芳纶概述
芳纶的合成化学方程式
芳纶的合成化学方程式
摘要：
1.芳纶的概述
2.芳纶的合成化学方程式
3.芳纶的应用领域
正文：
1.芳纶的概述
芳纶，全称聚苯并咪唑酰胺，是一种高性能有机合成材料。
它具有优异的力学性能、化学稳定性、耐热性以及电绝缘性等，广泛应用于航空航天、军事、汽车、电子和环保等领域。
2.芳纶的合成化学方程式
聚苯并咪唑酰胺是由苯并咪唑单体通过酰胺键缩聚而成的高分子材料。
其合成化学方程式如下：
C8H6N2O2 → [-C8H4N2O2-]n + nH2O
其中，n 表示重复单元数量，C8H6N2O2 代表苯并咪唑单体，-
C8H4N2O2-代表聚苯并咪唑酰胺重复单元。
3.芳纶的应用领域
芳纶具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：
(1) 航空航天和军事领域：由于芳纶具有高强度、高模量、低密度等优点，因此被广泛应用于航空航天和军事领域，如制造飞行器结构件、防弹衣、头盔等。
(2) 汽车工业：芳纶具有优良的热稳定性、耐油性和电绝缘性，可用于制造汽车发动机部件、刹车片等。
(3) 电子行业：芳纶在电子行业主要应用于高温电子元器件的绝缘和封装材料。
(4) 环保领域：芳纶可用于制造水处理和废气处理设备，因其具有优异的耐腐蚀性能。
综上所述，芳纶作为一种高性能有机合成材料，具有广泛的应用前景。
芳纶研究报告
芳纶研究报告芳纶是一种高性能聚合物，具有优异的力学性能、高温稳定性和化学稳定性。
由于其独特的性能，芳纶被广泛应用于航空、航天、军事、汽车、电子、医疗和化工等领域。
本文将从芳纶的结构、性质、制备、应用和发展等方面进行综述和分析。
一、芳纶的结构和性质芳纶的分子结构是由苯环和咔唑环组成的。
苯环是芳香环，咔唑环是杂环，它们通过亚甲基基相连。
芳纶的结构决定了它具有优异的力学性能、高温稳定性和化学稳定性。
芳纶的力学性能非常优异，其拉伸强度可达到2000MPa，弹性模量可达到120GPa，比强度和比模量均高于碳纤维。
芳纶的高强度和高刚度使得它在航空、航天、军事和汽车等领域得到广泛应用。
芳纶的高温稳定性也是其重要的性能之一。
芳纶的热分解温度可达到600℃以上，长期使用温度可达到400℃。
芳纶在高温下仍然具有较好的力学性能和化学稳定性，因此在高温环境下应用广泛。
芳纶的化学稳定性也非常好。
芳纶在强酸、强碱、有机溶剂和氧化剂等化学物质的作用下不会发生明显的变化，具有优异的耐腐蚀性。
二、芳纶的制备芳纶的制备主要有两种方法：直接聚合法和间接聚合法。
直接聚合法是将芳香二胺和芳香二酸在高温、高压和惰性气氛下进行聚合反应，得到芳纶。
直接聚合法制备的芳纶分子量较高，但制备过程中有毒气体的产生，需要严格的安全措施。
间接聚合法是将芳香酸酐和芳香二胺在惰性气氛下进行加热反应，得到芳香酸酐-芳香胺前驱体，再通过热聚合反应得到芳纶。
间接聚合法制备的芳纶分子量较低，但制备过程中无毒气体的产生，更加环保。
三、芳纶的应用芳纶在航空、航天、军事、汽车、电子、医疗和化工等领域得到广泛应用。
以下分别介绍其应用情况：1.航空、航天和军事领域芳纶由于具有优异的力学性能和高温稳定性，被广泛应用于航空、航天和军事领域。
芳纶可以制备成为高强度、高刚度和高温稳定性的复合材料，用于制备飞机、卫星、导弹和战斗机等。
2.汽车领域芳纶在汽车领域的应用主要是用于制备发动机部件、制动系统和变速箱等。
芳纶纤维介绍
芳纶芳纶(芳族聚酰胺纤维)可能是最知名的特种纤维，由尼龙而来，且与尼龙极其类似。
芳纶中含5％直接与两个芳香环相连的酰胺键。
著名的品牌，包括杜邦的Nomex和Kevl~，以及日本帝人公司与Kevl~非常相似的Twaron纤维。
Kevl~的强度和模量比传统的高强尼龙纤维，分别高2倍和9倍。
Kevlar能够应用于如下领域：防弹材料、复合材料支撑物，振动延续阻滞物、轮胎增强材料，高应力作业下的机械橡胶布、高强低延伸的绳索。
Nomex与Kevlar在化学组成上不同，它用异酞酰胺取代对酞酰胺，从而获得有优异耐热性的纤维，在高温条件下有优异的性能。
随着芳纶在安全和强力市场领域应用的深入，市场应用将会缓慢增加，但其量不会显著扩大，问题在于产量／价格／利润之间的相互关系。
从Spandex大量上市导致价格下降的经验来看，如果纤维价格下跌20％-50％，纤维的产量将会急剧增加芳纶纤维全称为"聚对苯二甲酰对苯二胺"，英文为Aramid fiber，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。
