芳纶纤维的分子式
芳纶纤维
严妍
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芳纶的简介 芳纶的分类 主要的产品及其制备
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芳纶的应用
研究方向
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芳纶纤维
芳纶全称为"芳香族聚酰胺纤维",是一种新型高科 技合成纤维，诞生于20世纪60年代末。有很多品种，如 Aramid fiber（帝人芳纶的商品名为 Twaron，杜邦公司 的商品名为Kevlar），芳纶纤维主要分为对位芳酞胺纤 维(芳纶1414 )和间位芳酞胺纤维(芳纶1313 )。 冷战结束后，芳纶作为高技术含量的纤维材料大量 用于民用领域 。
称为非石棉纤维橡胶垫片，或称为无石棉垫片、代石棉垫片。其主要
增强材料为代石棉纤维、无机纤维、碳/石墨纤维等。
2014-6-6
特点
超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等 优良性能,其强度是钢丝的 5～6倍 ，模量为钢丝或玻 璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝 的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化。它 具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周 期。
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芳纶制的绳 防弹衣
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轮胎
芳纶的阻燃布
航空航天和军需工业上的应用
芳纶可用于制作大型飞机 的二次结构材料，如机舱门、 窗、机翼、整流罩体表面等， 也可制作机内天花板、舱壁等，
可减轻其质量。芳纶复合材料
可制造导弹的固体火箭发动机 壳、压力容器、宇宙飞船驾驶
舱、潜艇、防弹装甲车、防弹
n
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突出特点：
耐高温性能好，高温下的强度保持率好、抗氧化 性、耐水性良好等，主要用作耐高温材料。
缺点：强度、模量低。 用途：耐高温防护服、消防服和军服等。
芳纶纤维
芳纶纤维 - 间位芳纶
间位芳纶全称“聚间苯二甲酰间苯二胺”，英文缩写MPIA( poly-m-p纶1313。芳纶1313是一种开发早、应用广、产量大、发展快的耐高温纤维品种，其总量居特种纤维的第二位。其分子结构为：聚间苯二甲酰间苯二胺是排列规整的锯齿型大分子，在熔融以前就已经分解，玻璃化温度Tg为270℃，在350℃以下不会发生明显的分解和碳化。当温度超过400℃时，纤维逐渐发脆、炭化直至分解，但是不会产生熔滴；在火焰中不延燃，具有较好的阻燃性，极限氧指数LOI为29%—32%，性能极佳。间位芳纶的突出特点是优异的耐高温性，良好的尺寸稳定性，优良的可纺性、防火性和耐腐蚀性。
(l)聚间苯二甲酰间苯二胺缩聚物的制备芳纶1313由间苯二甲酰氯(ICI)和间苯二胺(MPD)缩聚而成，其反应式为：生产缩聚物主要有如下三种方法。
①界面缩聚法 把配方量的间苯二胺溶于定量的水中，加入少量的酸吸收剂成为水相。再将配方量的ICI溶于有机溶剂中，然后边强烈搅拌边把ICI溶液加到MPD的水溶液中，在水和有机相的界面上立即发生反应，生成聚合物沉淀，经过分离、洗涤干燥后得到固体聚合物。
③乳液缩聚法 将ICI溶于与水有一定相溶性的有机溶剂（如环己酮），MPD溶于含有酸吸收剂的水中，高速搅拌，使缩聚反应在搅拌时形成的乳液体系的有机相中进行。此方法利于热量传递。此外，还有专利报道有气相缩聚法制备芳香族聚酰胺。
鉴于低温溶液缩聚与界面缩聚、乳液缩聚相比，耗用溶剂少，生产效率高，在直接使用树脂溶液进行纺丝、打浆和制膜时可以省去树脂析出、水洗和再溶解等操作，在生产上更为经济，所以低温溶液聚合
聚合过程包括适量的PPD在缩聚溶剂中溶解，氮气保护下冷却到-15℃，然后伴随搅拌添加TPC，生成的产物是黏稠的糊状浆，反应物允许静置过夜，同时逐渐升温至室温。通过将此反应物在混合器中用水搅拌，洗去溶剂和HCl，聚合物过滤收集。在该反应中，溶剂的选择、反应物的化学计量、体系中水分等因素对决定聚合物分子质量有重
芳纶纤维材料及其应用
芳纶纤维材料及其应用摘要：本文对芳纶纤维的发展概况，结构性能以及主要应用领域作简单介绍。
最后分析一下芳纶纤维的发展前景。
