对位芳香族聚酰胺纤维规模化生产关键技术

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高性能增强材料——芳纶纤维

高性能增强材料——芳纶纤维

高性能增强材料——芳纶纤维安源摘要: 芳族聚酰胺纤维由美国杜邦公司于20世纪60年代首先开发并最早实现工业化生产。

该产品可以用做增强材料。

介绍芳族聚酰胺纤维的发展、性能、制备及其应用。

关键词:芳纶;性能;制备;应用1 概述增强材料就像树木中的纤维,混凝土中的钢筋一样,是复合材料的重要组成部分,并起到非常重要的作用。

它不仅能使材料显示出较高的抗张强度和刚度,而且能减少收缩,提高热变形温度和低温冲击强度等。

复合材料的性能在很大程度上取决于纤维的性能、含量及使用状态。

例如在纤维增强复合材料中,纤维是承受载荷的组元,纤维的力学性能决定了复合材料的性能。

芳纶是芳族聚酰胺纤维的通称,主要分为聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维(芳纶1414)和聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)纤维(芳纶1313)。

美国杜邦公司于20世纪60年代首先开发出芳纶1313和芳纶1414 ,并最早实现工业化生产(商品名分别为Nomex和Kevlar)。

1987年推出了KevlarHT、Kevlar68和Kevlar149。

1986年荷兰阿克苏(Akzo)公司生产出Twaron纤维; 1987年日本帝人公司生产出Technora纤维。

而中国于1972年开始进行芳纶的研制工作,并于1981年通过芳纶14的践定,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。

2 全球芳纶纤维的发展概况全球芳纶纤维产能主要集中在日本、美国和欧洲,生产芳纶纤维的公司也较为集中,目前全球从事芳纶纤维生产的厂家主要有5个:美国杜邦公司(Kevlar)、日本帝人公司(Twaron、Technora)、俄罗斯卡明斯克化纤股份公司(SVM、Apmoc、Rusar)和特威尔化纤股份公司(SVM、Apmoc)、韩国科隆公司(Kolon),其他国家或公司仅有少量生产。

2009年,全球芳纶纤维生产能力约9.51万t/a,其中对位芳纶纤维产能约6.61万t/a,杜邦和帝人二家公司产能合计6.15万t/a,占对位芳纶纤维产能的93%;间位芳纶纤维的产能约为2.9万t/a,主要的生产公司仍为杜邦公司,产能为全球总产能的75%以上。

概述对位芳纶纤维生产工艺设计开发及应用

概述对位芳纶纤维生产工艺设计开发及应用

概述对位芳纶纤维生产工艺开发与应用2011-4-13 10:55:07 阅读74次分享这篇新闻:一、前言对位芳纶简称对位芳香族聚酰胺纤维,其中的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维,由于PPTA表现出溶致液晶性,是一种重要的主链型高分子液晶。

高分子液晶的工业化是以对位芳纶的另一个差别化产品是浆粕纤维(PPTA-pulp)。

它具有长度短(小于等于4mm)、毛羽丰富、长径比高、比表面积大(可达7-9m2/g)等优点,可以更好地分散于基体中制成性能优良的各向同性复合材料,其良好的耐热性、耐腐蚀性和好的机械性能,在摩擦密封复合材料(代替石棉)中得到了更好的应用。

某些国家浆粕的应用高达芳纶用量的96%。

二、对位芳纶的发展历史美国杜邦公司1972年投产的PPTA纤维(商品名Kevlar)系列为先导的。

该纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、耐大多数有机溶剂腐蚀的特性,且Kevlar纤维尺寸稳定性也非常好。

