了解芳綸功能紡織

一、項目主要內容

建立芳綸纖維及產品加工基地

二、芳綸纖維主要特點及使用現(xiàn)狀

芳綸全稱芳香族聚酰胺纖維，一種新型高科技合成纖維，具有超高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能,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，而重量僅為鋼絲的1/5左右，在560度的溫度下，不分解，不融化。它具有良好的絕緣性和抗老化性能，具有很長的生命周期。是一種高強度、高模量、低密度和耐磨性好的耐高溫阻燃纖維，其的技術含量、附加值高，力學、化學穩(wěn)定性和機械性能優(yōu)異，不但可以單獨用作各種結構材料和功能材料，而且還可與其他材料復合使用。此外，還具有較好的回彈性能和密封性能，對人體健康及環(huán)境無危害，可用作于水、油、烴類和中等強度的酸堿等介質的密封，造出的墊片具有優(yōu)良的密封性能和抗蠕變松弛性能?？勺鳛槭薜奶娲酚糜谀Σ撩芊獠牧希咝阅苣蜔峤^緣紙以及增強復合材料。

1、芳綸的主要品種

商用芳綸主要有間位芳綸和對位芳綸，間位芳綸主要有杜邦的Nomex、帝人的Conex等；對位芳綸主要有Kevlar（杜邦）、Technora（帝人）、Twaron（帝人）等。

2、芳綸功能紡織品的研究和應用現(xiàn)狀

芳綸獨特的物理、化學性能，使其被廣泛應用于耐高溫、阻燃、耐磨、高強度的功能性紡織品上。世界各國對其研究也方興未艾，新型功能紡織品層出不窮，應用領域不斷拓廣。

芳綸纖維是重要的國防軍工材料，為了適應現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要，目前，美、英等發(fā)達國家的防彈衣均為芳綸材質，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。在海灣戰(zhàn)爭中，美、法飛機大量使用了芳綸復合材料。除了軍事上的應用外，現(xiàn)已作為一種高技術含量的纖維材料被廣泛應用于航天航空、機電、建筑、汽車、體育用品等國民經濟的各個方面。在航空、航天方面，芳綸由于質量輕而強度高，節(jié)省了大量的動力燃料，據國外資料顯示，在宇宙飛船的發(fā)射過程中，每減輕1公斤的重量，意味著降低100萬美元的成本。除此之外，科技的迅猛發(fā)展正在為芳綸開辟著更多新的民用空間。據報道，目前，芳綸產品用于防彈衣、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%。

2.1 芳綸阻燃系列紡織品

芳綸纖維雖然具有良好的耐熱性及阻燃性，但價格比較昂貴。其次，由于分子結晶度高，分子間結合力強，造成染色困難。昂貴的價格及染色上的困難在某種程度上抑制了其產量及品種發(fā)展。于是，紛紛研究開發(fā)各種芳綸混紡阻燃織物來改善染色效果和降低產品價格。

（1）芳綸與羊毛混紡阻燃織物? 羊毛是具有一定阻燃性質的天然纖維，將芳綸短纖先成條，然后與毛條混并成紗，再進行織造。當芳綸混紡比例超過30%時，其極限氧指數就達到28以上，織物無需阻燃整理即可達到好的、持久的阻燃性能，而且可以降低成本，不影響織物外觀和舒適性。并可根據用途調整混紡比例，實現(xiàn)多功能化。

（2）芳綸與棉混紡阻燃織物? 同樣，為了降低成本和實現(xiàn)多功能需求，把芳綸與棉纖維進行一定比例的混紡制得阻燃織物。在對芳綸與棉纖維混紡研究中，芳綸與棉混紡比常為80/20、50/50、20/80，這3種混比織物的續(xù)然時間、陰燃時間、損毀長度洗滌前后均滿足GB8965-88二級以上要求，極限氧指數LOI值也大于具有阻燃要求的28標準。隨著芳綸含量的提高，LOI值也增加。其中80/20織物具有優(yōu)良的耐熱性、阻燃性，不需阻燃整理即可滿足國家阻燃服要求；50/50和20/80混紡織物，需經Proban阻燃整理后才能達到阻燃標準要求。

