芳香族聚酰胺纤维的性能与应用

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摘要：芳香族聚酰胺纤维是一种高技术含量和高附加值的特种高性能纤维，这类纤维品种很多，结构和性能差异较大。本文研究了芳纶1414(Kevlarl29)、芳纶1313(Nomex)和芳砜纶三种典型的芳香族聚酰胺纤维的性能和应用。主要测试比较了三种纤维的强伸性、耐热性和阻燃性。研究结果表明，强伸性：芳纶1414>芳纶1313>芳砜纶；耐热性：芳砜纶>芳纶1313>芳纶1414；阻燃性：芳砜纶>芳纶1313>芳纶1414。因此，芳纶1414作为轮胎帘子线和防弹等高强度材料，而芳纶1313和芳砜纶作为耐高温和阻燃材料。

关键词：芳纶1414纤维；芳纶1313纤维；芳砜纶；性能；应用

芳香族聚酰胺纤维是一种高技术含量、高附加值的特种纤维，通常具有十分优异的力学性能、稳定的化学性能和理想的机械性能。芳香族聚酰胺纤维种类很多，其结构性能差异也很大。按结构可分为间位芳酰胺纤维和对位芳酰胺纤维，其中聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维是最具代表性的高性能纤维，按性能可分为耐热型和高强高模型。为了掌握常用芳香族聚酰胺纤维的主要性能，本文主要测试比较了芳纶1414、芳纶1313和芳砜纶三种芳香族聚酰胺纤维的主要性能，包括强伸性、耐热性和阻燃性，为合理使用这三种芳香族聚酰胺纤维提供依据。

1　试验

1.1　试验材料

试样材料规格见表1。

1.2　性能测试

1.2.1　强伸性

用XD－1型振动细度仪测试纤维细度，XQ－1型强伸度仪和Hounsfield H10ks电子万能试验机分别测试芳砜纶和芳纶1414、芳纶1313断裂强力和断裂伸长，从而计算出断裂强度和断裂伸长率。测得50组数据，得出平均值。

1.2.2　耐热性

将试样放置于高温烘箱内，在200℃、230℃和250℃分别处理200h后，测试其断裂强度。

1.2.3　阻燃性

将试样在室温条件下，进行燃烧试验，观察燃烧现象并记录。

根据GB/T 5454－1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》，将试样夹于试样夹上垂直于燃烧筒内，在向上流动的氧氮气流中，点燃试样上端。通过在不同氧浓度中一系列试样的试验，可以测得维持燃烧时氧气百分含量表示的最低氧浓度值，即测得该纤维的极限氧指数。

2　结果与讨论

2.1　强伸性

三种纤维的断裂强度和断裂伸长率如图1和图2所示。由图1和图2可看出，芳纶1414和芳纶1313的断裂强度大于芳砜纶，而断裂伸长率小于芳砜纶。芳纶1414与芳纶1313的主要区别是酰胺键与苯环上的碳原子相接的位置不同，其酰胺基团分别连接在苯环的1、4位和1、3位碳原子上。酰胺基团连接在苯环的不同碳原子上导致了分子构象及链的刚性程度有很大差别，芳纶1414分子链呈直线型，其主链结构上的大分子通常呈高度的规则性排列，在其刚性的直线型分子链中，由于存在着较强的共价键和较弱的共轭键，而且在酰胺基中，氧原子和氮原子会产生共轭效应，其刚性程度大于芳纶1313，断裂伸长率小于芳纶1313。

2.2　耐热性

三种纤维热处理后强度保持率如图3所示。

由图3可见，与芳纶1414和芳纶1313相比，芳砜纶表现出更优异的耐热性和热稳定性，芳砜纶在250℃和300~C时的强度保持率分别为70％、50％，比芳纶1313纤维(Nomex)高5～10个百分点，即使在350℃的高温下，依然保持38％的强度，而此时芳纶1313纤维已遭破坏。这是由于大分子主链上存在强吸电子的砜基基团，通过苯环的双键共轭作用，使这种分子结构比芳纶分子结构更具优异的性能。

2.3　阻燃性

三种纤维的燃烧现象见表2，极限氧指数如图4所示。

由表2和图4可知，芳砜纶和芳纶1313纤维都属难燃纤维，但芳砜纶的极限氧指数值高达33，比芳纶1313纤维高5％，阻燃性更佳。芳砜纶所具有的高保护性能来自本身含砜基的分子结构，而不是通过化学处理得来，这就意味着采用芳砜纶纤维制品的防火性能不会因穿着或洗涤而丧失，使用寿命因此而延长。

3　用途

芳纶1414为高强度纤维，主要用于高速行驶或重载汽车和飞机的轮胎帘子线。由于其强度高、密度小，因此用它制成的轮胎质量大大减轻，轮胎层薄，热容易散发，轮胎的使用寿命延长。此外，还可用作皮带、软胶管、绳索、绳缆：防护、防弹材料：摩擦材料：复合材料的增强材料。

芳纶1313为耐高温纤维，其产品主要用于航空飞行服，宇宙航行服、原子能工业的防护服以及绝缘服、消防服等。另外，它也用于制作防火帘、防燃手套、高温下化工过滤布和气体滤袋、高温运输带、机电高温绝缘材料以及民航飞机中的装饰织物等。此外，还可以用作室内织物、产业材料、蜂窝状结构材料。

芳砜纶为阻燃纤维，其加工性能良好，与一般纺织纤维类似，可用普通设备加工成纱线、机织布、针织布、非织造布和绝缘纸等。其产品主要用于防护制品、高温过滤材料、电绝缘材料、摩擦密封材料。

参考文献：

[1]李金宝，张美云，吴养育，等，间位与对位芳纶纤维造纸性能比较[J]纸和造纸,2005(5)：76－79

[2]高启源，高性能芳纶纤维的国内外发展现状[J1，化纤与纺织技术,2007(3)：31－36

[3]王祖明，袁宝庆，芳香族聚酰胺纤维生产技术与应用[J]，化工新型材料,2004,32(11)，1－5

[4]汪晓峰，张玉华，芳砜纶纤维的性能及其应用[J]，纺织导报，2005(1)：18－23

[5]任加荣，王锦，俞镇慌，芳砜纶纤维热处理力学性能分析[J]，国际纺织报,2007,(11，)：27-34

[6]张丽，李亚滨，刘建中，芳砜纶纤维耐热性能的研究[J]，天津工业大学学报，2006,25(6)：17－19