因此,对位芳纶的特点使得它在航天工业、轮船、帘子线、通信电缆及增强复合材料等方面得到了广泛的应用。

我国的清华大学、东华大学、晨光化工研究院、XX合成纤维研究所及巴陵石化XX公司等单位先后开展过PPTA的合成及纺丝研究工作。

“七五”期间,国家在XX投资兴建了30吨/年的PPTA合成中试装置,但由于存在一些技术上的问题,已于1991年停运。

最近几年来,XX新会已开始试产PPTA纤维,设计能力为500吨/年,仍采用国外相近的传统生产方法,但其产品的性能及价格明显不如美国杜邦的Kevlar纤维,最近几年来仍处于中试阶段但对位芳纶由于一些关键的技术问题没有解决,仍没有实现国产化。

加快其开发及产业化步伐,已成为促进我国国防军工及相关产业快速发展的迫切需要。

从对位芳纶的历史价格趋势观察获悉:自对位芳纶问世以来,其价格呈现戏剧性的变化。

最初,Kevlar芳纶价格高达100﹩/kg,随着产量增加其价格逐渐下降,1978年降到25-45﹩/kg。

功能性聚酰胺纤维技术研究新进展

功能性聚酰胺纤维技术研究新进展

综述与专论合成纤维工业,2023,46(3):53CHINA㊀SYNTHETIC㊀FIBER㊀INDUSTRY㊀㊀收稿日期:2022-08-28;修改稿收到日期:2023-04-12㊂作者简介:李婷婷(1995 ),女,硕士生,主要研究方向为功能性化纤及纺织复合材料㊂E-mail:1522063766@㊂功能性聚酰胺纤维技术研究新进展李婷婷1,2(1.江苏新视界先进功能纤维创新中心有限公司,江苏苏州215228;2.国家先进功能纤维创新中心,江苏苏州215228)摘㊀要:详述了功能性聚酰胺纤维的各种改性技术及其研究进展,介绍了 十四五 期间聚酰胺纤维的相关政策,并对功能性聚酰胺纤维今后的发展提出建议㊂功能性聚酰胺纤维的制备技术主要包括物理改性㊁化学改性和生物基聚酰胺技术,其中物理改性主要有共混法㊁复合纺丝法㊁纤维截面异形化及静电纺丝技术,化学改性主要有共聚法㊁原位聚合法及表面化学改性,生物基聚酰胺技术主要是开发具有自主知识产权的生物基聚酰胺56纤维㊂ 十四五 期间关于聚酰胺纤维需要重点突破的关键技术有聚酰胺6熔体直纺技术㊁高品质差别化纤维技术㊁生物基聚酰胺纤维规模化生产技术等㊂功能性聚酰胺纤维未来的发展应向着绿色化和可循环再生方向发展,重点在研发多功能复合型聚酰胺纤维,突破生物基聚酰胺56大容量连续聚合及熔体直纺关键技术,加快实现静电纺丝功能性聚酰胺纤维产业化㊂关键词:聚酰胺纤维㊀功能性纤维㊀物理改性㊀化学改性㊀生物基聚酰胺㊀技术进展中图分类号:TQ342+.1㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1001-0041(2023)03-0053-06㊀㊀随着生活水平的提高,人们对纺织品已经不只是要求蔽体㊁保暖,纺织品的保健㊁舒适等功能性也是关注的重点㊂聚酰胺纤维具有拉伸强度高㊁弹性大㊁耐磨性好等优点,被广泛应用于服用㊁装饰用和工业用纺织品等领域,但传统的聚酰胺纤维存在耐热性㊁吸湿性和染色性较差等缺点㊂为改善聚酰胺纤维的缺点,众多研究者开展了对传统聚酰胺纤维的功能改性研究,各种功能性聚酰胺纤维也随着国内外化纤行业中新技术㊁新设备的不断涌现而被开发和应用㊂功能性聚酰胺