（3）芳綸與阻燃粘膠纖維混紡阻燃織物? 阻燃粘膠是一種含硅酸鹽的纖維毒纖維，其物理機械性能與普通粘膠纖維相類似，可加工成各種紡織品。芳綸與阻燃粘膠混紡織物具有柔軟的手感，良好的蓬松性、懸垂性、吸濕透氣性和較高的強力、耐磨性，良好的布面光潔度、色牢度及遇火炭化不融滴等優(yōu)良特性，可滿足高中檔阻燃服裝、裝飾面料的質量要求。

（4）芳綸與苧麻混紡阻燃織物? 采用芳綸纖維為芯紗，應用摩擦紡技術在其周圍包覆苧麻纖維，得到苧麻/芳綸包芯紗。另外，就是選用經堿處理的苧麻紗與芳綸長絲并合，不用加捻得到復合紗?？棾煽椢锖笤俳涍m當阻燃處理即可達到一定的阻燃要求。

2.2 芳綸防靜電功能紡織品

普通紡織纖維，特別是化纖、極易產生、積累大量靜電，在易燃易爆環(huán)境中靜電放電火花作為點火源常會引起燃爆災害事故。同時絕大多數紡織纖維又都屬于可燃或易燃材料，極限氧指數一般在17~25之間，遠低于空氣中可自熄的小值27，織物一旦遇到點火源就會迅速燃燒。為確保消防、石化、兵工、采礦等諸多涉及燃爆危險領域的做作業(yè)人員的安全，必須以兼具阻燃和防靜電性能的織物取代易燃和易產生靜電的普通織物。

芳綸與導電纖維以混紡和交織的方式形成某種新型織物時，由于該織物的阻燃性能及消電性能的兼容與互補，使織物獲得了阻燃防靜電的持久防護功能。杜邦公司開發(fā)的新芳綸產品Aracon是采用磁控濺射技術，將金屬濺射在芳綸纖維表面形成很薄的膜，這樣不僅僅具有抗靜電作用，同時能屏蔽高頻輻射和信號。

2.3 芳綸纖維浸膠織物的研制

芳綸（Kevlar）纖維浸膠織物是用于大電機上的新型高檔絕緣材料，芳綸纖維織物浸膠時采用兩浸兩軋的過程。首先在織物浸膠后軋出部分膠，使膠浸入織物空隙處，再軋使膠浸到纖維的內部所有毛羽中；隨后進行第2次浸膠，這次主要以被覆為主，使織物表面被覆一定量的膠，而第2次壓軋是使膠被覆各處均勻，然后在烘箱中烘干。

由于性能優(yōu)良，用芳綸纖維做電機用絕緣材料能使耐熱等級高達180℃以上；若用云母雖能耐180℃的高溫，但由于比重大，使使電機的重量增加，且云母質脆，來源也不充沛。用芳綸纖維作絕緣材料制做的電機與功率相同的采用云母絕緣材料制做的電機相比，每臺可節(jié)約銅28%，鋼材15%，矽鋼片10%。用芳綸制成的復合材料與用同樣方法制成的玻璃纖維復合材料相比，質輕30%，而硬度則高出2倍。

2.4 對位芳綸在防彈服上的應用

對位芳綸纖維織物具有高抗擴張強度，很高的彈性模量和較低的比密度，能將子彈沖擊的能量吸收并分散轉移到編織物的其他纖維上，避免造成“鈍傷”，因而防護效果顯著。同時芳綸防彈衣、頭盔的輕量化，有效地提高了軍隊的快速反映能力和防護能力。

2.5 芳綸/碳纖維混雜編織物增強混凝土的研究

通過芳綸/碳纖維織物增強混凝土的理論分析和實際測試，可以看到纖維織物增強混凝土的功能是十分明顯的，特別是用這兩種高性能纖維作為承力結構的增強材料，可替代鋼筋的作用，而且重量比鋼筋混凝土減少了41.8%，這有利于提高建筑物的抗震性能及結構物基礎處理，從而獲得較高的經濟和承載效益。但是纖維織物如何方便建筑施工，同時又容易被普通的施工工人所掌握，仍要進行更深入的研究。

