【紡織知識】功能紡織芳綸你了解多少？

一、項(xiàng)目主要內(nèi)容

建立芳綸纖維及產(chǎn)品加工基地

二、芳綸纖維主要特點(diǎn)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(qiáng)度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能,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，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(qiáng)度、高模量、低密度和耐磨性好的耐高溫阻燃纖維，其的技術(shù)含量、附加值高，力學(xué)、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能優(yōu)異，不但可以單獨(dú)用作各種結(jié)構(gòu)材料和功能材料，而且還可與其他材料復(fù)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(qiáng)度的酸堿等介質(zhì)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?，高性能耐熱絕緣紙以及增強(qiáng)復(fù)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(yīng)用現(xiàn)狀

芳綸獨(dú)特的物理、化學(xué)性能，使其被廣泛應(yīng)用于耐高溫、阻燃、耐磨、高強(qiáng)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(yīng)用領(lǐng)域不斷拓廣。

芳綸纖維是重要的國防軍工材料，為了適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要，目前，美、英等發(fā)達(dá)國家的防彈衣均為芳綸材質(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。在海灣戰(zhàn)爭中，美、法飛機(jī)大量使用了芳綸復(fù)合材料。除了軍事上的應(yīng)用外，現(xiàn)已作為一種高技術(shù)含量的纖維材料被廣泛應(yīng)用于航天航空、機(jī)電、建筑、汽車、體育用品等國民經(jīng)濟(jì)的各個方面。在航空、航天方面，芳綸由于質(zhì)量輕而強(qiáng)度高，節(jié)省了大量的動力燃料，據(jù)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(jù)報(bào)道，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%。

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(jié)晶度高，分子間結(jié)合力強(qiáng)，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(chǎn)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(chǎn)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(zhì)的天然纖維，將芳綸短纖先成條，然后與毛條混并成紗，再進(jìn)行織造。當(dāng)芳綸混紡比例超過30%時，其極限氧指數(shù)就達(dá)到28以上，織物無需阻燃整理即可達(dá)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(jù)用途調(diào)整混紡比例，實(shí)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(shí)現(xiàn)多功能需求，把芳綸與棉纖維進(jìn)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)燃時間、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(shù)LOI值也大于具有阻燃要求的28標(biāo)準(zhǔn)。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(jīng)Proban阻燃整理后才能達(dá)到阻燃標(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(qiáng)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(zhì)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(yīng)用摩擦紡技術(shù)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(jīng)堿處理的苧麻紗與芳綸長絲并合，不用加捻得到復(fù)合紗?？棾煽椢锖笤俳?jīng)適當(dāng)阻燃處理即可達(dá)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(chǎn)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(diǎn)火源常會引起燃爆災(zāi)害事故。同時絕大多數(shù)紡織纖維又都屬于可燃或易燃材料，極限氧指數(shù)一般在17~25之間，遠(yuǎn)低于空氣中可自熄的小值27，織物一旦遇到點(diǎn)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(lǐng)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(chǎn)生靜電的普通織物。

芳綸與導(dǎo)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(bǔ)，使織物獲得了阻燃防靜電的持久防護(hù)功能。杜邦公司開發(fā)的新芳綸產(chǎn)品Aracon是采用磁控濺射技術(shù)，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(jī)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(nèi)部所有毛羽中；隨后進(jìn)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(jī)用絕緣材料能使耐熱等級高達(dá)180℃以上；若用云母雖能耐180℃的高溫，但由于比重大，使使電機(jī)的重量增加，且云母質(zhì)脆，來源也不充沛。用芳綸纖維作絕緣材料制做的電機(jī)與功率相同的采用云母絕緣材料制做的電機(jī)相比，每臺可節(jié)約銅28%，鋼材15%，矽鋼片10%。用芳綸制成的復(fù)合材料與用同樣方法制成的玻璃纖維復(fù)合材料相比，質(zhì)輕30%，而硬度則高出2倍。

2.4 對位芳綸在防彈服上的應(yīng)用

對位芳綸纖維織物具有高抗擴(kuò)張強(qiáng)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(zhuǎn)移到編織物的其他纖維上，避免造成“鈍傷”，因而防護(hù)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(duì)的快速反映能力和防護(hù)能力。

2.5 芳綸/碳纖維混雜編織物增強(qiáng)混凝土的研究

通過芳綸/碳纖維織物增強(qiáng)混凝土的理論分析和實(shí)際測試，可以看到纖維織物增強(qiáng)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(jié)構(gòu)的增強(qiáng)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(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)處理，從而獲得較高的經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(jī)械性能基本不受溫度的影響，在交變應(yīng)力作用下內(nèi)耗低、發(fā)熱量小、壽命長。芳綸可以減小輪胎增強(qiáng)材料的體積和質(zhì)量，而且大限度地減少材料和能源消耗，并把一些極限指標(biāo)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(dá)到質(zhì)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(diǎn)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(diǎn)。

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?yàn)樵跓o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(diǎn)，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(zhì)量分?jǐn)?shù)均是影響其層壓板抗彈性能的重要因素。當(dāng)無緯布具有較小的面密度和較低的基體樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shù)LOI為38~42，防火溫度達(dá)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(fù)合材料板

芳綸纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、抗彈性能好、隔爆效果優(yōu)良等特點(diǎn)。在裝甲鋼上加裝芳綸纖維復(fù)合材料板可以提高其抗爆震性能，材料的結(jié)構(gòu)會影響材料的沖擊波衰減效果。當(dāng)材料按照波阻抗減小的順序進(jìn)行排列時，可更有效地衰減沖擊波。具有多層結(jié)構(gòu)的材料比雙層結(jié)構(gòu)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(hù)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(chǎn)技術(shù)將實(shí)現(xiàn)突破并將轉(zhuǎn)入快速成長期，從而帶動相關(guān)行業(yè)的迅速發(fā)展。圍繞戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)重大工程、國防軍工、材料工業(yè)結(jié)構(gòu)升級等方面，中國化纖工業(yè)協(xié)會對下游各主要應(yīng)用領(lǐng)域需求情況、產(chǎn)品自給率、需要進(jìn)口的主要品種等進(jìn)行重點(diǎn)分析。未來10年，國內(nèi)的汽車、通信、高速鐵路、航空和防護(hù)等領(lǐng)域?qū)⒖焖侔l(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(nèi)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，也會刺激國內(nèi)對位芳綸需求的增長。2015年國內(nèi)對位芳綸需求將超過10000噸，2020年將超過20000噸，其中，預(yù)測2015年國內(nèi)需求量為對位芳綸長絲通用型2000噸，高強(qiáng)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(nèi)供應(yīng)要實(shí)現(xiàn)50%，2020年達(dá)到80%。

四、芳綸纖維產(chǎn)品開發(fā)

根據(jù)芳綸特種織物的特點(diǎn)，可開發(fā)以下產(chǎn)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(hù)用品

5、睡衣

6、芳綸無紡布

7、公共安全裝備、運(yùn)輸安全包裝，以及交通工具和航空器的防護(hù)裝置