芳纶的发明:20世纪60年代由美国杜邦（DuPont）公司成功地开发并率先产业化;芳纶的发展: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。
芳纶是一种新型高科技合成纤维
芳纶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。
它的发现在材料界号称具有"跨时代"的意义。
芳纶纤维是强度最高的合成纤维，它具有耐化学腐蚀性、高绝缘性、极高的抗拉强度和起始弹性模量等特性。
目前主要用于制造轮胎帘子线、橡胶补强材料、特种绳索和避弹衣等工业织物以及航空航天、国防军事等高科技领域。
目前世界芳纶的生产能力约8.2万吨/年(其中，对位芳纶5.5万吨/年、间位芳纶2.3万吨/年)，生产主要掌控在美国杜邦和手中。
2007年全球芳纶总消费量约为8万吨。
芳纶产品用于防弹衣、头盔等约占7%～8%，航空航天材料、体育用材料约占40%，轮胎骨架材料、传送带材料等约占20%。
而作为增强材料，芳纶有其不可替代的作用。
预测到2015年全球对位芳纶需求量约为13万吨，2020年需求量约为20万吨。
从上世纪70年代开始，我国启动芳纶的研制工作，目前多家单位正在实现对位芳纶产业化。
我国芳纶已进入一个快速发展期，企业建设热情高涨。
估计目前国内年用量在4000吨以上，以进口产品为主。
补强材料是芳纶的主要用途，第二大用途为防弹材料等，约占5%。
预计至2015年前后，我国芳纶Ⅱ潜在需求量有可能超过1万吨。
总而言之，芳纶具有巨大的潜在市场需求量，将潜在市场变为实际需求的关键是价格，只要价格有竞争性，应用量将有望超过预测。
今后，我国在防护服领域的芳纶1313纤维用量将以每年30%以上的速度递增，作为生防护服以及其他室内装饰用品的芳纶有色纤维用量也随之增加，预计国内芳纶1313市场需求量为7200～9700吨/年。
其中，阻燃防护服领域的需求为2000～3000吨/年，阻燃装饰织物为1500～2000吨/年，过滤材料为1200～1500吨/年，绝缘纸为1000～1200吨/年，其他为1500～2000吨/年。
轻量汽车子午胎用帘子布和刹车片的需求正在兴起，预计今后对位芳纶纤维年需求量将以超过10%的速度增长。
芳纶
1000cN／dtex，是普通锦纶的20倍。
• 芳纶非常坚韧。芳纶的拉伸强度高达20-25cN／ dtex，是普通锦纶的3倍。甚至超过钢， • 不容易断裂，芳纶对波的传播速度快。 当子弹击中时，若防弹衣的抵抗力超过子弹
的冲击力时，就可以阻止子弹的穿透。
在宇航上的应用
首先，在对付极度温差方面，芳纶有很好的耐高温性，
世界上最早研制芳纶1313纤维的是美国杜邦 公司。1956年开始研究，1967年正式开始工业 化生产，改称Nomex。
国内发展概况 我国芳纶1313早在1964年初开始研究。1969年 研究工作已取得较大进展，所研制的纤维性能 已接近当时的Nomex纤维水平。
芳纶1313的结构、性能及用途
聚间苯二甲酰间苯二胺即MPIA，分子结构为
从PPTA 的结构上可以看出：(1)构成PPTA 主链 的共价键键能非常大 (2)分子链中含有苯环，分 子结构上的酰胺基团被芳环分离且与苯环形成π 共轭效应，内旋转位能相当高，分子链节呈平面 刚性伸直链的构象，决定了纤维具有较高的结晶 度，且结晶相对较完整；（3）分子中含有较多 的极性基团，大分子呈伸直链构象，分子之间相 互作用力非常强；（4）大分子之间平行排列， 分子之间空隙较小，相互作用力较强而刚性较好， 模量非常高。
芳纶
一、引言
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。 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。
芳纶1313 国外发展概况
在防火上的应用
•山东烟台氨纶股份有限公司芳纶1313纤维产业化技术 传统的消防服一般采用的是后处理阻燃布料，
芳纶综述
芳纶合成工艺及应用【摘要】芳纶是一种高强度，高模量，耐高温，低密度，耐磨性好和的有机合成的高科技纤维，并且其化学稳定性好，对橡胶有良好的粘着力。
是20世纪六、七十年代开发出的重要材料。
它是在聚酰胺的基础上开发出来的一类产品，为了提高尼龙的耐热性，就要导入芳香环，这一点人们早就熟知了，于是就出现了芳香族聚酰胺，芳纶的全称是芳香族聚酰胺纤维。