2.6 芳綸輪胎用紡織品

由于芳綸優(yōu)良的性能，制得的輪胎簾線在高溫下機械性能基本不受溫度的影響，在交變應力作用下內耗低、發(fā)熱量小、壽命長。芳綸可以減小輪胎增強材料的體積和質量，而且大限度地減少材料和能源消耗，并把一些極限指標提高到新高度。此外，芳綸不存在生銹問題，并可替代輪胎中所有的金屬（包括胎圈鋼絲），節(jié)省膠料，從而使輪胎性能達到質量輕、滾動阻力降低、節(jié)省燃料和尺寸穩(wěn)定性、均勻性好，以及無平點現(xiàn)象，高速性能、牽引和制動性能佳，耐磨性、耐刺扎性能好，廢胎容易處理等特點。

2.7 芳綸無緯布功能紡織品

同樣是用于防彈，穿刺無緯布和平紋布相比具有更好的抗彈性能。因為在無緯布的制造過程 中，芳綸纖維材料已被充分展開，被膠粘劑固定，且纖維之間沒有相互的交錯點，在受到彈丸的沖擊作用時，有利于能量的分散，可以有更多的纖維參與，能量可在較大的面積上得到吸收，所以其抗彈性能較好。

芳綸無緯布面密度和基體樹脂質量分數均是影響其層壓板抗彈性能的重要因素。當無緯布具有較小的面密度和較低的基體樹脂質量分數時，其層壓板的抗彈性能也會較好。

2.8 芳綸/碳素纖維無紡布

采用穿刺法工藝制得芳綸/碳素纖維無紡布，其阻氧指數LOI為38~42，防火溫度達到700℃。主要用于防火隔熱襯布，高溫濾塵，裝飾襯布，火燃飛濺的遮蓋布等。

2.9 芳綸/裝甲鋼復合材料板

芳綸纖維增強樹脂基復合材料具有輕質、高強、抗彈性能好、隔爆效果優(yōu)良等特點。在裝甲鋼上加裝芳綸纖維復合材料板可以提高其抗爆震性能，材料的結構會影響材料的沖擊波衰減效果。當材料按照波阻抗減小的順序進行排列時，可更有效地衰減沖擊波。具有多層結構的材料比雙層結構材料的衰減效果更優(yōu)，可得到具有優(yōu)異抗爆震性能的防護材料。

三、芳綸纖維發(fā)展方向

按照“十二五”規(guī)劃，在此期間，我國千噸級對位芳綸生產技術將實現(xiàn)突破并將轉入快速成長期，從而帶動相關行業(yè)的迅速發(fā)展。圍繞戰(zhàn)略性新興產業(yè)、國民經濟建設重大工程、國防軍工、材料工業(yè)結構升級等方面，中國化纖工業(yè)協(xié)會對下游各主要應用領域需求情況、產品自給率、需要進口的主要品種等進行重點分析。未來10年，國內的汽車、通信、高速鐵路、航空和防護等領域將快速發(fā)展，對位芳綸的需求呈旺盛局面；與此同時，國外下游加工企業(yè)向國內進行產業(yè)轉移，也會刺激國內對位芳綸需求的增長。2015年國內對位芳綸需求將超過10000噸，2020年將超過20000噸，其中，預測2015年國內需求量為對位芳綸長絲通用型2000噸，高強型1000噸，高模型2000噸；對位芳綸短纖2000噸；對位芳綸漿粕3000噸。此外，到2015年，對位芳綸國內供應要實現(xiàn)50%，2020年達到80%。

四、芳綸纖維產品開發(fā)

根據芳綸特種織物的特點，可開發(fā)以下產品：

1、防彈迷彩服、防刺背心、防彈抗沖擊頭盔、坦克連體服服、防彈盾牌、賽車服等；

2、防割服、排爆服、防刺服、防割包等；

3、頭套、手套、襪子等

4、兒童、老人勞動保護用品

5、睡衣

6、芳綸無紡布

7、公共安全裝備、運輸安全包裝，以及交通工具和航空器的防護裝置