對位芳綸1414

性質

　　芳綸1414，其化學名稱為聚對苯二甲酰對苯二胺polyterephthaloyl-p-phenylenediamine fibre;Fanglun 1414英文名稱簡稱PPTA)。 美國杜邦公司商品名為Kevlar。它是*個有價值并且現(xiàn)在仍然在大量生產和使用的高性能纖維。

發(fā)展歷史

　　目前共有四家企業(yè)實現(xiàn)了芳綸1414的產業(yè)化，其中，美國杜邦公司在美國、英國、日本設有工廠，年產能合計約33,000噸；日本帝人公司在日本、荷蘭設有工廠，年產能合計約24,500噸；韓國科隆公司僅在該國設有工廠，年產能約1,000噸。俄羅斯的產品和工藝*不同于杜邦和帝人，其產能為1,000噸/年。 目前國內尚未有芳綸1414規(guī)?；a企業(yè)，煙臺氨綸的芳綸1414已進入中試階段，為國內芳綸1414的*。據(jù)我們了解，目前中試進展順利，公司方面正在朝著2010年底前達產的既定目標穩(wěn)步前進。由于芳綸1414在軍事方面的應用較為廣泛，美國杜邦長期對我國進行技術封鎖，制約了我國在相關領域的應用和開發(fā)。芳綸1414 有*的強度，大于28 克/ 旦，是鋼材的5～6 倍，模量是鋼材或玻璃纖維的2～3 倍，韌性是鋼材的2 倍，而重量僅為鋼材的1/5。（芳綸1414的強韌性也使其裁切與加工異常困難，需要昂貴的工具）。芳綸1414的連續(xù)使用溫度范圍極寬，在-196℃至204℃范圍內可長期正常運行。在150℃下的收縮率為0，在560℃的高溫下不分解不熔化，耐熱性更勝芳綸1313 *，且具有良好的絕緣性和抗腐蝕性，生命周期很長，因而贏得“合成鋼絲”的美譽。從芳綸1414的分子結構式可以看出，它的分子結構排列非常的規(guī)整，整個分子主鏈為苯環(huán)和酰胺鍵交替結構，并且形成了π共軛效應，分子內旋轉位能相當高,分子鏈節(jié)呈平面剛性伸直鏈，使其具有*的拉伸強度(僅次于玻璃纖維、石墨纖維和聚苯并咪唑纖維) 和優(yōu)異的耐熱性和韌性，同時它還有良好的耐強堿性、耐有機溶劑和耐漂白性能以及抗蟲蛀和霉變。

合成

　　一般的研究者采用如下的合成途徑來得到芳綸1414的聚合物（PPTA）：

　　這個反應一般是在低溫下溶液中進行。也有使用對苯二甲酸來替代上面的對苯二甲酰氯，然后在催化劑和加熱的情況下進行反應，但是這種方法在操作上不如前者容易。要得到高強度的聚合物長絲，一般要結構單元的聚合度要達到80，相應的分子量為18000左右。

紡絲

　　芳綸1414的聚合物（PPTA）不溶于大多數(shù)的有機和無機溶劑，其熔點高于降解溫度（500℃左右），因此不可能進行熔體紡絲。然而，PPTA 可溶于某些強酸中。人們發(fā)現(xiàn)無水硫酸是用于PPTA 濕紡的一種較為廉價的紡絲溶劑。

　　只要PPTA 聚合物的濃度低(大約10% 以下) ， 那么聚合物中的棒形鏈狀分子則呈無規(guī)任意取向并且聚合物溶液內的分子結構呈各向同性。然而在較高的濃度下, 聚合物分子鏈在小區(qū)域內呈有序排列并在該區(qū)域內發(fā)生分子取向, 各區(qū)域彼此之間仍呈無規(guī)取向。但此時聚合物的分子結構不再是各向同性而是各向異性了。這樣的聚合物溶液具有液晶性質, 而且是溶致性液晶溶液(向列型晶體結構) , 我們可以利用溶液由各向同性向各向異性轉變時的粘度劇降來獲得可紡性良好的溶致性液晶紡絲液。當這樣的聚合物溶液經由噴絲板的細孔(直徑約50 Lm) 噴出紡絲且在凝固浴內形成微小氣隙時, 聚合物中的分子鏈則大部分沿纖維軸向平行排列。毛細管內的剪切形變和微小氣隙是長絲內的分子近乎*排序的主要原因。得到纖維的這種所謂的次晶結構不具有任何非晶態(tài)區(qū)域, 它所形成的是一種單相半結晶系統(tǒng)。相比之下, 像聚酰胺和聚酯這樣的各向同性半結晶性聚合物則是由晶區(qū)和非晶區(qū)所組成, 而且形成的是一種雙相的結晶系統(tǒng)。