关键词：芳纶纤维材料；芳纶1313；芳纶1414；结构性能；应用；发展前景Aramid fiber material and its applicationAbstract：In this paper, the general development of aramid fiber, structure, performance and main application field are introduced.Finally, analysis of the development of the aramid fiberKey words:Aramid fiber material;Aramid 1313; Aramid 1414;Structure performance; Application; Future development1 芳纶纤维概况芳纶纤维即芳香族聚酞胺纤维，是以芳香族化合物为原料经缩聚纺丝制得的合成纤维。
芳香族聚酰胺纤维首先是由美国杜邦公司于1965年引入市场的。
这种间位取向的芳香族聚酰胺纤维称作Nomex。
上世纪70年代早期，杜邦公司开发了第二种产品即对位芳香族聚酰胺纤维Kevlar，并且此后一直占据芳纶的首要地位，直到1986年荷兰Akzo公司的Twaron、1987年日本帝人公司的Technora及俄罗斯的ARMOC纤维的出现，才使Kevlar独占体系崩溃。
[1]芳纶纤维工业化的产品有两种：芳纶1313（全称为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维）和芳纶1414（全称为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维）。
芳纶纤维具有良好的抗冲击和耐疲劳性能，有良好的介电性和化学稳定性，耐有机溶剂、燃料、有机酸及稀浓度的强酸、强碱，耐屈折性和加工性能好。
它可用普通织机编织成织物，编织后其强度不低于原纤维强度的90%[2]。
胜过钢丝坚韧的化学纤维--芳纶
淀 。; 磷 二 钠 粉 N 酸氢
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目前 工 业 上 使 用 的 磷 酸 淀 粉醋均 为低磷 含量 的衍 生物 ，
3 . 0 "3 . 5 的 中 等 酸 性 食 品 ， 如
儿童 食品及挑 、 、 、 蕉等 杏 梨 香 水 果布 丁 的添 加剂 ，可改 善 食 品 的 稠 度 和 味 道 ，并 使 食 品 具 有香味 。 造 纸 工 业 中 ，磷 酸 淀 粉 酪 被用来作 为施胶剂 和补强剂 ， 在 明 矾 存 在 下 ，磷 酸 醋 淀 粉 能 有 效 保 留 在 未 干 纸 张 中 ，提 高 纸 张 内部 强 度 . 增 强 其 加 工性 能 。纸 浆 中加入 少 量礴 酸 淀 粉 醋 ， 以提 高填 料 ( 如 陶 土 、 可 硫 酸 铝 、二 氧 化 钦 等 ) 在 成 品纸
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芳纶是美国杜邦公 司于1972
年开发成功并投入生产， 美国商品 名为 Kevlar。其中聚对苯二甲酞对
热、 不溶及突出的热性能， 不燃、 优
良的介电性能。 二、 树成和纤雄的一奋 制备:分子量高， 且分布又窄的 聚合物， 是由严格等摩尔比的高纯
上.特别是军事工业上等许多方面
高压软管、 排气管、 刹车片、 三角 度 苯 甲 氯(TDC)或 苯 封 二 酞 对 二 线、
芳纶纤维
芳纶纤维摘要：芳纶纤维是一种新型高科技合成纤维，是由美国杜邦公司在2O世纪60年代成功开发并率先产业化的纤维产品。
芳纶纤维的问世被认为是材料界发展的一个重要里程碑。
由于芳纶纤维具有优良的性能，在我国的航空航天，体育用材料，轮胎，高强绳索等材料中有广泛的应用，因此受到了普遍的关注。
本文介绍了芳纶纤维的结构、性能、用途及生产方法,分析了芳纶纤维的国内外发展现状,并对我国发展高性能芳纶纤维提出了几点建议。
关键词:芳纶纤维;结构;性能;用途;生产技术;发展建议芳纶纤维主要分为对位芳纶纤维(芳纶1414)和间位芳纶纤维(芳纶1313)。
芳纶纤维是一种高性能合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的0．2倍左右。
此外，芳纶纤维还具有良好的绝缘性和抗老化性能，其应用领域十分广泛。
对位芳纶纤维主要用于橡胶增强制品、防弹织物、复合结构材料、线缆材料、隔热隔声、防辐射结构板等。
间位芳纶纤维主要用于电器绝缘纸、阻燃织物、隔热隔声、防辐射结构板、飞行器承力结构材料、烟尘过滤袋等。
1、芳纶纤维结构芳纶纤维的全称是芳香族聚酰胺纤维, 是一种高强度、高模量、低密度和高耐磨性的有机合成纤维。
芳纶分为对位芳纶纤维(PPTA)和间位芳纶纤维( PMIA)两种。
聚对苯二甲酰对苯二胺纤维是PPTA最有代表性的一种, 英文全称AramidFiber ,其化学结构式如下图：关于芳纶纤维的微观结构,颇具代表性的主要有皮、芯层结构模型,Morgan 等人认为,每一根单纤均具有可区分的皮、芯特征,皮层和芯层具有不同的结构和性能。
皮层厚度在0.1-lμm,且表现出类似小云母片的结构形态,在长度方向上则保持结构一致性,而芯层却没有这种结构。
阿克苏·诺贝尔公司的科学家van Aartsen和Nort hoIt于1973 年公布了他们对其公司生产的芳纶纤维(Twaron )结晶结构的基础研究成果。
芳纶纤维介绍
芳纶纤维全称为"聚对苯二甲酰对苯二胺",英文为Aramid fiber（杜邦公司的商品名为Kevlar），是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化。
