芳綸的應用領域有哪些？

什么是芳綸

芳綸全稱“芳香族聚酰胺纖維”， 指85%以上的酰胺鍵直接連在苯環(huán)上的長鏈合成聚酰胺纖維，連接酰胺鍵的為芳香環(huán)或芳香環(huán)的衍生物，具有阻燃、耐高溫、高強度、高模量、絕緣等突出性能，是一類新型的特種高分子材料。目前，市場上有兩種芳綸實現(xiàn)了廣泛的商業(yè)化應用和生產，分別是間位芳綸和對位芳綸。

間位芳綸具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、阻燃性、電絕緣性、化學穩(wěn)定性和耐輻射性。間位芳綸全稱“聚間苯二甲酰間苯二胺”(MPIA)纖維，是由間苯二甲酰氯和間苯二胺合成的有機高分子纖維。間位芳綸具有長久的熱穩(wěn)定性，這是其重要的特性，可在200℃高溫下長期使用不老化，具有極佳的尺寸穩(wěn)定性。間位芳綸具有本質阻燃性，其極限氧指數(shù)值(LOI)>28%，在空氣中不會自燃、融化，也不會產生熔滴，離焰自熄。間位芳綸的電絕緣性優(yōu)良，以其制成的絕緣紙耐擊穿電壓可達20kV/mm；間位芳綸耐腐蝕性能非常優(yōu)越，耐輻射的性能也十分優(yōu)異。此外，間位芳綸還具有低剛性、高延長性，能用常規(guī)紡織機械進行加工。

對位芳綸具有高比強度、高比模量、耐高溫和阻燃等優(yōu)異性能，與碳纖維、高強高模聚乙烯并稱為世界三大高性能纖維。對位芳綸的拉伸強度是鋼絲的6倍，是玻璃纖維和高強尼龍工業(yè)絲的2~3倍；拉伸模量是鋼絲和玻璃纖維的2~3倍，高強尼龍工業(yè)絲的10倍；其密度卻只有鋼絲的1/5左右。對位芳綸具有良好的抗沖擊、耐腐蝕和抗疲勞性能，被喻為“防彈纖維”。對位芳綸的耐熱性能要高于間位芳綸，在200℃高溫下經歷上百個小時，仍能保持原強度，在560℃高溫下不分解、不熔化。在環(huán)保方面，對位芳綸結構穩(wěn)定不易降解的特性也決定了其存在后期難以回收處理影響環(huán)境的問題。

航空領域

芳綸纖維密度低、強度高、耐腐蝕性好，可用于制造導彈的火箭發(fā)動機殼體以及飛機、航天器的機身、主翼、尾翼等的寬頻透波材料和可以承受沖擊力量的結構部件。芳綸也可用于制作大型飛機的二次結構材料，如機艙門、窗、機翼、整流罩體表面等，可以制作機內天花板、倉壁等，可減輕其重量。

采用環(huán)氧樹脂浸漬芳綸布形成芳綸預浸料，并直接與蜂窩或泡沫結構相黏結制備的多層蜂巢結構的板材，具有突出的耐沖擊和電磁波透過性等特性。將芳綸與薄鋁板、環(huán)氧無緯布交疊熱壓后形成的超混復合層板，具有極高的比模量和比強度，抗疲勞壽命是鋁合金板的100 倍～1000倍，可用于飛機的機身等部位。芳綸纖維制備的樹脂基增強復合材料應用于飛機客體中，可使飛機總重量大大減輕。

它們的主要優(yōu)勢是具有非常強的強度和輕量，能夠減少飛機整體重量，增加安全性，提高油耗效率，減少空中污染。此外，芳綸及其復合材料具有耐腐蝕性，可以確保飛機在惡劣環(huán)境下的安全性，并且不會出現(xiàn)積水、凍結或腐蝕等問題。

芳綸及其復合材料在航空結構設計中的未來發(fā)展趨勢也非?？捎^。由于芳綸及其復合材料在航空結構設計中的許多優(yōu)勢，它們在效率和安全性方面幾乎可以替代鋼鐵和鋁材料，并且可以在結構設計和制造過程中實現(xiàn)更多的靈活性。此外，芳綸及其復合材料的重量也在不斷減少，這將使飛機更輕，更具有空中可操控性。

軍事領域

芳綸復合材料可以制造導彈的固體火箭發(fā)動機殼、壓力容器、宇宙飛船駕駛艙、潛艇、防彈裝甲車、防彈運鈔車、防彈板、防彈頭盔、防彈衣等。

芳綸纖維與碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維并稱為三大高性能纖維，在國防軍工和民用工業(yè)上都有廣泛的應用，是強國強軍的戰(zhàn)略物資。產品主要應用在光纖光纜、繩纜織帶、骨架材料、復合材料、摩擦密封材料、紡織和防彈防護等領域，標配就是防彈衣。

圖片用芳綸纖維制成的防彈背心和防彈頭盔可以取代老式尼龍背心和罐性鋼盔，在防彈背心和頭盔中加入適量芳綸，不僅可使其體積小、質量輕，而且防彈效能可提高40%。高檔防彈芳綸無緯布與高性能聚乙烯薄膜制成的軟質防彈背心，比超高分子量聚乙烯纖維具有更好的防彈性能和耐熱性。芳綸纖維也可與其他材料( 如金屬、陶瓷等) 復合，制成各種高強度、耐沖擊的防爆罐、防彈盾牌和防彈裝甲板等。此外，將芳綸纖維織物黏結在結構物的內壁，可有效吸收爆炸波，防止彈片對人體的傷害。