纖維的結構與性能

　　芳綸1414纖維的性能，特別是其強度主要取決于聚合物的分子量和分子量分布及其結晶程度。影響上述這些性質的參數(shù)有許多。通過提高紡絲原液中的聚合物濃度，就可以在濕紡加工過程中提高纖維中鏈狀分子的取向度，從而使纖維獲得較高的強度。原則上，較高的分子量也可以提高纖維的強度值。目前標準長絲的聚合度為75～80，其相應的分子量為18 000～ 19 000。

　　阿克蘇?諾貝爾公司的科學家van A art sen和No rtho lt 于1973 年公布了他們對他們的PPTA纖維（Twaron）結晶結構的基礎研究成果。下圖為他們的PPTA纖維（Twaron）的 晶體結構(晶格)。分子與纖維的軸向平行取向，苯環(huán)之間的立體位阻現(xiàn)象是造成PPTA 鏈形分子呈棒狀形態(tài)的主要原因。次晶結構是一種單相晶體結構，其局部的結晶近乎*，但是在較長的距離內存在著某些晶體缺陷。Twaron 纖維在纖維軸向上的強度很大(強共價鏈) 而橫向上的強度較小。模型顯示分子鏈是由相對較弱的氫鏈合力將它們共同保持在一個方向上， 而在另一方向上分子鏈則是由更弱的范德瓦爾斯鍵合力來保持。因磨蝕所產生的纖維原纖化傾向是因缺少強有力的橫向鍵合力所造成的。

用途

　　用于航空航天領域芳綸纖維樹脂基增強復合材料用作宇航、火箭和飛機的結構材料，可減輕重量，增加有效負荷，節(jié)省大量動力燃料。如波音飛機的殼體、內部裝飾件和座椅等成功地運用了芳綸1414 材料，重量減輕了30%。

　　用于高強輪胎簾子線芳綸1414比重小，強度高，耐熱性好，并且對橡膠有良好的粘附性，所以成為的簾子線纖維。目前世界幾大輪胎*米其林、固特異、倍耐力等公司都已采用芳綸1414作輪胎簾子線，大量用于轎車領域。.

　　用于土木結構工程由于芳綸1414具有輕質高強、高彈模、耐腐蝕、不導電和抗沖擊等性能，可用于對橋梁、柱體、地鐵、煙囪、水塔、隧道及電氣化鐵路、海港碼頭進行維修、補強，特別適合對混凝土結構的加固與修復。

　　在眾多領域大顯身手芳綸1414還可在充氣膠皮制品（如充氣救生筏、充氣舟橋等）、耐腐蝕容器、輕型油罐及大口徑原油排吸管中作骨架材料；用于制作耐高溫、耐切割防護手套；利用其自潤滑性、耐熱性和韌性，可代替有致癌物質的石棉制造隔熱防護屏、防護衣及密封材料；還可替代石棉和玻璃纖維來補強樹脂，用作耐摩擦、絕熱和電絕緣材料；制作艦船繩纜，海底電纜、雷達浮標系統(tǒng)和光導纖維增強繩纜；制造高強度低重量的運動器材，如滑雪板、劃艇和皮艇等等?？傊?，凡要求高強度、耐拉伸、抗撕裂、防穿刺及耐高溫的場合，都是芳綸1414大顯身手的領域，具有不可替代的*性。

芳綸1313

物理化學性質

　　聚間苯二甲酰間苯二胺纖維;芳綸1313;polyisophthaloyl metaphenylene diamine fibre;Fanglun 1313;Nomex

　　分子式：

　　分子量：

　　CAS號：

　　密度：1.33～1.36g/cm3.