它具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。
芳纶的发现，被认为是材料界一个非常重要的历史进程。
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。
在海湾战争中，美、法飞机大量使用了芳纶复合材料。
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天航空、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，据国外资料显示，在宇宙飞船的发射过程中，每减轻1公斤的重量，意味着降低100万美元的成本。
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。
据报道，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%左右，还有高强绳索等方面大约占13%。
芳纶主要分为两种，对位芳酰胺纤维（PPTA）和间位芳酰胺纤维（PMIA），自20世纪60年代由美国杜邦（DuPont）公司成功地开发出芳纶纤维并率先产业化后，在30多年的时间里，芳纶纤维走过了由军用战略物资向民用物资过渡的历程，价格也降低了将近一半。
现在国外芳纶无论是研发水平还是规模化生产都日趋成熟。
在芳纶纤维生产领域，对位芳酰胺纤维发展最快，产能主要集中在日本和美国、欧洲。
如美国杜邦的Kevlar纤维，荷兰阿克苏诺贝尔（Akzo Nobel）公司（已与帝人合并）的Twaron纤维，日本帝人公司的Technora纤维及俄罗斯的Terlon纤维等。
芳纶概述
芳纶概论一，简述凯芙拉，英文原名KEVLAR，也译作克维拉。
是美国杜邦（DuPont）公司研制的一种芳纶纤维材料产品的品牌名，材料原名叫“聚对苯二甲酰对苯二胺”,化学式的重复单位为-[-CO-C6H4-CONH-C6H4-NH-]-接在苯环上的胺基团为对位结构（间位结构为另一项商标名为Nomex的产品，俗称防火纤维）在上世纪60年代，美国杜邦公司研制出一种新型芳纶纤维复合材料----芳纶1414，此芳纶复合材料在1972年正式实现商品化并为该产品注册商标为Kevlar。
型号分为K29，K49，K49AP等。
由于这种新型材料密度低、强度高、韧性好、耐高温、易于加工和成型，其强度为同等质量钢铁的5倍,但密度仅为钢铁的五分之一(Kevlar密度为每立方厘米1.44克,钢铁密度为每立方厘米7.859克),而受到人们的重视。
由于凯夫拉品牌产品材料坚韧耐磨、刚柔相济，具有刀枪不入的特殊本领。
在军事上被称之为"装甲卫士 "。
二，应用反坦克武器的出现，又促使人们改进坦克、装甲车的装甲性能。
通常要提高坦克、装甲车的防护性能，就要增加金属装甲的厚度，这样势必影响它的灵活机动性能。
"凯夫拉"材料的出现使这个问题迎刃而解，坦克、装甲车的防护性能提高到了一个崭新的阶段。
与玻璃钢相比，在相同的防护情况下，用"凯夫拉" 材料时重量可以减少一半，并且"凯夫拉"层压薄板的韧性是钢的3倍，经得起反复撞击。
"凯夫拉"薄板与钢装甲结合使用更是威力无比。
如果采用"钢枣芳纶枣钢"型复合装甲，能防穿甲厚度为700毫米的反坦克导弹，还可防中子弹。
目前，“凯夫拉”层压薄板与钢、铝板的复合装甲，不仅已广泛应用于坦克、装甲车，而且用于核动力航空母舰及导弹驱逐舰，使上述兵器的防护性能及机动性能均大为改观。
"凯夫拉"与碳化硼等陶瓷的复合材料是制造直升飞机驾驶舱和驾驶座的理想材料。
我国芳纶纤维目前生产应用的状况以及存在的问题修正
我国芳纶纤维目前生产应用的状况以及存在的问题近年来，我国一直致力于芳纶纤维国产化、规模化的技术开发，芳纶纤维也被中国化纤工业协会列为“绿灯项目”。
但由于芳纶纤维具有重要的战略意义，发达国家对其一直实施技术封锁和有限禁运，导致国内芳纶产业起步晚，多层技术壁垒尚未根本破解，严重制约了产业发展。
专家指出，在夹缝中求生存的我国芳纶纤维产业如何集中优势力量抓紧突破国外技术壁垒，提早实现产业化已显得至关重要。
一、芳纶纤维的特性凡聚合物大分子的主链由芳香环和酰胺键构成，且其中至少85%的酰胺基直接键合在芳香环上，每个重复单元的酰胺基中的N原子和羰基均直接与芳香环中C原子相连接并置换其中的一个H原子的聚合物纤维称为芳香族聚酰胺纤维，我国定名为芳纶纤维。
芳纶纤维包括全芳香族聚酰胺纤维和杂环芳香族聚酰胺纤维两大类。
而全芳香族聚酰胺纤维中已经实现工业化的纤维，主要是对位芳纶和间位芳纶，这两大类芳纶的主要区别是，酰胺键与苯环上的C原子相连接的位置不同( 如图1)。
杂环芳香族纤维是指含有 N，O，S等杂原子的二胺和二酰氯缩聚而成的纤维，如有序结构的杂环聚酰胺纤维等。
[1-4]图1芳纶分子式芳纶纤维具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、质量轻等优良性能，其中比强度是钢的5 ～ 6倍，模量是钢丝和玻璃纤维的2 ～ 3倍，韧性是钢丝的2 倍，而密度仅为钢丝的1 /5 左右。