芳纶主要分为邻位、间位、对位三种，而邻位无商业价值，已工业化的芳纶主要是芳纶1313(聚间苯二甲酰间苯二胺纤维)和芳纶l414(聚对苯二甲酰对苯二胺纤维)两大类。
本文将简单的介绍一下芳纶的国内外的发展状况，着重介绍芳纶的制备、性能和芳纶在各个方面的应用，并简要的分析了目前芳纶存在的问题。
【关键词】芳纶；发展状况；制备；性能；应用1芳纶简介及国内外发展状况1.1简介芳纶性能优良，应用广泛，可应用于航空航天工业、IT产业、国防工业、汽车工业、耐热及防护服装、增强混凝土及复合材料、运动器材等。
由于其质量轻、强度高、耐热耐腐蚀性好，具有广阔的发展前景。
芳纶的全称是芳香族聚酰胺纤维。
1974 年，美国贸易联合会（FTC. 为U.S.Federal Trade Commission 的缩写）将他们命名为“Aramid fibers”，我国称为芳纶。
其定义是：至少有 85 % 的酰胺链（-CONH-）直接与两苯环相连接。
根据此定义，可把主要化学链和环链脂肪基的一般聚酰胺聚合物和其清楚的分开。
[1]它有一些列的产品。
在美国，开发芳香族聚酰胺的背景是宇宙开发和军事用途的需要，特别是对耐热性纤维的需求不断高涨。
因此，芳香族聚酰胺的主要用途几乎都是纤维，非纤维的用途很少。
1.2国外发展概况与尼龙的问世一样，芳香族聚酰胺的问世也是美国杜邦公司研究的成果。
利用酰氯与胺类反应，通过界面缩聚反应制取聚酰胺，这是早为人们熟知的。
但是1951年，杜邦公司的Flory，Morgan等人发现用低温溶液聚合法有可能制备聚酰胺，这就为芳香族聚酰胺的诞生打下了基础，然后于1953年首次合成了芳香族聚酰胺“Aramid”。
芳纶
高性能纤维及制品——芳纶班级：纺贸0902班姓名：陈媛学号：090400618芳纶纤维一、芳纶的简介芳纶的全称为芳香族聚酰胺纤维，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。
表1 芳纶与其它几种工业丝性能对比二、芳纶纤维的历史背景芳纶纤维的历史很短，发展很快。
由美国杜邦公司首先发明和实现工业化，20世纪60年代，美国杜邦公司首先开发出具有优良热稳定性的间位芳纶，即Nomex纤维；1966年，公司又生产出了对位芳纶，即Kevlar纤维；1972年日本帝人公司生产对位芳纶Conex纤维；1986年荷兰Akzo公司生产出Twaron纤维；1987年日本帝人公司生产出Technora纤维，而我国于1972年开始进行芳纶的研制工作，并于1981年通过芳纶14的鉴定，1985年又通过芳纶1414的鉴定，它们分别相当于美国杜邦公司的Kevlar29和Kevlar49。
1986-1990年中国发展国民经济第七个五年计划期间，北京橡胶工业研究设计院、西安交通大学、晨光化工研究院、南通合成树脂厂和上海合成纤维研究所共同承担了国家关于芳族聚酰胺树脂合成、纺丝技术开发和在橡胶工业中应用的系列科研课题，并且都完成了相应的产品开发和研制工作。
在20世纪90年代，晨光化工研究院、上海合成纤维研究所、东华大学化学纤维研究所、沈阳市红星密封材料厂等单位研制和生产的对位芳纶性能已接近国际水平。
但由于资源、成本等方面的原因，我国应用的芳纶大部分仍然依赖于进口。
1999年，山东烟台氨纶股份有限公司正式提出建设中国第一个芳纶1313工程项目，并于2001年5月份引进了俄罗斯技术。
芳纶简介介绍
CHAPTER 02
芳纶的制造工艺与技术
聚合反应工艺
1
聚合反应是制造芳纶的第一步，它涉及到将小分 子单体转化为高分子聚合物的过程。
2
聚合反应的种类包括本体聚合、溶液聚合和乳液 聚合等，其中本体聚合是最常用的方法。
3
本体聚合过程中，单体在引发剂的作用下发生聚 合反应，生成预聚物，然后进一步生成高分子聚 合物。
性质
芳纶具有高强度、高模量、低密度、耐磨、耐高温、耐化学腐蚀等优异性能，广泛应用于国防军工、 航空航天、电子信息等领域。
芳纶的起源与发展
起源
20世纪60年代，美国杜邦公司首先研发成功芳纶纤维，并实现了工业化生产。
发展
随着技术的不断进步和应用的拓展，芳纶的品种不断丰富，性能也不断提升。目前，全球范围内，芳纶的生产技 术和市场已经高度成熟。
耐磨性好
芳纶的耐磨性也较好，能够抵抗反复摩擦和磨 损。
抗疲劳性
芳纶具有较好的抗疲劳性，能够在反复弯曲或扭曲的情况下保持强度和稳定性 。
热稳定性
耐高温
01
芳纶具有较好的耐高温性能，能够在高温下保持稳定
，不会发生变形或损坏。
耐低温
02 芳纶也具有较好的耐低温性能，能够在低温下保持稳
定，不会发生脆化或损坏。
高性能芳纶的开发
提升产品性能