　　用途：一種聚酰胺纖維。主要用于防原子能輻射、高空高速飛行材料等方面。也可用于特殊要求的輪胎窗子線。主要用于制防輻射衣料、航天衣料，也用于制耐高溫衣料、蜂窩制件、高溫線管、飛機油箱、防火墻、反滲透膜或中空纖維等。

　　制備或來源：由間苯二甲酸間苯二胺縮聚后經溶液紡絲而成。

　　備注：斷裂強度0.4～0.53牛/特，伸長率30～50%，回潮率6.5%。耐酸、堿、霉、老化。其摩擦性、抗腐蝕性，強度和彈性也好。缺點是耐光性差。

發(fā)展

　　芳綸1313zui早由美國杜邦公司研制成功并實現(xiàn)工業(yè)化生產，產品注冊為Nomex（諾美克斯）。

　　這是一種柔軟潔白、纖細蓬松、富有光澤的纖維，外觀與普通化纖并無區(qū)別，卻集眾長于一身，擁有超乎尋常的特殊功能。

一、持久的熱穩(wěn)定性

芳綸1313zui突出的特點就是耐高，可在220℃高下長期使用而不老化，其電氣性能與機械性能可保持10年之久，而且尺寸穩(wěn)定性，在250℃左右的熱收縮率僅為1％，短時間暴露于300℃高中也不會收縮、脆化、軟化或者融熔，在超過370℃的強下才開始分解，400℃左右開始碳化——如此高的熱穩(wěn)定性在目前有機耐纖維中是*的。

二、驕人的阻燃性

　　材料在空氣中燃燒所需氧氣體積的百分比叫做極限氧指數(shù)，極限氧指數(shù)越大，其阻燃性能就越好。通?？諝庵醒鯕夂繛?/span>21％，而芳綸1313的極限氧指數(shù)大于28％，屬于難燃纖維，所以不會在空氣中燃燒，也不助燃，具有自熄性。這種源于本身分子結構的固有特性使芳綸1313*阻燃，因此有“防火纖維”之美稱。

三、的電絕緣性

　　芳綸1313介電常數(shù)很低，固有的介電強度使其在高、低、高濕條件下均能保持優(yōu)良的電絕緣性，用其制備的絕緣紙耐擊穿電壓可達到10萬伏/mm2，是*的絕緣材料。

四、杰出的化學穩(wěn)定性

　　芳綸1313的化學結構異常穩(wěn)定，可耐大多高濃無機酸及其它化學品的腐蝕、抗水解作用和蒸汽腐蝕。

五、優(yōu)良的機械特性

　　芳綸1313是柔性高分子材料，低剛度高伸長特性使之具備與普通纖維相同的可紡性，可用常規(guī)紡機加工成各種織物或無紡布，而且耐磨抗撕裂，適用范圍十分廣泛。

六、*的耐輻射性

芳綸1313耐α、β、χ射線以及紫外光線輻射的性能十分優(yōu)異。用50Kv的χ射線輻射100小時，其纖維強度仍保持原來的 73％，而此時的滌綸則早已成了粉末。

　　*而穩(wěn)定的化學結構賦予芳綸1313諸多優(yōu)異性能，通過對這些特性加以綜合利用，一系列新產品不斷地開發(fā)出來，在安全防護、高過濾、電氣絕緣、結構材料等領域的應用越來越廣，普及程度越來越高，已成為軍事、產業(yè)、科技等許多領域*的重要基礎材料。

　　由于芳綸1313生產工藝極其復雜、技術難度大、投資成本居高不下等原因，長期以來，世界上僅美國、日本有能力生產，并控制著芳綸市場。值得驕傲的是，在我國，煙臺氨綸有限公司經過數(shù)年攻關，沖破各種艱難險阻，終于研發(fā)了卓誠芳綸1313，并成功實現(xiàn)了工業(yè)化生產，性能與NOMEX相同，價格卻遠遠低于杜邦。