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(guó)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(wèn)苯二胺纖維，英文簡(jiǎn)稱PMI）和芳綸1414。芳綸1313是開(kāi)發(fā)最早、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣，也是最有發(fā)展前途的有機(jī)耐高溫纖維，到目前為止，全球年生產(chǎn)能力已達(dá)3.1萬(wàn)噸左右。芳綸1414（聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺）是一種高模量、高強(qiáng)度、耐磨損、低電導(dǎo)率、尺寸穩(wěn)定、密度為鋼絲1／4的輕質(zhì)增強(qiáng)和耐高溫材料， 常被作為制備高性能復(fù)合材料的增強(qiáng)物質(zhì)，素有高分子材料中的“百變金剛”之譽(yù)，是當(dāng)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(shí)際上是由剛性長(zhǎng)分子構(gòu)成的液晶態(tài)聚合物。最早20世紀(jì)60年代由美國(guó)杜邦（DuPont）公司成功地開(kāi)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(jí)苯二胺和聚合級(jí)苯二甲酰氯。其中，聚合級(jí)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(dāng)今極為重要的國(guó)防軍工材料。它具有超高強(qiáng)度、高模量和耐高溫、重量輕、耐酸耐堿等優(yōu)異性能，其強(qiáng)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?jī)H為鋼絲的1/5左右，且絕緣性能好，抗老化，有很長(zhǎng)的使用周期。

為適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)需要，目前美、英等發(fā)達(dá)國(guó)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(duì)的快速反應(yīng)能力和殺傷力。1983年10月25日，美國(guó)侵入南美洲島國(guó)格林納達(dá)。戰(zhàn)斗中一頂頭盔經(jīng)受住了22發(fā)子彈的強(qiáng)烈沖擊，其中甚至包括一顆大約23米以外射來(lái)的AK-47步槍7.62毫米子彈，但沒(méi)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(dāng)今世界上，除美軍外，德國(guó)、西班牙、意大利、比利時(shí)、新加坡、日本、加拿大等國(guó)軍隊(duì)都裝備了“凱夫拉”防彈頭盔。 在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美、法飛機(jī)大量使用了芳綸復(fù)合材料?；蟠筇岣吡丝焖俜磻?yīng)能力、戰(zhàn)斗力和防護(hù)能力。在航空、航天方面，芳綸由于質(zhì)量輕而強(qiáng)度高，節(jié)省了大量的動(dòng)力燃料，在宇宙飛船發(fā)射過(guò)程中，每減輕1公斤重量，意味著降低100萬(wàn)美元成本。 德國(guó)Acordis公司近期開(kāi)發(fā)出高性能超細(xì)對(duì)位芳綸 (Twaron)產(chǎn)品，既不燃，也不會(huì)熔融，還有很高強(qiáng)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?？蔀橄狸?duì)提供防護(hù)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(jī)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(jī)件、光學(xué)纖維電纜和防彈背心等防護(hù)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(qiáng)繩索等方面大約占13%。  國(guó)際上芳綸纖維走過(guò)了由軍用戰(zhàn)略物資向民用物資過(guò)渡的幾十年艱難歷程，目前發(fā)展成為在工業(yè)和民用領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用的高端材料；對(duì)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(wàn)噸/年～5.7萬(wàn)噸/年，近兩年世界對(duì)位芳綸年產(chǎn)量可達(dá)7.6萬(wàn)噸；預(yù)計(jì)2010年全球?qū)ξ环季]需求量達(dá)7.8萬(wàn)噸～9萬(wàn)噸。

目前全球芳綸產(chǎn)能主要集中在日本和美國(guó)、歐洲；生產(chǎn)對(duì)位芳綸的廠家主要有美國(guó)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(guó)Kevlar纖維目前就有十多個(gè)牌號(hào)，每個(gè)牌號(hào)又有數(shù)十種規(guī)格。中國(guó)從20世紀(jì)60年代初開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)間位芳綸生產(chǎn)技術(shù)，直到2004年，該項(xiàng)技術(shù)才得以攻破，煙臺(tái)氨綸股份有限公司在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)間位芳綸的工業(yè)化生產(chǎn)，打破了國(guó)外公司壟斷的局面。到2009年，煙臺(tái)氨綸股份有限公司的間位芳綸生產(chǎn)能力已達(dá)到4300t／a，在世界間位芳綸供應(yīng)商中列居第二位。除煙臺(tái)氨綸外，中國(guó)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(guó)在全球僅有的6個(gè)間位芳綸供應(yīng)商中占據(jù)了3席。間位芳綸的國(guó)產(chǎn)化大大拉動(dòng)了上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在中國(guó)紡織工業(yè)加工制造優(yōu)勢(shì)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(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。