通过优化原料配方、调整工 艺流程和加强生产管理等措 施，提高芳纶产品的性能， 以满足不同领域对高性能芳
纶的需求。
加强研发创新
加大对高性能芳纶的研发力 度，探索新的制备技术、增 强纤维结构与性能的关系， 以及开展应用研究，推动高
性能芳纶的持续发展。
拓展应用领域
积极拓展高性能芳纶在航空 航天、汽车、电子、能源等 领域的应用，以满足不断增 长的市场需求。
认识芳纶
各类增强纤维比强度比模量
芳纶纤维的强度和模量高，密度低， 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。 维有很高的比强度和比模量。
（1）不熔融 ） （2）高温能保持高强度与高弹性模量 ） （3）耐热、不易燃烧 ）耐热、 （4）尺寸稳定、几乎不发生蠕变 ）尺寸稳定、 （5）耐药性好，在有机溶剂及油中性能不下降 ）耐药性好， （6）耐疲劳性，耐磨性好 ）耐疲劳性， （7）对放射性线的抵抗性大 ） （8）非导电、且诱电性能优越 ）非导电、 （9）与无机纤维相比振动吸收性好、减衰速度快 ）与无机纤维相比振动吸收性好、
该纤维内部大分子沿纵向取向，取向度很高，生成了大约100％ 该纤维内部大分子沿纵向取向，取向度很高，生成了大约100％ 的 100 次晶结构。具有极强的链间结合力，抗拉强度可达2.2 N／tex以上 以上， 次晶结构。具有极强的链间结合力，抗拉强度可达2.2 N／tex以上， 弹性模量达48 N／tex，是一般锦纶的9 l0倍 不但可以耐酸碱， 弹性模量达48 N／tex，是一般锦纶的9～l0倍，不但可以耐酸碱，而 且对橡胶有良好的粘着力。间位芳纶的突出特点是优异的耐高温性， 且对橡胶有良好的粘着力。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。 良好的尺寸稳定性，优良的可纺性、防火性和耐腐蚀。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 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， 化温度Tg为270℃， 350℃以下不会发生明显的分解和碳化。 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 Tg 以下不会发生明显的分解和碳化 超过400℃时 纤维逐渐发脆、炭化直至分解，但是不会产生熔滴； 超过400℃时，纤维逐渐发脆、炭化直至分解，但是不会产生熔滴； 400℃ 在火焰中不延燃，具有较好的阻燃性，限氧指数LOI为29％～32％ 在火焰中不延燃，具有较好的阻燃性，限氧指数LOI为29％～32％ 。 LOI ％～32
芳纶
用作复合材料
特别是因其比重小，在某些情况下，可与 碳纤维竞争。芳纶1414/碳纤维按不同比例混 用后，芳纶1414的压缩特性和碳纤维的耐冲击 特性都得到了改善，二者的巧妙配合，是高性 能复合材料发展方向之一。
用于高强轮胎帘子线
芳纶1414比重小，强度高，耐热性好，并 且对橡胶有良好的粘附性，所以成为最理想的 帘子线纤维。 目前世界几大轮胎巨头米其林、固特异、 倍耐力等公司都已采用芳纶1414作轮胎帘子线， 大量用于高级轿车领域。.
芳纶1313
芳纶1313在美国的商品名称叫诺曼克斯（Nomex）。 1967年正式工业化生产。是一种耐高温纤维， 由聚间苯二甲酰间苯二胺构成，是目前所有耐 高温纤维中产量最大、应用最广的一个品种。
聚间苯二甲酰间苯二胺
芳纶1313的特点
热稳定性。芳纶1313最突出的特点就是耐高,可在 220℃高下长期使用而不老化, 而且尺寸稳定性极佳, 在250℃左右的热收缩率仅为1%,短时间暴露于300℃ 高中也不会收缩、脆化、软化或者融熔,在超过370℃ 的强下才开始分解,400℃左右开始碳化 阻燃性。芳纶1313的极限氧指数大于28%,属于难燃 纤维,所以不会在空气中燃烧,也不助燃,具有自熄性。 电绝缘性。芳纶1313介电常数很低,固有的介电强度 使其在高、低、高湿条件下均能保持优良的电绝缘性, 用其制备的绝缘纸耐击穿电压可达到10万伏/mm2,是 全球公认的最佳绝缘材料。
聚对苯二甲酰对苯二胺纤维
芳纶1414的制造是采用干-湿法纺丝法 干-湿法纺丝是纺丝液从喷丝孔喷出后,先穿过 一层5-10mm的空气层,在这一空气层中纤维的 喷丝头拉伸倍数较高,因而纺丝速度比湿纺法 高得多. 其次,与湿纺相比,干-湿法纺可采用孔眼直径较 大的喷丝头,所以能采用浓度较高和温度高的 纺丝液.