芳纶是综合性能优良、产量最大、应用最广的高性能纤维，在高性能纤维中占有重要的地位，在国防，航空航天，汽车减重节能减排，新能源开发等各方面具有不可替代的作用。
[5]二、芳纶纤维的分类芳纶主要分为两种：间位芳纶和对位芳纶。
2.1 间位芳纶间位芳纶，即聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，我国称之为芳纶1313。
间位芳纶具有长久的热稳定性，这是其最重要的特性，可在200 ℃高温下长期使用不老化，具有极佳的尺寸稳定性。
间位芳纶具有本质阻燃性，其极限氧指数值(LOI)＞28 %，在空气中不会自燃、融化，也不会产生熔滴，离焰自熄。
芳纶_与芳纶_防弹性能研究
芳纶Ⅲ与芳纶Ⅱ防弹性能研究刘克杰1，高虹2，黄继庆2，黄献聪3，王凤德1,彭涛1（1.中蓝晨光化工研究设计院有限公司，成都610041；2.北京雷特新技术实业公司，北京100074；3.总后勤部军需装备研究所，北京100010）摘要:选用两种不同型号芳纶，通过单向复合工艺分别制造成靶板。
以NIJ ⅢA标准通过弹道试验，测试出两种靶板的弹坑凹陷深度与子弹穿透层数差异，并进一步通过测试两种芳纶S E A值比较其防弹性能差别，结果表明，芳纶Ⅲ抗弹性能比芳纶Ⅱ提高近30%。
最后讨论了纤维力学性能对其防弹性能的影响，指出更高的拉伸强度和断裂伸长率是芳纶Ⅲ抗弹性能更优的主要原因，并预测芳纶Ⅲ的抗弹性能还有进一步提升的空间。
关键词:芳纶Ⅲ；芳纶Ⅱ；防弹性能；研究中图分类号:TQ342.733; TQ342.722 文献标识码: A 文章编号:1007-9815（2014）01-0040-05Study on bulletproof performances of Aramid Ⅲand Aramid ⅡLIU Ke-jie1, GAO Hong2, HUANG Ji-qing2, HUANG Xian-cong3, WANG Feng-de1, PENG Tao1(1.Hing Performance Fiber Section, R & D Center, China Bluestar Chengrand Chemical industry Institue, Cheng Du 610041 China; 2.Beijing Rate New Technology Corporation, Beijing 100074 China; 3.The Quartermaster Equipment Institute of the General Logistics Department, Beijing 100010 China)Abstract: The authors used two different types of Aramid to make into target plate through unidirectional composite process. According to NIJ ⅢA standard, the authors also tested differences of crater dent depth and bullet penetration layers of two kinds of target plate by the ballistic test, and further compared to differences of their bulletproof performances by testing two kinds of Aramid SEA value, the results showed bulletproff performances of Aramid Ⅲnear 30% higher than that of Aramid Ⅱ. Finally, the authors discussed the effect of mechanical properties on the bulletproof performances of fiber, and pointed out that the higher tensile strength and elongation at break are main causes of that the bulletproof performances of aramid Ⅲis better than that of aramid Ⅱ, and predicted that there is still space for further improvement about the bulletproff performances of aramid Ⅲ.Key words: Aramid Ⅲ; Aramid Ⅱ; bulletproff performances; study芳纶Ⅱ又称芳纶1414（D u P on t公司商品名Kev lar®），全称为“聚对苯二甲酰对苯二胺”，最早由美国DuPont公司研制，于1972年实现工业化生产并进入市场。
芳纶纤维
