芳綸是一種高強(qiáng)度、高模量、低密度和耐磨性好的有機(jī)合成的高科技纖維。它的全稱是芳香族聚酰胺纖維。1974年,美國貿(mào)易聯(lián)合會(huì)( U.S,F(xiàn)ederal Trade Commission,F(xiàn)TC)將它們命名為“aramid fibers”,我國稱為芳綸。其定義是:至少有85%的酰胺鏈(-CONH-)直接與兩苯環(huán)相連接。根據(jù)此定義,可把主要化學(xué)鏈和環(huán)鏈脂肪基的一般聚酰胺聚合物和其清楚的分開。
20世紀(jì)60年代初,美國杜邦公司首先開發(fā)出具有優(yōu)良熱穩(wěn)定性的間位芳給-HF-1,即Nomex纖維;1966年,公司又生產(chǎn)出了對(duì)位芳綸即Kevlar纖維;1972年日本帝人公司生產(chǎn)出對(duì)位芳綸Conex纖維;1986年荷蘭Akzo公司生產(chǎn)出Twaron纖維;1987年日本帝人公司生產(chǎn)出Technora纖維。而我國于1972年開始進(jìn)行芳綸的研制工作,并于1981年通過芳綸14的鑒定,1985年又通過芳綸1414的鑒定,它們分別相當(dāng)于美國杜邦公司的Kevlar 29和Kevlar 49。
芳綸可分為鄰位、間位及對(duì)位3種,而鄰位無商業(yè)價(jià)值。對(duì)位芳綸主要有Kevlar(杜邦)、Technora(帝人)、Twaron(原AkzoNobel,現(xiàn)并人帝人)等;J司位芳綸主要有杜邦的Nomex、帝人的Conex等。
對(duì)位芳綸的主鏈結(jié)構(gòu)具有高度的規(guī)則性,大分子是以十分伸展的狀態(tài)存在,它具有耐高溫、防火、耐化學(xué)腐蝕及高的力學(xué)性能和抗疲勞性。它的強(qiáng)度為鋼的3倍,為強(qiáng)度較高的滌綸工業(yè)絲的4倍,它的初始模量為滌綸工業(yè)絲的4—10倍,聚酰胺纖維的10倍以上。它的穩(wěn)定性好,在150℃溫度下收縮率為0。它在高溫下仍能保持較高的強(qiáng)度,如在260℃溫度下仍可保持原強(qiáng)度的65%。
間位芳綸的大分子鏈呈鋸齒狀,它具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能,如強(qiáng)度、斷后延伸率等。同時(shí)還擁有極佳的耐火和耐氧化性。它在260℃溫度連續(xù)使用lOOOh后,其強(qiáng)度仍能保持原強(qiáng)度的65%;在300℃高溫下使用7cf,仍能保持原強(qiáng)度的50%;它的0強(qiáng)度約為500℃;在火焰中難以燃燒,離開火焰后具有自熄性;它在酸、堿、漂白劑、還原劑及有機(jī)溶劑中的穩(wěn)定性很好。同時(shí)還具有良好的抗輻射性能。纖維主要性能見表2-17。
表2-17世界各國生產(chǎn)的主要芳綸的性能比較商品 名密度/(g/cm3)抗拉強(qiáng)度/GPa抗拉模懾/GPa斷裂伸長率/%Kevlar-29Kevlar-49Kcvlar-l49NomexTwa ronTechnora勞綸 1414巭1. 44巭1. 45巭1. 47巭1. 57144-1. 45巭1. 39巭1. 43巭2. 9巭2. 8巭2. 3巭0. 34巭2. 8巭3. 4巭2. 9872130144巭6. 080-12572103巭3.6巭2.4巭1.531巭3.3-2.O巭4.6巭2.7由于芳綸其獨(dú)特的物理性能和化學(xué)性能,使得其廣泛用于國防、航空、航天、造船、體育器材、汽車、建筑等工業(yè),例如:在建筑業(yè)可以作增強(qiáng)混凝土構(gòu)件、汽車業(yè)可替代石棉來制造剎車片、離合器、整流器等,以降低石棉對(duì)環(huán)境及人體健康的傷害。還可以用來制作防護(hù)服裝,如宇航服、消防服等;耐熱制品如芳綸增強(qiáng)的橡膠傳送帶;以及高性能的繩索等。