纤维是指通过对普通聚酰胺改性或采用生物基聚酰胺得到的具有某些特殊功能的聚酰胺纤维㊂功能性聚酰胺纤维的制备技术主要包括物理改性㊁化学改性和生物基聚酰胺技术㊂其中,物理改性包括共混法㊁复合纺丝法㊁纤维截面异形化和静电纺丝法等;化学改性包括共聚法㊁原位聚合法及表面化学改性等[1]㊂此外,生物基聚酰胺也是目前功能性聚酰胺纤维的研发热点之一㊂作者综述了功能性聚酰胺纤维的不同改性技术及其研究进展,以及近两年国家的相关政策方针,并对今后聚酰胺纤维功能改性技术的发展提出建议㊂1㊀物理改性1.1㊀共混法共混法是聚合物改性的一种常用方法,通常是将无机小分子㊁有机低分子或有机高分子与聚酰胺切片共混㊁熔融纺丝制备功能性聚酰胺纤维㊂杜邦公司在共混改性领域的研究较多,在20世纪80年代就开展了对聚酰胺共混改性的研究㊂共混改性适合微观尺寸较大的添加剂或改性剂,其工艺简单,可用于常规纺丝设备生产,纤维的物理性能可以达到常规纤维的质量要求㊂HAN J [2]采用溶液聚合法,以4-乙烯基吡啶㊁甲基丙烯酸甲酯及2-(全氟辛基)合成长链季铵盐(NP),将NP 与聚己内酰胺(PA 6)混合,通过熔融纺丝及拉伸制得抗菌PA 6纤维,与纯PA 6纤维相比,在经过洗涤7d 后仍能灭活96%以上的接种大肠杆菌和金黄色葡萄球菌㊂CHEN T等[3]将聚己二酰己二胺(PA 66)分别和球磨法处理后的对羧基化的多壁碳纳米管及十二烷基苯磺酸钠改性的碳纳米管共混熔融纺丝制备复合纤维,复合纤维拉伸强力相比于纯PA 66纤维分别提高27%和24%㊂袁修钦[4]通过在熔融纺丝过程中添加黑色母㊁自发热粉体㊁抗菌粉体,与PA 6共混熔融纺丝制备黑色PA 6纤维㊁自发热PA 6纤维㊁抗菌PA6纤维,黑色PA6纤维具有较好的黑色光泽性,抗菌PA6纤维对大肠杆菌具有90%以上的杀菌率㊂赖慧玲[5]将PA6与一种新型架状硅酸盐(QE粉)熔融共混,经双螺杆挤出㊁造粒得到QE/PA6母粒,使用高速纺丝机通过纺丝㊁拉伸一步法工艺制备QE/PA6并列复合纤维,纤维在UVA波段(320~400nm)的透过率较纯PA6纤维降低20%~35%,说明复合纤维较纯PA6纤维的抗紫外性能有明显提升㊂蔡倩等[6-7]以季戊四醇磷酸酯(PEPA)㊁二乙基次膦酸铝(ADEP)和三聚氰胺磷酸盐(MPP)为阻燃剂,共混熔融制备阻燃PA6,结果表明将质量比为3 1的PEPA和MPP复配加入PA6中,具有一定的协同阻燃效果,当阻燃剂总质量分数为20%时,共混体系的极限氧指数(LOI)为28%,阻燃等级为UL-94V-2级㊂共混改性是制备功能性聚酰胺纤维的常见方法,工艺简单,可通过添加不同的改性剂制备具有不同功能的聚酰胺纤维,如阻燃㊁抗菌㊁抗紫外聚酰胺纤维等㊂1.2㊀复合纺丝法复合纺丝法是将两种或两种以上不同化学组成或不同浓度的纺丝流体同时通过一个具有特殊分配系统的喷丝头制得复合纤维[8]㊂复合纤维以皮芯结构和海岛结构为主㊂何淑霞等[9]以二甲苯作为开纤剂,制得PA6/聚乙烯(PE)海岛型复合超细纤维㊂甘宇等[10]制备了聚酰胺/聚酯皮芯型复合纤维,当两组分熔体温度差较小㊁黏度相近时,更易制备结构稳定和性能较好的复合纤维㊂李顺希等[11]以高密度聚乙烯(HDPE)为皮,以PA6为芯,通过皮芯复合纺丝制备HDPE/PA6复合纤维,当以HDPE与PA6切片的质量比为40 