2. 对位芳香族聚酰胺纤维 (1)聚对苯甲酰胺（聚对胺基苯甲酰）纤维Poly（P-benzamide） 聚对苯甲酰胺（聚对胺基苯甲酰）纤维 聚对苯甲酰胺 （ ） 简称PBA纤维。 纤维。 简称 纤维
NH
CO n
(2)聚对苯二甲酰对苯二胺纤维 聚对苯二甲酰对苯二胺纤维 Poly（P-Phenlene terephthalamide）简称 （ ）简称PPTA纤维 纤维
简单流程图 第一阶段
第二阶段
1. Kevlar的缩聚工艺 Kevlar的缩聚工艺 （1）原料 ） 1）对苯二甲酰氯 ） 2）对苯二胺 ） 3）溶剂 ） （2）缩聚反应 ）
（3）操作方式和特点
方式名称 操作过程 方法特点
间隙缩聚 N2气保护下聚合物单体溶 设备利用率低 液在反应器中缩聚， 液在反应器中缩聚，除去 限制大规模生产 产物中的盐酸和溶剂（ 产物中的盐酸和溶剂（ 聚合物成本低 连续缩聚 气相缩聚 将对苯二胺和对苯二甲酰 不需要溶剂 氯及氮气在反应器中进行 产物纯度高 气相缩聚 纤维性能高
液晶的基本概念
物质的状态:固态，液态，气态 物质的状态:固态，液态，
气态： 气态： 液态：具有高的流动性， 液态：具有高的流动性，构成液体的分子能够在整个体积中自由 移动，不具有长程有序，各向同性。 移动，不具有长程有序，各向同性。 固态：具有一定的形状， 固态：具有一定的形状，构成固体的分子或原子在固体中具有有 序规整的排列，具有长程有序，具有各向异性。 序规整的排列，具有长程有序，具有各向异性。 液晶（ ）：是介于各向同性的液体和完全有序的晶 液晶（Liquid Crystals）：是介于各向同性的液体和完全有序的晶 ）： 体之间的一种取向有序的流体，它既有液体的流动性， 体之间的一种取向有序的流体，它既有液体的流动性，又有晶体 的双折射等各向异性的特征；是一种中间态。 的双折射等各向异性的特征；是一种中间态。
芳纶纤维的结构
芳纶纤维的结构、制备及应用综述摘要：芳纶是一种高科技特种纤维，它具有优良的力学性能，稳定的化学性质和理想的机械性质。
它的全称为“芳香族聚酰胺纤维”，1974年，美国贸易联合会将它们命名为“aramidfibers”，其定义是：至少有85％的酰胺链(—CONH—)直接与两个苯环相连接。
我国则将它们命名为芳纶，其全称也可简化为“芳酰胺纤维”。
它有一系列的产品，可用于航空航天工业、IT（信息技术）产业、国防工业、汽车工业等。
关键词：芳纶1313，芳纶1414，芳纶纤维结构，芳纶纤维应用、发展及制备一、芳纶纤维的简介芳纶全称芳香族聚酰胺纤维，是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸碱、重量轻等优良性能，还具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。
二、芳纶的结构和性能芳纶可分为邻位、对位和间位3种，而邻位无商业价值。
自20世纪60年代由美国杜邦公司成功开发出芳纶纤维并率先产业化后，在30多年的时间里，芳纶纤维走过了由军用战略物资向民用物资过度的历程，价格也降低了一半。
现在国外芳纶无论是研发水平还是规模生产都日趋成熟。
在芳纶纤维生产领域，对位芳酰胺纤维发展最快，产能主要集中在日本和美国。
如美国杜邦的Kevlar纤维，荷兰阿克苏诺贝尔（Akzo Nobel）公司（已与帝人合并）的Twaron 纤维，日本帝人公司的Technora纤维及俄罗斯的Terlon纤维等。
间位芳酰胺纤维的品种有 Nomex、Conex、Fenelon 纤维等。
下面我们主要介绍一下对位芳纶和间位芳纶的代表产品，邻位因为无商业价值将不做介绍。
1、芳纶1414的结构和性能芳纶1414由对苯二胺（PPD）和苯二酰氯（TPC）这两种单体聚合而成。
在缩聚反应中，TPC和PPD反应生成聚合物聚对苯二甲酰对苯二胺，也就是PPTA。
结构式为；结构特点可以归纳为：1)分子链沿纤维轴向高度结晶排列。
2)纤维含有氢键系，这种氢键系沿其轴线有规则地折叠，并沿径向分布。
Twaron和Technora性能介绍
Twaron和Technora性能介绍1.1 芳纶纤维特性及应用芳纶纤维是全芳香族聚酰胺纤维（Aromatic Polyamide Fiber）的通称。
它是二十世纪六、七十年代由美国杜邦（Dupont）公司率先研制开发的一种合成纤维。
根据化学结构不同，芳纶纤维可分为以高强度、高弹性模量为主要特征的对位芳纶和以高强度、耐热性、绝缘性为主要特征的间位芳纶，以及近年来国内研制的芳纶III。
1.1.1 对位芳纶对位芳纶在芳纶纤维中应用最为广泛，主要有两大类产品。
一类为聚对苯甲酰胺纤维（简称PBA纤维），另一类为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维（简称PPTA)。
聚对苯甲酰胺纤维（PBA）为第一代对位芳纶。
在国内被称为芳纶I或芳纶14，在国外又被称为Fiber B，目前应用较少，分子结构如图1所示。
图1 PBA分子结构式聚对苯二甲酰对苯二胺[poly phenylene terephthalamide]纤维，简称PPTA纤维，由对苯二甲酰氯和对苯二胺缩聚而成，采用干喷湿纺的液晶纺丝方法制备成对位芳纶纤维，PPTA的分子式如图2所示，分子链呈直线状排列。
