国产芳纶与进口芳纶强伸性能比较分析

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摘要：通过测试国产芳纶与进口芳纶的强伸性能，比较分析两种纤维之间的差异，为改进国产芳纶纤维的生产工艺提供参考依据。

关键词：国产芳纶；进口芳纶；强伸性能

在世界化纤的发展史上，对位芳纶的发明是继锦纶之后又一里程碑式的发明。它的问世，大大拓展了化学纤维的应用领域，开创了高性能合成纤维的新时代。芳纶纤维是重要的国防军工材料，为了适应现代战争的需要，目前，美、英等发达国家的防弹衣均为芳纶材质，芳纶防弹衣、头盔的轻量化，有效提高了军队的快速反应能力和杀伤力。除了军事上的应用外，现已作为一种高技术含量的纤维材料被广泛应用于航空航天、机电、建筑、汽车、体育用品等国民经济的各个方面。在航空、航天方面，芳纶由于质量轻而强度高，节省了大量的动力燃料，除此之外，科技的迅猛发展正在为芳纶开辟着更多新的民用空间。目前，芳纶产品用于防弹衣、头盔等约占7%～8%，航空航天材料、体育用材料大约占40%；轮胎骨架材料、传送带材料等方面大约占20%，还有高强绳索等方面大约占 13%。轮胎业也开始大量使用芳纶帘线来减轻重量，减少滚动阻力[1]。

我国一直很重视对高性能芳纶的研制和开发，连续4个五年计划都被列入国家863计划。虽然我国对位芳纶生产和应用的研发已取得了一定成果，但是与国外芳纶比较起来，还有许多缺点。

纤维制品物理性能充分发挥的基础是纤维的强度，因此，纤维的强伸性能是最主要的性质，它具有重要的实际意义和技术意义。纤维的强伸特性是指纤维在拉力作用下所表现出来的特性，由于纤维的强拉伸特性与纤维的内部结构以及纤维制品密切相关，所以纤维的强伸特性是最主要的力学特性。当一种纤维材料诞生后，人们要了解其最大抗拉伸力、最大拉伸变形能力和拉伸过程中所产生的变形情况，这些性能决定纤维的最终使用环境和领域。

1 测试仪器、原理及条件

1.1 测试仪器：TITAN 万能强力机。

1.2 测试原理：采用CRE等速拉伸方法[2]。

1.3 测试材料：国产芳纶纤维（20根）、进口芳纶纤维（20根）。

1.4 测试条件：温度20℃，相对湿度65%RH，夹持长度500mm，拉伸速度250mm/min。

夹距的选择：夹距对纤维强度测试结果的影响

针对芳纶纤维国际上制定了ASTM D885-03，ASTM D7269-10，BS EN12562：1999，BS EN13002-2：1999标准以满足不同的测试需求。标准中规定名义夹距为250mm或500mm.不同夹距下复丝强伸度如图1、图2所示，在其他条件相同的情况下，复丝的断裂首先发端于缺陷或强度较弱的单丝。随着夹距的增加，复丝出现缺陷概率也将增加，因此，复丝的拉伸强度和断裂伸长率随着夹距的增长而降低。从加严测试角度出发，测试时选用500mm夹距。

拉伸速度对纤维强度测试结果的影响

如图3、图4所示在夹距50%的范围内，速度对复丝的强伸度没有显著的影响，因此拉伸速度选择250mm/min较为合理。

2 试验结果与分析

两种纤维在干态、湿态下的强度分别见表1、表2。由表1可看出，国产芳纶纤维的断裂强度低于进口芳纶纤维，而断裂伸长率国产芳纶纤维高于进口芳纶纤维，想实现国产芳纶纤维对进口芳纶纤维的代替，要改善生产工艺来提高国产芳纶的强度及降低断裂伸长率。

表2可看出国产芳纶纤维经过加湿后，断裂强度下降了7.04%，干湿强度差异较大，而进口芳纶纤维的干湿强度变化并不明显。国产芳纶纤维具有较高的吸湿性能，水分子在纤维的非结晶区团聚，破坏其分子内氢键从而导致芳纶纤维的机械性能下降，所以会导致织物的性能下降。

3 结论

随着我国国民经济和国防现代化的飞速发展，对位芳纶的需求量也越来越大，对一个纤维生产大国来说，芳纶纤维全靠进口是不合时宜的。本文通过比较测试分析两种纤维强伸性能发现，国产芳纶纤维的断裂强度低于进口芳纶纤维，而断裂伸长率国产芳纶纤维却高于进口芳纶纤维，两种纤维经过加湿后，国产芳纶纤维断裂强度下降了7.04%，干湿强度差异较大，而进口芳纶纤维的干湿强度变化并不明显，国产芳纶纤维应做防水处理。国产芳纶纤维与进口芳纶纤维在强伸性能上存在一定的差异，要实现对进口芳纶纤维的完全替代，需改进国产芳纶纤维的纺丝工艺。本文为芳纶纤维纺丝工艺的改进提供了参考依据。

参考文献：

[1] 宋志凌.合作·共赢·科技·未来——山东海龙博莱特公司与杜邦中国携手推介芳纶新品[J].经营管理，2007，23（24）：19-21.

[2] GB/T 19975—2005 高强化纤长丝拉伸性能试验方法[S].

（作者单位：苏州市纤维检验所）