高性能芳纶制备关键技术与产业化
高性能芳纶制备关键技术与产业化
并且内容要求高度专业，应给出清楚意义的答案。
一、芳纶介绍
芳纶是一种可塑制、柔韧，耐高温、应力和耐化学腐蚀的纤维素聚合
物材料。
其特有的优良性能使其成为优选材料，在汽车领域得到了广泛应用，在汽车部件、发动机和卫星部件等高要求的环境中特别是受到青睐。
芳纶的制备工艺主要有催化剂液体相聚合工艺、自由基增容工艺和聚烯烃
增容工艺。
二、高性能芳纶制备关键技术
1、催化剂液体相聚合工艺:芳纶的制备主要采用催化剂液体相聚合工艺，即高温水相聚合，该工艺需要给定温度、压力和催化剂浓度等专门条件，其特点是材料耐化学腐蚀性高、断裂伸长率高，可以制备出高分子复
合结构的芳纶纤维。
2、自由基增容工艺：自由基增容工艺是一种特殊的液体相聚合工艺，它将有机卤代物作为气体源自由基，在催化剂的作用下，卤代物气体和有
机溶剂气体混合后，在室温下发生聚合反应，从而得到密度和结晶性芳纶
纤维材料。
芳纶简介介绍
01
全球芳纶市场竞争格局多样化，既有大型跨国企业，也有中小
型创新型企业。
技术创新成为竞争关键
02
随着芳纶应用领域的拓展，技术创新成为企业竞争的关键，拥
有核心技术和创新能力将成为企业发展的核心竞争力。
合作与兼并重组成为趋势
03
面对激烈的市场竞争，企业间合作与兼并重组成为趋势，有利
于提高产业集中度和竞争力。
阻燃性
芳纶具有优异的阻燃性能，不易燃烧 ，且燃烧过程中不会释放有毒气体。
由于其阻燃性，芳纶在消防、石油化 工、电力等领域被广泛应用，可有效 降低火灾风险。
绝缘性
芳纶具有优良的绝缘性能，不易导电，可用于制造绝缘材料 和电线电缆的绝缘层。
由于其绝缘性，芳纶在电子、通信、航空航天等领域有广泛 应用，可保证设备的安全运行。
市场拓展和产业升级
01
02
03
扩大应用领域
积极开拓芳纶在建筑、纺 织、环保等领域的应用， 扩大市场份额。
产业升级转型
推动传统芳纶产业向高端 化、智能化、绿色化转型 ，提高产业附加值。
国际市场拓展
加强国际合作与交流，开 拓国际市场，提高芳纶产 业的国际竞争力。
环境友好生产和可持续发展
绿色生产技术
推广环保生产技术，降低 芳纶生产过程中的能耗和 污染物排放，实现清洁生 产。
04
芳纶的生产工艺和制造技术
生产工艺
聚合反应
通过聚合反应将小分子 单体转化为高分子聚合 物，是芳纶生产的基础
步骤。
纺丝
将聚合物溶液或熔体通 过纺丝机形成纤维，经 过后处理得到芳纶纤维
。
化学处理
根据需要，对纤维进行 化学处理，如氧化、还 原、氯化等，以改变纤
芳纶
芳纶刘伟芳纶全称为"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。
芳纶及其复合材料产品在体育器材上的应用
芳纶及其复合材料产品在体育器材上的应用1. 引言1.1 芳纶及其复合材料简介芳纶是一种高强度、高模量、轻质的合成纤维，具有优异的耐热性、耐腐蚀性和耐磨性，是一种理想的增强材料。
芳纶具有良好的耐热性能，可以在高温环境下保持稳定的力学性能，是许多高温应用领域的理想选择。
芳纶的热膨胀系数非常低，使其在高温条件下保持较好的尺寸稳定性。
芳纶具有优异的化学稳定性，可以耐受酸、碱等各种腐蚀介质的侵蚀，保持良好的机械性能。
与其他合成纤维相比，芳纶的抗拉强度非常高，是一种理想的结构材料。
由于芳纶的优秀性能，它被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
在体育器材领域，芳纶通常作为增强材料与树脂复合，制成各种性能优良的复合材料，用于制造高档运动器材，如高尔夫球杆、网球拍、自行车框架等。
芳纶复合材料具有优异的强度、刚度和耐磨性，能够满足运动器材在高强度、高速运动中的要求，提供更好的性能和可靠性。
1.2 体育器材的材料选择重要性体育器材的材料选择在体育器材的设计与性能方面起着至关重要的作用。
不同的材料具有不同的性能和特点，可以影响到体育器材的重量、强度、耐久性和灵活性等方面。
选用适合的材料可以提高体育器材的质量和性能，同时也可以减少运动员的受伤风险。
在体育器材制造过程中，材料的选择必须考虑到器材所承受的力量、运动方式以及运动员的需求。
对于需要高强度和耐久性的器材，通常会选择具有良好抗拉强度和硬度的材料；而对于需要轻量和柔韧性的器材，就需要选用轻量且具有一定弹性的材料。
材料的选择还可能影响到器材的稳定性和使用寿命。
选用质量较差的材料可能导致器材易损坏、易变形或易断裂，从而影响运动员的运动效果和安全性。
在体育器材的制造过程中，材料的选择不仅仅关乎产品的质量，还关乎运动者的安全和体验。
体育器材的材料选择是体育器材设计和制造过程中的核心环节，对于提升体育器材的性能和品质至关重要。
2. 正文2.1 芳纶在体育器材上的应用芳纶是一种高性能合成纤维，具有优异的强度、刚性和耐磨性，广泛应用于体育器材领域。
芳纶纤维的研究进展及应用.
