高性能纖維材料之二芳綸纖維

芳綸的全稱為“芳香族聚酰胺纖維”，我國稱為芳綸，芳綸纖維工業(yè)化的產(chǎn)品主要有兩種：芳綸1313（全稱為聚間苯二甲酞問苯二胺纖維，英文簡稱PMI）和芳綸1414。芳綸1313是開發(fā)最早、產(chǎn)量最大、應用最廣，也是最有發(fā)展前途的有機耐高溫纖維，到目前為止，全球年生產(chǎn)能力已達3.1萬噸左右。芳綸1414（聚對苯二甲酰對苯二胺）是一種高模量、高強度、耐磨損、低電導率、尺寸穩(wěn)定、密度為鋼絲1／4的輕質(zhì)增強和耐高溫材料， 常被作為制備高性能復合材料的增強物質(zhì)，素有高分子材料中的“百變金剛”之譽，是當今世界高性能纖維材料的代表。芳綸1414外觀呈金黃色，貌似閃亮的金屬絲線，實際上是由剛性長分子構成的液晶態(tài)聚合物。最早20世紀60年代由美國杜邦（DuPont）公司成功地開發(fā)出芳綸纖維并率先產(chǎn)業(yè)化。芳綸的生產(chǎn)原料主要是是聚合級苯二胺和聚合級苯二甲酰氯。其中，聚合級苯二甲酰氯是芳綸的生產(chǎn)原料之一，大約占成本的1/3。 芳綸1414纖維自誕生之日起就成為軍用戰(zhàn)略物資，是當今極為重要的國防軍工材料。它具有超高強度、高模量和耐高溫、重量輕、耐酸耐堿等優(yōu)異性能，其強度是鋼絲的5~6倍，模量為鋼絲或玻璃纖維的2~3倍，韌性是鋼絲的2倍，重量僅為鋼絲的1/5左右，且絕緣性能好，抗老化，有很長的使用周期。

為適應現(xiàn)代戰(zhàn)爭需要，目前美、英等發(fā)達國家的防彈衣均采用了芳綸材質(zhì)。芳綸防彈衣、頭盔的輕量化，有效提高了軍隊的快速反應能力和殺傷力。1983年10月25日，美國侵入南美洲島國格林納達。戰(zhàn)斗中一頂頭盔經(jīng)受住了22發(fā)子彈的強烈沖擊，其中甚至包括一顆大約23米以外射來的AK-47步槍7.62毫米子彈，但沒有一顆子彈能將頭盔擊穿。抵擋住AK-47子彈的這種頭盔材料是芳綸1414（凱夫拉纖維）。當今世界上，除美軍外，德國、西班牙、意大利、比利時、新加坡、日本、加拿大等國軍隊都裝備了“凱夫拉”防彈頭盔。 在海灣戰(zhàn)爭中，美、法飛機大量使用了芳綸復合材料?；?，大大提高了快速反應能力、戰(zhàn)斗力和防護能力。在航空、航天方面，芳綸由于質(zhì)量輕而強度高，節(jié)省了大量的動力燃料，在宇宙飛船發(fā)射過程中，每減輕1公斤重量，意味著降低100萬美元成本。 德國Acordis公司近期開發(fā)出高性能超細對位芳綸 (Twaron)產(chǎn)品，既不燃，也不會熔融，還有很高強度和極大杭切割能力，主要可用于生產(chǎn)涂層及非涂層織物、針織產(chǎn)品和針剌氈等既耐高溫又抗切割的各種紡織服裝裝備。可為消防隊提供防護套裝和氈毯等裝備，以及為鑄造，爐窯、玻璃廠等高溫作業(yè)部門提供耐熱防火服，以及生產(chǎn)飛機座阻燃防火包覆材料。用這一高性能纖維還能創(chuàng)造汽車輪胎、冷卻軟管、V型皮帶等機件、光學纖維電纜和防彈背心等防護裝備，還能代替石棉做磨擦材料材抖和密封材料等。 目前，芳綸產(chǎn)品用于防彈衣、頭盔等約占7～8%，航空航天材料、體育用材料大約占40%；輪胎骨架材料、傳送帶材料等方面大約占20%左右，還有高強繩索等方面大約占13%。  國際上芳綸纖維走過了由軍用戰(zhàn)略物資向民用物資過渡的幾十年艱難歷程，目前發(fā)展成為在工業(yè)和民用領域有著廣泛應用的高端材料；對位芳綸已成為全球發(fā)展最快、產(chǎn)量最高、用途最廣的高科技纖維，，近年全球?qū)ξ环季]的需求量為5.5萬噸/年～5.7萬噸/年，近兩年世界對位芳綸年產(chǎn)量可達7.6萬噸；預計2010年全球?qū)ξ环季]需求量達7.8萬噸～9萬噸。

目前全球芳綸產(chǎn)能主要集中在日本和美國、歐洲；生產(chǎn)對位芳綸的廠家主要有美國杜邦公司、日本帝人公司和俄羅斯耐熱公司等，前兩家公司的年產(chǎn)量分別占世界總產(chǎn)量的55%和40%；僅美國Kevlar纖維目前就有十多個牌號，每個牌號又有數(shù)十種規(guī)格。中國從20世紀60年代初開始研究開發(fā)間位芳綸生產(chǎn)技術，直到2004年，該項技術才得以攻破，煙臺氨綸股份有限公司在國內(nèi)率先實現(xiàn)間位芳綸的工業(yè)化生產(chǎn)，打破了國外公司壟斷的局面。到2009年，煙臺氨綸股份有限公司的間位芳綸生產(chǎn)能力已達到4300t／a，在世界間位芳綸供應商中列居第二位。除煙臺氨綸外，中國蘇州圣歐、廣東彩艷公司也共有1000t／a的間位芳綸生產(chǎn)裝置投產(chǎn)，使得中國在全球僅有的6個間位芳綸供應商中占據(jù)了3席。間位芳綸的國產(chǎn)化大大拉動了上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在中國紡織工業(yè)加工制造優(yōu)勢明顯的背景下，全球間位芳綸產(chǎn)業(yè)特別是間位芳綸下游加工業(yè)出現(xiàn)了明顯向中國轉(zhuǎn)移的趨勢。