電子電器領域

由于我國對芳綸材料的研究起步相對較晚，但是技術發(fā)展迅速。當前研制的衛(wèi)星APSTAR-2R，其使用蜂窩夾層作為天線的反射面，天線的內外蒙皮部分使用對位芳綸材料，間位使用蜂窩芳綸。在飛機雷達罩制造過程，使用對位芳綸，利用此材料良好的透波性能，同時膨脹系數(shù)較低，因此反射器頻率可滿足自身結構以及功能雙重要求。ESA曾經研制出雙色副類型反射器，其直徑1.1m，在夾層結構中使用間位蜂窩結構，使用芳綸材料作為蒙皮，該結構環(huán)氧樹脂溫度可達25℃，介電常數(shù)為3.46，損耗因數(shù)為0.013，該種反射器傳輸環(huán)節(jié)反射損耗只有0.3dB，傳輸信號損失0.5dB。

芳綸與環(huán)氧、酚醛、聚酰亞胺等樹脂復合制成的層壓基板與陶瓷的線膨脹系數(shù)匹配度較高，在熱脹冷縮作用下不會引起開裂，可用于制作表面安裝技術中的特種印刷電路板，有利于電子設備的小型化和輕質化。利用芳綸纖維強度高、耐高溫等特性，用作光纖中的“張力構件”，可保護細小而脆弱的光纖受到拉力作用時不致伸長變形，不會影響光的傳輸。芳綸纖維與碳纖維的復合產品，有良好的可加工性和半導體性，并可耐高溫，多用于制作高電壓裝置中降低電場的材料。芳綸紙經過絕緣漆浸漬后，絕緣性好，與天然云母片結合用作耐熱性電機的絕緣材料。

芳綸纖維在復合膜、絕緣繩/桿、斷路器、制動器等電子部件領域中也有廣泛應用。例如：在500kV輸電線路中，使用芳綸材料制作成的絕緣繩代替絕緣吊桿當承力工具，利用絕緣繩連接絲桿，有利于促使安全系數(shù)在3以上。絕緣桿主要是使用芳綸纖維和滌綸纖維相互纏繞方式組成的結構，將其置于真空當中，并浸入到環(huán)氧樹脂材料中，經固化之后形的。使用過程中具有良好的耐腐蝕性能，質量輕便、強度更高，這種材料絕緣性能良好。在110kV的線路中，使用絕緣桿的操作較為頻繁，其在應用過程機械強度較高，具有良好的動態(tài)抗疲勞特征。在電器機械的制造方面，使用芳綸纖維材料可提升部件強度，防止成型換貨表面磨損嚴重，其在電器設備中取代玻璃纖維，芳綸纖維中纖維含量為5%、長度可達6.4mm，拉伸強度為28.5MPa，耐電弧性為192s,抗沖擊強度138.68J/m，因此耐磨損強度更高。

其他領域

芳綸纖維分子中含有大量苯環(huán)，化學穩(wěn)定性好，耐腐蝕，比強度高，輕而堅牢，可用于制造海輪用和石油深井用纜繩。利用芳綸纖維耐高溫、耐疲勞等特性，以制作檔次較高的球拍、釣魚竿、雪橇、滑雪板、滑雪桿、弓箭、賽艇、高爾夫球桿等，還可用于制作運動條件苛刻的登山鞋靴、拳擊手套、賽車頭盔、賽車車體等。由于石棉對人體呼吸道有嚴重危害，可由芳綸替代石棉制成增強橡膠密封板等密封件，用于汽車制動器的襯墊和襯圈。

伴隨著紡織品器材的類型愈來愈多，紡織行業(yè)的生產工藝也愈來愈獲得了發(fā)展，芳綸布是一種開發(fā)設計早、運用廣、生產量大、發(fā)展趨勢快的化學纖維種類。芳綸布是一種高性能纖維織物，具有耐熱、耐化學腐蝕、抗輻射、阻燃、高強度等特點。因此，它在工業(yè)、軍事、消防、航空航天等領域有著廣泛的應用。

圖片

工業(yè)方面：芳綸布可以用于制作高溫過濾材料、閥門包套、密封墊片等耐高溫、耐腐蝕的產品。此外，在紡織、石化、電子、船舶等行業(yè)中，芳綸布也是常用的材料。

軍事方面：芳綸布主要應用于制作防彈衣、防刺衣、頭盔等防護用品。由于芳綸布具有優(yōu)異的強度和耐熱性能，可以有效地保護士兵免受子彈、炮彈等攻擊。

消防方面：芳綸布可以作為防火隔離帶、防火窗簾等材料。由于芳綸布自身具有阻燃性能，可以在火災發(fā)生后起到有效的防火作用。

航空航天方面：芳綸布可以用于制作飛機座椅、航天服、降落傘等高強度、耐高溫的產品。芳綸布還可以作為衛(wèi)星遮陽材料、火箭隔熱材料等。