60进行复合纺丝时,制备的复合纤维断裂强度较高,达到3.57~3.82cN/dt-ex,且复合纤维面料具有较好的接触凉感性能,接触凉感系数达0.23J/(cm2㊃s)㊂崔晓玲等[12]以聚苯硫醚(PPS)为皮层㊁PA6为芯层,制备PPS/ PA6偏心皮芯型复合纤维,拉伸后得到具有三维卷曲性能的纤维,改善了纤维的蓬松性,并且在酸处理后,芯层PA6被腐蚀,形成C形截面纤维,有利于改善复合纤维过滤材料的过滤性能㊂复合纺丝技术是制造超细纤维的重要手段之一,可以实现改善纤维的吸湿性㊁永久卷曲性㊁蓬松性,尤其是可以开发力学性能优异的超细聚酰胺纤维㊂1.3㊀纤维截面异形化纤维截面异形化是指采用特殊形状的喷丝孔纺制非圆形截面的异形纤维,如三角形㊁星形和Y 形纤维等㊂纤维截面异形化是制备功能纤维的一种重要方法,异形截面纤维具有特殊的光泽㊁膨松性和耐污性,并具有抗起球性,能改善纤维的回弹性等㊂2014年日本东丽公司推出的速干尼龙纤维产品Salacona是通过六叶形截面尼龙纤维与圆形截面尼龙纤维的混纺丝所产生的毛细现象来实现快速吸汗[13]㊂陈立军等[14]通过母粒法共混熔融纺丝制备圆形㊁三角形和十字形截面的PA6/石墨烯复合纤维,纤维截面异形度显著增加,具有较好的负离子释放功能㊁远红外保健效果,以及优异的吸湿和干燥效果,其中十字形截面纤维异形度达58.29%,负离子释放浓度最高达1820个/cm3,远红外法向发射率达0.93,远红外辐射温升为1.70ħ,3h吸水率达4.4%,1h失水率达到2.6%㊂凌荣根等[15]采用纳米级负氧离子粉体改性PA6制备功能母粒,与PA6切片进行共混纺丝,制备出扁平形及三叶形的PA6纤维,纤维异形度达40%以上,因比表面积大更容易释放负氧离子,其释放负离子浓度达到4560个/cm3,三叶形PA6纤维还具有优良的毛细芯吸作用和干爽的手感,所制备的织物具有良好的悬垂性㊁吸汗㊁清凉感和快干特点,适合夏季等高热湿环境㊂赵晓敏[16]首先使用硅烷偶联剂KH550对纳米级玉石粉㊁氮化铝粉㊁碳化硅粉进行改性处理,通过熔融共混制备改性PA6切片,采用熔融纺丝法制备十字形截面PA6纤维;再对其进行织造,得到凉感PA6织物,织物的芯吸高度达102mm,符合国家标准中对织物吸湿性指标的规定㊂与常规纤维相比,纤维截面异形化显著增加了纤维截面异形度,改善了纤维的膨松性㊁吸湿性㊁光泽㊁弹性等,可用于开发速干型纺织品及其他功能性纺织品㊂1.4㊀静电纺丝法静电纺丝法[17]是一种新型的物理改性方法,将不同性质㊁相对分子质量的聚合物和活性成分通过静电纺丝加工成纳米级纤维,可改善纤维的孔隙结构㊁亲水性㊁催化性㊁抗菌性和生物相容性等,使其在吸附分离㊁污水处理㊁生物传感㊁防护㊁空气过滤㊁智能穿戴及组织工程等不同领域和场45㊀合㊀成㊀纤㊀维㊀工㊀业㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年第46卷景具有广泛的应用前景㊂ZHANG H