全球范围内的主要品牌有：美国杜邦公司的Kevlar纤维、荷兰阿克苏诺贝尔（Akzo Nobel）公司（已与帝人合并）的Twaron纤维、日本帝人公司的Technora纤维、俄罗斯的Terlon纤维、烟台泰和新材的Taparan（泰普龙）纤维。
由于其功能团在苯环的1，4位连接，所以我国称其为芳纶1414，也称为芳纶II。
图2 PPTA分子结构式杜邦公司采用低温溶液缩聚法生产PPTA，即先将一定量的对苯二胺（PPD）溶解在溶剂中，在氮气保护下冷却到-15℃，然后在搅拌下加入对苯二甲酰氯（TPC）。
所用的溶剂为二甲基乙酰胺（DMAc）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、六甲基磷酰胺（HMPA）等酰胺型非质子极性溶剂。
反应一段时间后，将反应产物用水沉析，然后经分离、洗涤、粉碎和干燥得到需要的成纤高聚物。
7.凯夫拉纤维
5. 芳纶纤维性能
1）力学性能： ① 拉伸强度： Kevlar纤维的拉伸强度约为E-glass fiber的1.5倍。与CF 的拉伸强度相当或稍高。 ② 拉伸模量： Kevlar纤维的拉伸模量仅次于BF、CF。 ③ 延伸率： Kevlar纤维有较高断裂延伸率，不像CF、BF那样脆。 ④ 密度： Kevlar纤维比CF(1.7～1.8)、GF(2.5左右)、BF(3.9)都要 低，而KF仅1.4左右。
杜邦Nomex绝缘纸
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(2) 对位芳香族聚酰胺纤维 聚对苯甲酰胺（聚对胺基苯甲酰）纤维 Poly（P-benzamide），简称PBA纤维。
NH
CO n
7
(3)聚对苯二甲酰对苯二胺纤维
Poly（P-Phenlene terephthalamide）简称PPTA纤维
CO
CO NH
NH n
Kevlar
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7. 应用
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防弹头盔
（采用我国自行研制的芳纶纤维制造的）
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6. Kevlar纤维或产品
46Biblioteka 法国新型第四代 “阵风”(Rafale)战斗机： 机身结构采用复合材料，后机身为碳纤维复合 材料，机头整流罩和喷管整流罩为聚芳酰胺纤维复 合材料。起落架及发动机舱门为碳纤维复合材料。47
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化学结构
结构: 长链状聚酰胺，至少 85%的酰胺直接键 合在芳香环上 优点： (1) 刚性伸直链芳环—— 高强度、高模量 (2) 线型分子链——分子链堆积 紧密，密度高，故强度高 (3) 大量的分子间氢键——耐化 学药品，且刚性伸直链苯 环结晶度高 缺点：横向强度低，压缩强 度和剪切性能不好、易 劈裂。
BF：高于500℃，强度下降非常明显。 KF：在空气中高温下长期使用温度为160℃； 短时间内暴露在300℃以上，强度几乎无损失。
芳纶纤维介绍
芳纶纤维全称为"聚对苯二甲酰对苯二胺",英文为Aramid fiber（杜邦公司的商品名为Kevlar），是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化。
它具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。
芳纶的发现，被认为是材料界一个非常重要的历史进程。
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。
在海湾战争中，美、法飞机大量使用了芳纶复合材料。
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天航空、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，据国外资料显示，在宇宙飞船的发射过程中，每减轻1公斤的重量，意味着降低100万美元的成本。
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。
据报道，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%左右，还有高强绳索等方面大约占13%。
芳纶主要分为两种，对位芳酰胺纤维（PPTA）和间位芳酰胺纤维（PMIA），自20世纪60年代由美国杜邦（DuPont）公司成功地开发出芳纶纤维并率先产业化后，在30多年的时间里，芳纶纤维走过了由军用战略物资向民用物资过渡的历程，价格也降低了将近一半。
现在国外芳纶无论是研发水平还是规模化生产都日趋成熟。
在芳纶纤维生产领域，对位芳酰胺纤维发展最快，产能主要集中在日本和美国、欧洲。
如美国杜邦的Kevlar纤维，荷兰阿克苏诺贝尔（Akzo Nobel）公司（已与帝人合并）的Twaron纤维，日本帝人公司的Technora纤维及俄罗斯的Terlon纤维等。