等离子体等高能物理法对芳纶的表面处理效果 显著，对芳纶本身损伤小，但是这种方法存在时效性 问题，对处理设备要求高，有些不易实现在线连续处 理，限制了其推广应用。表面涂覆法操作简单、易于 控制、对纤维无损伤，缺点是处理效果不够好、处理 剂配制繁杂。化学处理简单易行、效果较好，容易实 现在线连续，对设备要求不高，是目前芳纶生产所采 用的主要改性方法。
谢谢
希望大家批评ห้องสมุดไป่ตู้正
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芳纶纤维的研究进展及应用
目录
• 1、芳纶的简介 • 2、芳纶纤维的研究现状 • 3、芳纶纤维的应用
1、芳纶的简介
• 芳纶的全称是“芳香族聚酰胺纤维”，是一类新 型的特种用途合成纤维。芳纶中最具实用价值的品种 有两个：一是分子链排列呈锯齿状的间位芳纶纤维， 我国称之为芳纶1313；一是分子链排列呈直线状的对 位芳纶纤维，我国称之为芳纶1414。
3、芳纶纤维的应用
芳纶蜂窝纸
以芳纶纸为增强体，经过一系列复杂工艺制成 的蜂窝形结构材料，可以和不同类型的蒙皮形成重量 轻，刚性强，强度高的夹层结构。芳纶纸蜂窝芯可应 用于航空航天，轨道交通，船舶游艇，汽车制造，运 动器材，医疗器械等对重量，强度和防火有特殊要求 的高端领域。
在体育方面的应用
芳纶纤维应用到体育器材中的优势：轻质高强、 减振阻尼、耐冲击、成型性好、低蠕变性、耐酸碱、 耐摩擦。根据不同需求，以芳纶和其他纤维复合可以 起到优势互补作用。在赛艇、球拍、帆船、滑板、登 山杖等各项体育器材领域都将大有作为。
芳纶在橡塑方面的应用
芳纶在轮胎、胶管、胶带等橡胶制品中应用广 泛。国内外企业，如固特异、倍耐力、北京首创轮胎 公司等采用芳纶帘线或芳纶/锦纶混纺帘线应用于汽车、 航空轮胎。全球芳纶胶管的三大应用领域：汽车胶管、 海底电缆及普通液压机械。
聚合物芳纶1414综述(高分子化学)
聚对苯二甲酰对苯二胺（芳纶1414）芳纶是一种新型高科技合成材料，是芳香族聚酰胺的统称。
相对于尼龙6、尼龙66等普通聚酰胺材料，因为分子链上相对较为柔软的碳链为刚性的苯环结构所代替。
芳香族聚酰材料其结构的特性，呈现溶致液晶性，是一种重要的主链型高分子液晶，因此芳纶具有超高强度、高模量和耐高温等优良性能。
芳纶目前已被广泛应用于国防军工、及航天航空、机电、建筑、汽车、体育用品等国民经济的各个方面。
对位芳纶(PPTA)以其特有的高拉伸强度和热稳定性能成为三大高性能纤维中使用量最大,应用范围最广的产品。
聚对苯二甲酰对苯二胺poly- p- phenylene terephthamide别名：对位芳纶、芳纶1414性质：化学性质：对苯二胺与对苯二甲酰氯缩合聚合而成的全对位聚芳酰胺。
由于分子链的刚性，有溶致液晶性，在溶液中在剪切力作用下极易形成各向异性态织构。
具有高耐热性，玻璃化温度在300 ℃以上，热分解温度高达560℃，180℃空气中放置48小时后强度保持率为84%。
高抗拉强度和起始弹性模量，纤维强度0.215 牛顿/旦，模量4.9～9.8牛顿/旦，比强度是钢的5倍，用于复合材料时压缩和抗弯强度仅低于无机纤维。
热收缩和蠕变性能稳定，此外还有高绝缘性和耐化学腐蚀性。
物理性质通常用低温溶液缩聚方法聚合，溶剂为六甲基磷酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和四甲基脲等，聚合物生成后即发生相分离，分子量与聚合条件、杂质及溶剂有关。
聚合物溶于浓硫酸后采用干喷湿纺工艺成纤。
近年还出现了在螺杆挤压机中连续缩聚及气相缩聚等新聚合方法。
合成原料4,4’-二氨基二苯醚（ODA）为第三单体、对苯二甲酰氯（TPC）、对苯二胺（PPD)合成方法：国内外在制备PPTA聚合物时,主要是在添加CaCl2为助溶剂的NMP溶液中进行反应。
由于NMP极易吸水,因此国内生产的NMP普遍具有含水率高的缺点,这就会造成TPC单体极易水解失活。
尽管高品质的NMP可以从日本进口获得,但是溶剂的回收问题尚未得到解决,在生产成本上极大的制约了我国对位芳纶的产业化进程。
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 )。
芳纶
•冲击性能好 •断裂伸长高