T等[18]采用静电纺丝技术制备PA6/壳聚糖复合纳米纤维膜,壳聚糖的添加提高了纳米纤维膜的亲水性㊂M.FAZELI[19]采用静电纺丝技术成功制备PA6/壳聚糖纳米复合膜,纤维中PA6和壳聚糖之间存在分子间相互作用,形成新的氢键,且纳米复合膜的电导率随着壳聚糖含量的增加而提高㊂J.S.JEONG等[20]采用静电纺丝技术制备多壁碳纳米管/PA66复合纳米纤维,随着多壁碳纳米管的添加纤维的电性能得到改善㊂牛小连[21]以PA6/PA66为基质,通过静电纺丝和仿生矿化等技术开发出仿生人工骨修复材料㊂熔体静电纺丝法与溶液静电纺丝法相比,具有无溶剂污染㊁产率较高的优势,但是制备的纤维相对较粗㊂杜远之等[22]采用自主设计的熔体静电纺丝设备成功制备PA6超细纤维,纤维平均直径为2.25~6.31μm㊂刘伟伟[23]利用自行设计制造的高效熔体静电纺丝装置成功制备PA6微纳米纤维,平均直径在7μm左右㊂静电纺丝技术是近年来的研究热点,很多科研机构㊁高等院校都在进行研究,主要方向是静电纺超细纤维在空气过滤㊁柔性电子材料及医用防护等领域的应用㊂聚酰胺纤维的静电纺丝技术目前仍处于实验室阶段,将其应用于产业化还有较大困难㊂2㊀化学改性2.1㊀共聚法共聚法是聚酰胺纤维化学改性的主要手段,通过共聚单体的选择改变聚合物的性能[24],在改变聚合物的组成和结构的同时改变其熔点㊁溶解性㊁结晶度和透明性等,从而制备具有多功能的共聚酰胺㊂将两种及两种以上聚酰胺单体进行共聚,可制得多种具有特殊性能的共聚酰胺纤维,如美国Auied公司已工业化生产的高吸水共聚酰胺纤维 drofile 系列化产品是以PA6与聚氧化乙烯二胺的嵌段共聚物通过熔体纺丝制得[25]㊂此外,将聚乙二醇(PEG)端基进行氨基化改性,与PA6制备的共聚酰胺纤维具有优良的吸湿性㊂欧育湘等[26]采用双(4-竣苯基)苯基氧化膦己二胺盐/己二酸己二胺盐无规共聚得到本质阻燃PA66,由于双(4-羧苯基)苯基氧化膦中含有大量的苯环结构,显著提升PA66燃烧后的残炭量,明显改善PA66的阻燃性能㊂2021年,天津科技大学与天津长芦海晶集团有限公司合作,通过选择合适的共聚单体和聚合物,制备出具有软化点低㊁柔软㊁透明性好和易溶解等特殊性能的聚酰胺㊂共聚改性是聚酰胺最为简单有效的改性方法之一,是从分子结构入手,利用共聚方法制备具有阻燃性能㊁吸水率低㊁抗静电㊁柔软㊁透明性好㊁易溶解等功能的聚酰胺纤维㊂2.2㊀原位聚合法原位聚合法是通过在聚酰胺聚合过程中添加改性剂对其进行改性㊂通过原位聚合可开发出品种繁多的功能性聚酰胺纤维新产品㊂WU Z Y等[27]选用三聚氰胺氰尿酸酯(MCA)作为阻燃剂,通过原位聚合制备阻燃PA6,原位聚合后体系中的MCA粒子具有直径小于50nm的纳米尺寸,且均匀地分散在PA6基体中,得到的阻燃PA6的阻燃性能可以达到UL-94V-0级㊂原位聚合阻燃PA6的特点是不同种类的粉体阻燃剂在PA6基体中均匀分散,并且阻燃剂在PA6中不易析出,具有阻燃持久稳定性㊂TANG L等[28]通过原位聚合法制备PA6/石墨烯复合材料,再通过熔融纺丝制备PA6/石墨烯复合纤维,加入石墨烯质量分数为0.05%时复合纤维的断裂强度最大达5.3cN/dtex,与纯PA6纤维相比,复合纤维表现出更好的抗蠕变性能㊂王一帆[29]设计并合成一种具有活性端基的刚性芳香族聚酰胺预聚体,然后将其分散于己内酰胺熔体之中,通过原位聚合制备芳香族聚酰胺-聚己内酰胺共聚物(APA),并通过熔融纺丝制备APA纤维,结果表明,通过向PA6的主链中引入芳香族聚酰胺,APA纤维的最大抗拉强度较未改性的PA6纤维高出140.97%,断裂伸长率明显下降㊂于昆[30]通过原位聚合法制备出PA6/11/氧化石墨烯复合切片,并经熔融纺丝工艺制备PA6/11/氧化石墨烯复合纤维;当添加的氧化石墨烯质量分数为0.5%时,复合纤维的拉伸强度可达610 