芳纶纤维_环氧树脂的湿热老化
・综述・收稿日期:2008-04-28;修回日期:2008-05-26作者简介:石增强,1979年出生,博士研究生,主要研究方向为导弹武器发射系统生存技术。
E -mail:shizengqiang@yahoo 芳纶纤维/环氧树脂的湿热老化石增强(第二炮兵工程学院,西安 710025)文 摘 分析了芳纶纤维/环氧树脂分子链结构与聚合态结构,论述了湿热对芳纶纤维/环氧树脂性能的影响,指出了研究芳纶纤维/环氧树脂老化的方法。
关键词 芳纶纤维,环氧树脂,复合材料,湿热老化Hygr other mal Aging of Ara mid Fibre /Epoxy Resin Co mposite MaterialShi Zengqiang(The Second A rtillery Engineering College,Xi ’an 710025)Abstract The aggregated state structure and molecule chain structure of ara m id fibre /epoxy resin in the com 2posite material is analyzed .And the influence of the hum id and ther mal conditi ons on the composite material is de 2scribed .The study methods f or aging of the aram id fibre /epoxy resin composite material ’s are indicated .Key words A ra m id fibre,Epoxy resin,Co mposite,Hygr other mal aging 1 前言芳纶纤维/环氧树脂以其高比强度和比模量,已经成为航空、航天领域被广泛应用的先进复合材料[1]。
芳纶纤维资料
COCl
HN
NH OC
CO
n
2020/11/6
突出特点：
耐高温性能好，高温下的强度保持率好、抗氧化 性、耐水性良好等，主要用作耐高温材料。
缺点：强度、模量低。 用途：耐高温防护服、消防服和军服等。
2020/11/6
芳纶1414的制备
PPTA 树脂的合成先将PPDA 溶于含5% CaC12的N-甲基毗咯 烷酮(NMP) 中, 并冷却至-10℃以下, 然后, 通过精密计量装置 将等摩尔的PPDA一NMP溶液和TPC送入双螺杆反应器进行低温溶 液缩聚, 反应生成物经沉析、水洗、干燥后, 即为PPTA 树脂。 制得树脂比浓对数豁度必须大于6.0 (制备高强度纤维的先决条 件) , 其形态结构和灰分含量应符合纺丝的要求(确保顺利纺丝 的关键之一)。
芳纶纤维
严妍
1 芳纶的简介 2 芳纶的分类 3 主要的产品及其制备 4 芳纶的应用 5 研究方向
芳纶纤维
芳纶全称为"芳香族聚酰胺纤维",是一种新型高科 技合成纤维，诞生于20世纪60年代末。有很多品种，如 Aramid fiber（帝人芳纶的商品名为 Twaron，杜邦公司 的商品名为Kevlar），芳纶纤维主要分为对位芳酞胺纤 维(芳纶1414 )和间位芳酞胺纤维(芳纶1313 )。
高分子材料芳纶
制备加工方法
芳纶 纤维
• 制备芳纶与尼龙方法相同都是缩聚反应 • 芳纶使用液晶纺丝加工，并能进一步提升 其拉伸强度
应用领域
• 芳纶纤维的主要应用有： 1、先进复合材料：(1)航空航天领域；(2)舰船中 的应用；(3)汽车工业。 2、防弹制品：(1)硬质防弹装甲板；(2)软质防弹 背心。 3、缆绳方面的应用。 4、基础设施和建材方面：(1)芳纶增强混凝士； (2)芳纶增强木材。 5、应用于传送带。 6、应用于特种防护服装。 7、体育运动器材方面的应用。 8、电子设备方面的应用。
实用举例
芳纶简介
芳纶 纤维
• 芳纶是一种高强度、高模量、低密度和耐磨性好 的本质耐热阻燃纤维。它的全称是芳香族聚酰胺 纤维，简称芳纶,PPTA。
• 商用芳纶主要分间位芳纶和对位芳纶两大类。间 位芳纶主要有杜邦的Nomex、帝人的Conex等；对 位芳纶主要有杜邦的Kev1ar、帝人的Twaron、 Technora等。
350℃以下丌会发生明显的分解和碳化。当温度超过
对位芳纶
芳纶 纤维
对位芳纶 聚对苯二甲酰对苯二胺PPTA纤维，在我国 被称为芳纶1414。1972 年首次由杜邦公司 制备出来，其由于高性能而广泛应用于特 种服装、航空航天、电缆以及复合材料中。
对位芳纶
芳纶 纤维
对位芳纶的连续使用温度范围极宽，LOI值为 68，在一196~204℃范围内可长期正常运行。 在150℃下的收缩率为0，在560℃的高温下 不分解不熔化，耐热性更胜间位芳纶一筹，且 具有良好的绝缘性和抗腐蚀性，生命周期很长， 因而赢得“合成钢丝”的美誉。
发展历程
芳纶 纤维
美国杜邦公司
1956年开始研究芳 纶1313 我国芳纶1313于60 年代开始研究69年 1313生产水平达到 国际标准
10 芳纶纤维
芳纶纤维的强度和模量高，密度低，因而此种增强纤 维有很高的比强度和比模量。