约为石墨纤维的6 约为石墨纤维的6倍，为硼纤维的3倍，为 为硼纤维的3 玻璃纤维0.8倍 玻璃纤维0.8倍 在3％左右，接近玻璃纤维，高于其他纤维。 左右，接近玻璃纤维，高于其他纤维。 大强度保留率为21 水中的85% 大强度保留率为21 ℃水中的85%
•水中的强度保留率高 •收缩率和膨胀率小 •具有良好的耐应力 开裂性能
上，对于强度几乎没有影响。在-170℃的低温下也 对于强度几乎没有影响。 ℃ 不会变脆，仍能保持其性能。 不会变脆，仍能保持其性能。
•
具有良好的耐介质 耐介质性能 具有良好的耐介质性能
对中性化学药品的抵抗力一般是很强的， 抵抗力一般是很强的 对中性化学药品的抵抗力一般是很强的，但易受各 酸碱的侵蚀，尤其是强酸的侵蚀 种酸碱的侵蚀，尤其是强酸的侵蚀
耐腐蚀
Text
低密度
纤维名称
密度(g/cm3) 密度
拉伸强度 (MPa)
初始拉伸模量 (GPa)
延伸率 (%)
Nomex Kevlar 芳纶Ⅱ 芳纶Ⅱ 芳纶Ⅰ 芳纶Ⅰ 碳纤维T500 碳纤维 E玻璃纤维 玻璃纤维 硼纤维 氧化铝纤维
1.38 1.43~1.44 1.44 1.465
0.66 3.22 2.6~3.3 2.8~3.4
芳纶纤维 Aramid Fibers
B y 董丹丹 龚昌萍 林琳 王蕾
1 2 3 4
芳纶的简介 芳纶的特点 芳纶的制造 芳纶的用途
芳纶的简介
•芳纶全称为“芳香族聚酰胺纤维”,英文为A ramid fiber（杜邦公司的商品名为Kevlar），是 一种新型高科技合成纤维。
对位芳酰胺纤维（ 对位芳酰胺纤维（PPTA） ） 分类 间位芳酰胺纤维（ 间位芳酰胺纤维（PMIA） ）
芳纶
芳纶划分的方法
• 第一种命名方法根据结构划分，分为对位芳纶和间位芳纶、邻位芳纶。对位芳纶的单体是 对苯二甲酸和对苯二胺，单体的上的功能团为对位，聚合得到的链段比较规整，耐高温性 能好，强度、高模量。对位芳纶主要有以杜邦的Kevlar系列产品为代表。间位芳纶的单体是 间苯二甲酸和间苯二胺，单体的上的功能团为间位，聚合得到的链段呈锯齿型，耐高温， 但强度模量都略低。间位芳纶主要有以杜邦的Nomex系列产品为代表。邻位芳纶的单体是 邻苯二甲酸和邻苯二胺，单体的上的功能团为邻位。邻位芳纶主要有以杜邦的Korex系列产 品为代表。
用途
• 对位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，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，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%。轮胎业也开始大量使用芳纶帘线来减轻重量，减少滚动阻力
• 3、稳定的化学性质
• 间位芳纶具有优异的耐大多数化学物质的性能，可耐大多数高浓度的无机酸，常温下耐碱性能好。
芳纶特点
• 4、耐辐射性
• 间位芳纶的耐辐射性能十分优异。例如在1.2×10-2 w/in2紫外线和1.72×108rads的γ射线的长时间照射下， 其强度仍保持不变。
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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。
据试验，它抵御穿甲子弹的能力比玻璃钢和钢装甲好得多。
为了提高战场人员的生存能力，人们对避弹衣的研制越来越重视。
"凯夫拉"材料还是制造避弹衣的理想材料。
据报道，用"凯夫拉"材料代替尼龙和玻璃纤维，在
同样情况下，其防护能力至少可增加一倍，并且有很好的柔韧性，穿着舒适。
用这种材料制作的防弹衣只有2～3公斤重，穿着行动方便，所以已被许多国家的警察和士兵采用。
在20世纪80年代，中国进口杜邦的产品的时候，美国政府不允许杜邦公司把凯夫拉品牌产品进口到中国，后来才慢慢的放开进口的限制。
现今用于传输的光纤也是用凯夫拉来形成一层保护膜，凯夫拉层有很好的柔韧性，保护光纤不受损害。
凯夫拉层一般称为缓冲层或涂覆层，在光纤以外，外表皮以内。
三，性能参数
力学性能：强度：3.6 GPa
伸长模量：131 GPa
断裂伸长率：2.8 %
热学性能：
长期使用温度：180℃
轴向热胀系数：-2 × 10 ^ (-6) / K
热导率： 0.048 W(m·K)
四，凯夫拉纤维特性
1、永久的耐热阻燃性，极限氧指数Loi大于28。