MPa;当添加的氧化石墨烯质量分数为1.0%时,复合纤维的饱和吸水率下降61.6%,电导率达到3.4ˑ10-9S/m,纤维热性能㊁导电性能和吸湿性能都得到了有效改善㊂原位聚合改性技术是在生产源头添加不同的改性剂制备不同功能性的聚酰胺纤维,如阻燃聚酰胺纤维㊁凉感聚酰胺纤维和原液着色聚酰胺纤55第3期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀李婷婷.功能性聚酰胺纤维技术研究新进展维等,其中原液着色聚酰胺纤维已经很好地实现了产业化㊂2019年中国平煤神马集团帘子布发展公司制备出工业用PA66色丝,2021年神马实业股份有限公司成为全球最大PA66原液着色纤维生产基地,该技术是在PA66纤维生产源头直接添加染色剂,并在封闭㊁高温㊁高压环境下一次聚合而成[31]㊂2020年化纤联盟开发出原液着色聚酰胺纤维高效制备成套技术,成功制得高色牢度㊁深色细旦的多色彩㊁多功能高品质聚酰胺纤维㊂2021年海阳科技股份有限公司研发出细旦㊁超细旦长丝用高性能黑色原位聚合PA6切片及超高强PA6长丝,该技术是在聚合过程中采用纳米级着色剂与PA6熔体充分混合,经纺丝得到有色PA6纤维,纤维色牢度高,织造后无需再染色,无染色污水排放,省水节能,绿色环保[32]㊂恒申集团以颜料㊁尼龙粉末和助剂为原料制备PA6色母粒,再通过高温熔融纺丝制备原液着色PA6长丝;还通过添加玉石粉制备可快速逸散热量的凉感PA6纤维,纤维接触凉感系数可达0.25 J/(cm2㊃s)㊂2.3㊀表面化学改性表面化学改性是通过改变聚酰胺纤维大分子的表面化学结构,以达到改善纤维的表面性能的目的㊂D.PAPPAS等[33]将PA6纤维在大气压辉光放电(APGD)下用氮气㊁氦气和乙炔进行等离子处理,等离子处理后纤维的水接触角显著降低,表面亲水性得到改善㊂徐娜等[34]用常压等离子对PA6纤维进行改性处理,然后采用(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷(MPS)对PA6纤维表面进行巯基化改性,并用乙烯基胶原蛋白对巯基化PA6纤维进行表面修饰,得到的纤维吸水率提高155%,具有良好的吸湿性能㊂表面化学改性是在纤维成形后进行,该方法应用最多的是在聚酰胺分子链中引入大量亲水性基团,通过接枝共聚或通过添加某些有机物从而提高聚酰胺纤维亲水性和染色性㊂3㊀生物基聚酰胺纤维生物基聚酰胺纤维技术是指利用可再生的生物质为原料,通过生物㊁化学及物理等手段制备用于合成聚酰胺的原料包括生物基二元酸和生物基二元胺等,再通过聚合反应合成生物基聚酰胺,通过纺丝制备生物基聚酰胺纤维㊂该方法具有绿色㊁环境友好和原料可再生等特点㊂2016年,北京中丽制机工程技术有限公司通过系统研究生物基聚酰胺56(PA56)的纺丝工艺技术,开发出国产生物基PA56长丝一步法纺牵联合机及生物基PA56工业丝纺牵联合机,为生物基PA56纤维产业化提供了设备保障[35]㊂东华大学和盛虹集团等10家单位联合承担 十三五 国家重点研发计划项目 