水中的强度保留率高： 芳纶细纱在水中浸泡5min，而后在21℃水中测定其拉 伸性能，几乎没有影响。在88 ℃水中的强度有所下降，强 度保留率为21 ℃水中的85%。 收缩率和膨胀率小，具有良好的耐应力开裂性能，能 在很长的时间内保留很大的极限抗拉强度。
与温度的关系： 温度上升时，液晶溶液的粘度下降，但当粘度降到一 个最低值后，温度再上升，则粘度将大幅度增加，同时溶 液由各向异性状态向各向同性状态转变。纺织时要选择适 当的浓度和温度范围。 可纺区的温度范围比较窄
干喷湿纺工艺 高浓度、高温度的 PPTA液晶溶液在较高的喷 丝速度下喷丝，喷丝进入温 度低的凝固液浴，在凝固液 浴中，经过一个纺丝管，在 凝固液的作用下形成丝束， 绕到绕丝辊上，再经洗涤， 在张力下热辊上干燥。最后 在惰性气体中于较高的温度 下进行热处理。
胆甾型
对于纺丝来说，应用向列态液晶。 此种液晶分子溶液在流动取向相中相互穿越，且其粘度 比各向同性液体低。 聚合物PPTA在溶液中呈一定取向状态，为一维有序紧 密排列，也就是纤维中所希望得到的分子排列。在外界作用 下，分子很容易沿作用力方向取向，这就是具有液晶性质的 大分子有利于成纤的原因。
PPTA溶液具有高浓度低粘度的特点
低温溶液缩聚法可得到特性粘度大于5的聚合体，但生产 效率低。溶剂（HMPA)有毒，因此又发展了气相缩聚方法。 将对苯二胺与对苯酰氯蒸汽保持在325℃，与加热到200℃ 的氯气混合，反应器的温度保持在202℃到250℃之间，反应后 进行冷却，然后分离可得到聚合物，其特性粘度为3.1。
2. 纺丝工艺
NH CO n
O NH2 C CH3
(2)聚对苯二甲酰对苯二胺纤维 Poly（P-Phenlene terephthalamide）简称PPTA纤维
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芳纶纤维的分子式
一、芳纶纤维简介
芳纶纤维是一种聚合物纤维，它具有极高的强度、耐热性和耐化学腐蚀性。
它是由芳香环和酰亚胺基团组成的。
芳纶纤维的分子式是(C14H10N2O2)n，其中n代表重复单元的数量。
二、芳纶纤维的分子式解析
分子式 (C14H10N2O2)n 可以分解为四个组成部分，分别是C14H10、N2、O2和n。
下面将对这四个部分进行解析。
1. C14H10
C14H10代表芳纶纤维分子中含有14个碳原子和10个氢原子。
C14H10是一个芳香环，由苯环和取代基组成。
苯环是由6个碳原子和 6 个氢原子构成的环状结构。
芳纶纤维中的苯环通过共价键连接在一起，形成一个长链。
2. N2
N2代表芳纶纤维分子中含有2个氮原子。
氮原子是芳纶纤维中的酰亚胺基团的组成部分。
酰亚胺基团是由一个碳原子、两个氮原子和一个氧原子构成的。
3. O2
O2代表芳纶纤维分子中含有2个氧原子。
氧原子与碳原子和氮原子形成键连接，稳定纤维结构。
4. n
n代表芳纶纤维分子中重复单元的数量。
芳纶纤维通过聚合反应形成高分子链，重复单元不断重复连接形成长链结构。
重复单元的数量n决定了芳纶纤维的长度。
三、芳纶纤维的结构与性质
芳纶纤维的分子式确定了其特殊的结构和优秀的性质。
芳纶纤维中的芳香环使其具有较高的强度和刚性，适用于许多高强度应用。
酰亚胺基团的存在使芳纶纤维具有良好的耐热性和耐化学腐蚀性。
芳纶纤维的结构和性质主要有以下几个方面：
1. 高强度和刚性
芳纶纤维由于芳香环的存在，具有较高的强度和刚性。
其强度比钢高5倍，模量比钢高2倍，是一种理想的高强度纤维材料。
芳纶纤维在应用中被广泛用于制造高强度的复合材料，如航空航天领域的复合材料结构件。
2. 耐热性
芳纶纤维在高温下仍能保持良好的性能。
其可以在500℃的温度下长时间使用而不
熔化，不发生脆性断裂。
这使得芳纶纤维广泛应用于高温环境中，如航空发动机部件、阻燃服装等领域。
3. 耐化学腐蚀性
芳纶纤维对酸、碱和有机溶剂等化学物质具有良好的耐腐蚀性。
其可以耐受许多强酸、强碱和有机溶剂的侵蚀。
这使得芳纶纤维在化工、石油等领域中得到广泛应用，用于制造抗腐蚀设备和管道。
四、芳纶纤维的应用领域
芳纶纤维由于其优异的性能，在许多领域得到广泛应用。
以下是芳纶纤维的一些主要应用领域：
1. 航空航天
芳纶纤维在航空航天领域中被广泛用于制造高强度、轻量化的结构件。
例如，芳纶纤维复合材料可用于制造飞机机翼、机身、直升机叶片等部件，提高飞行器的强度和耐久性。
2. 石油化工
芳纶纤维在石油化工领域中被应用于制造耐腐蚀设备和管道。
其具有良好的耐化学腐蚀性，能够承受酸、碱等腐蚀性介质的侵蚀，保证石油化工设备的安全运行。
3. 电子电器
芳纶纤维可用于制造电子电器领域的耐高温线缆、保护套管等。
其耐热性能使得电子器件在高温工作环境下能够正常运行。
4. 防护服装
芳纶纤维在防护服装领域中应用广泛。
其具有耐热、阻燃等特性，能够保护人体免受火灾、化学品等危害。
五、总结
芳纶纤维的分子式为(C14H10N2O2)n，它由芳香环和酰亚胺基团组成。
芳纶纤维具有高强度、耐热性和耐化学腐蚀性等优秀性质，因此在航空航天、石油化工、电子电器和防护服装等领域得到广泛应用。
芳纶纤维的独特结构使其成为一种重要的高性能纤维材料。