2、永久的抗静电性。
3、永久的耐酸碱和有机溶剂的侵蚀。
4、高强度、高耐磨、高抗撕裂性。
5、遇火无熔滴产生，不产生有毒气体。
6、火烧布面时布面增厚，增强密封性，不破裂。
五，芳纶布及种类
即凯芙拉布，芳纶纤维布，芳纶织物主要有以下几种
1、芳纶纤维无捻粗纱织物，主要用芳纶1414长丝，无捻粗纱是由平行原丝或
平行单丝集束而成的。
生产粗纱所用芳纶纤维的单丝直径从5～15μm不等。
无捻粗纱的号数从100号到8000号（tex）。
无捻粗纱可直接用于某些复合材料工艺成型方法中，如特种纺织、片材预浸、管道缠绕、型材拉挤等工艺，无捻度的纱线因其张力均匀，可织成无捻粗纱布和特种芳纶织物，用于航天、国防、军工等特种行业。
主要有低克重芳纶布平纹织物，防弹织物之一；
芳纶无纬布，即UD防弹布；
芳纶单向布，用于要求经向0度或纬向90度单一方向强度高的场合，如结构修复，抗震补强，建筑加固，桥梁加固等；
装饰用芳纶布也可以织成斜纹芳纶布和彩色芳纶布。
2、芳纶无纺布，毡片，芳纶纸，用于绝缘保温。
3、芳纶纤维加捻细纱布，芳纶织物，芳纶面料，主要用芳纶1313或少量1414短纤
（1）芳纶纤维加捻细纱布主要是指用芳纶1313或少量1414短纤维纱线加捻后织造的各种织物。
主要用于防火阻燃等领域。
织物的特性由纤维性能、经纬密度、纱线结构和织纹所决定。
经纬密度又由纱结构和织纹决定。
经纬密加上纱结构，就决定了织物的物理性质，如重量、厚度和断裂强度等。
有五种基本的织纹：平纹、斜纹、缎纹、罗纹和席纹。
（2）芳纶加捻织带分为有织边带(光边带)和无织边带（毛边带）主要织法是平纹。
用于制造高强度、介电性能好的电气设备零部件以及汽车胶管等。
（3）芳纶帘子布，即加捻的芳纶单向织物浸胶而成,其特点是在经纱0度或者纬纱90度方向上具有高强度。
其中经向单向织物是一种粗经纱和细纬纱织成的四经破缎纹或长轴缎纹织物，用于飞机轮胎和高级汽车轮胎。
（4）立体织物立体织物是相对平面织物而言，其结构特征从一维二维发展到了三维，从而使以此为增强体的复合材料具有良好的整体性和仿形性，大大提高了复合材料的层间剪切强度和抗损伤容限。
它是随着航天、航空、兵器、船舶等部门的特殊需求发展起来的，目前其应用已拓展至汽车、体育运动器材、医疗器械等部门。
主要有五类：机织三维织物、针织三维织物、正交及非正交非织造三维织物、三维编织织物和其它形式的三维织物。
立体织物的形状有块状、柱状、
管状、空心截锥体及变厚度异形截面等。
（5）异形织物异形织物的形状和它所要增强的制品的形状非常相似，必须在专用的织机上织造。
对称形状的异形织物有：圆盖、锥体、帽、哑铃形织物等，还可以制成箱、船壳等不对称形状。
（6）槽芯织物槽芯织物是由两层平行的织物，用纵向的竖条连接起来所组成的织物，其横截面形状可以是三角形或矩形。
（7）缝编织物亦称为针织毡或编织毡，它既不同于普通的织物，也不同于通常意义的毡。
最典型的缝编织物是一层经纱与一层纬纱重叠在一起，通过缝编将经纱与纬纱编织在一起成为织物。
3、组合芳纶布：即把芳纶毡、芳纶无捻粗纱织物和芳纶无捻粗纱等，按一定的顺序组合起来的芳纶复合布。
六，芳纶布特性
1、良好的机械特性间位芳纶是一种柔性高分子，断裂强度高于普通涤纶、棉、尼龙等，伸长率较大，手感柔软，可纺性好，可生产成不同纤度、长度的短纤维和长丝，在一般纺织机械制成不同纱支织成面料、无纺布，经过后整理，满足不同领域的防护服装的要求。
2、优异的阻燃、耐热性能间位芳纶的极限氧指数(LOI)大于28，因此当它离开火焰时不会继续燃烧。
间位芳纶的阻燃特性是由其自身化学结构所决定的，因而是一种永久阻燃纤维，不会因使用时间和洗涤次数降低或丧失阻燃性能。
间位芳纶具有很好的热稳定性，在205℃的条件下可以连续使用，在大于205℃高温条件下仍能保持较高的强力。
间位芳纶具有较高的分解温度，而且在高温条件下不会熔融、融滴，当温度大于370℃时才开始炭化。
3、稳定的化学性质间位芳纶具有优异的耐大多数化学物质的性能，可耐大多数高浓度的无机酸，常温下耐碱性能好。
4、耐辐射性间位芳纶的耐辐射性能十分优异。
例如在1.2×10-2 w/in2紫外线和1.72×108rads的γ射线的长时间照射下，其强度仍保持不变。
5、耐久性间位芳纶优良的耐摩擦和耐化学品性能，经过100次洗涤后，间位芳纶加工的布料撕破强力仍可以达到原强力的85%以上。