生物基聚酯㊁聚酰胺高效聚合纺丝技术,开发了生物基聚酰胺高效聚合纺丝技术㊂MAO L等[36]以2,5-二羧酸二甲基呋喃和1,3-环己二胺为原料,通过熔体聚合合成生物基聚酰胺㊂CAO K K等[37]采用生物基2,5-呋喃二甲酰氯和3,4-二氨基二苯醚在N,N-二甲基乙酰胺中进行低温溶液缩聚制备一种含有呋喃环的芳族聚酰胺树脂,并采用干喷湿法纺丝法制备出溶解性㊁可纺性㊁耐热性和阻燃性能优良的含呋喃环的芳香族聚酰胺纤维,纤维的LOI为40%,阻燃等级为UL-94V-0级,其中单体2,5-呋喃酰氯为生物质,资源丰富㊂目前,我国自主研发且具有完整知识产权的生物基聚酰胺纤维品种是生物基PA56纤维㊂生物基PA56纤维的强度和密度可以媲美PA66纤维,染色性㊁吸湿快干性和阻燃性更优于PA66纤维㊂上海凯赛生物技术股份有限公司推出了生物基PA56纤维产品 泰纶®,其生物质质量分数高达47%~100%,原料主要以自主研发的生物基戊二胺和不同的二元酸聚合而成㊂生物基PA56纤维具有良好的力学性能㊁吸湿性㊁柔软性㊁耐磨性㊁染色性㊁耐热性㊁耐化学性与阻燃性,适合应用于服装㊁家纺㊁产业用纺织品等领域,但生物基PA56纤维的大规模推广还面临生物原料供给与成本控制,生产中能耗降低及副产物综合利用等问题,今后需要继续在生物基单体发酵与纯化㊁聚合㊁纺丝及应用等领域加大研发投入,不断降低生产成本,才能促进生物基PA56纤维在纺织领域的大规模应用[38]㊂4㊀相关政策随着地球环境问题和资源能源问题的日益突出,绿色可持续发展成为各界关注的焦点㊂为巩固提升纺织工业竞争力,满足消费升级需求,服务战略性新兴产业发展,国家出台了相应的政策支持㊂65㊀合㊀成㊀纤㊀维㊀工㊀业㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年第46卷2021年6月,中国纺织工业联合会发布的‘纺织行业 十四五 科技发展指导意见“中关于聚酰胺需要重点突破的关键共性技术有:研究PA6熔体直纺技术,突破生物基聚酰胺纤维规模化生产关键技术,开发高品质差别化产品,加强应用技术开发,2025年聚酰胺纤维材料高效柔性制备技术达到国际先进水平㊂2022年4月,工信部㊁国家发改委联合印发的‘关于化纤工业高质量发展的指导意见“指出:加快生物基化学纤维和可降解纤维材料的发展,提升生物基化学纤维单体及原料纯度,加快稳定㊁高效㊁低能耗成套技术与装备集成,实现规模化㊁低成本生产,并强调了提升生物基聚酰胺纤维的规模化生产关键技术,加快生物基聚酰胺纤维的发展㊂此外,根据政策的指导方向,为实现绿色可持续发展,国内化学纤维行业龙头企业均对全流程生产低碳化㊁产品绿色化㊁可再生循环等方面制定了发展目标㊂5 结语随着应用研究的不断深入,功能性聚酰胺纤维在服用㊁民用及军用领域的应用将不断扩大,同时对其综合性能的要求也越来越高㊂ 十四五 期间是我国纺织工业迈向世界科技强国前列的重要时期,绿色发展成为全球产业发展的刚性要求㊂功能性聚酰胺纤维未来的发展应向着绿色化和可循环再生方向发展㊂(1)研发耐高低温㊁耐辐照及具备阻燃抗菌等多功能复合型聚酰胺纤维,满足在各种特种条件下的应用㊂(2)生物基聚酰胺纤维将成为未来的研究重点㊂推动生物基聚酰胺纤维在军用领域和民用领域的规模化应用,推动再生循环发展,实现 低碳 甚至 零碳 排放㊂重点突破生物基PA56大容量连续聚合及熔体直纺关键技术,实现生物基PA56纤维的规模化生产㊂(3)加快实现静电纺丝功能性聚酰胺纤维产业化㊂静电纺功能性聚酰胺纤维在光电子传感器㊁过滤材料和生物医学材料等方面的应用十分广泛,这些方向将成为未来改性研究的重点㊂参㊀考㊀文㊀献[1]㊀孙振华.聚酰胺改性技术及改性产品研究进展[J].纺织科学与工程学报,2018,35(4):163-166,121. [2]㊀HAN J,YIN S,ZHANG X,et al.Design and synthesis ofbactericidal block copolymer for preparing durably antibacterial PA6fiber[J].Micro&Nano Letters,2019,15(1):47-51.[3]㊀CHEN T,LIU H H,WANG X C,et al.Properties and fabri-cation of PA66/surface-modified multi-walled nanotubes com-posite fibers by ball milling and melt-spinning[J].Polymers, 2018,10(5):547.[4]㊀袁修钦.功能尼龙6纤维的制备及性能表征[D].武汉:武汉纺织大学,2018.[5]㊀赖慧玲.量子能微粒改性聚酰胺6纤维的制备及应用[D].杭州:浙江理工大学,2019.[6]㊀蔡倩.阻燃PA6的制备及结构性能研究[D].北京:北京服装学院,2017.[7]㊀蔡倩,王锐,董振峰,等.PA6/PEPA复合物的制备及结构性能研究[J].化工新型材料,2018,46(1):144-149. [8]㊀宁宁,甘佳佳,冯培,等.并列型PA6/PET复合扁平纤维挤出成形工艺的数值模拟[J].合成纤维工业,2016,39(6):60-64.[9]㊀何淑霞,胡国樑,李霞.PA6/PE海岛型复合超细纤维的开纤工艺研究[J].现代纺织技术,2016,24(2):4-7. [10]甘宇,姬洪,徐锦龙,等.聚酰胺/聚酯皮芯复合纤维的研究开发[J].合成纤维,2020,49(2):7-12,18. [11]李顺希,许志强,詹莹韬,等.高密度聚乙烯/聚酰胺6复合纤维的制备及性能[J].合成纤维工业,2020,43(1): 42-45,49.[12]崔晓玲,王依民,胡申伟,等.PPS/PA6偏心皮芯型复合纤维的研究[J].合成纤维,2008,37(2):14-17. 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我国芳纶纤维的生产、应用状况及存在的问题

我国芳纶纤维的生产、应用状况及存在的问题

我国芳纶纤维的生产、应用状况及存在的问题摘要:芳纶纤维是一种高强度、高模量,并具有良好的热稳定性的增强型和功能型纤维材料,多以复合材料的形式应用。

文章阐述了目前我国芳纶纤维生产发展状况,介绍了芳纶纤维在军工、航空和汽车等领域的应用状况,讨论了我国芳纶纤维存在的一些主要问题。

关键词:芳纶纤维,生产,应用芳纶纤维是一种分子构型沿轴向伸展、分子排列整齐、高结晶度、高取向度的材料,具有相对密度小、耐疲劳、耐剪切等一系列优异性能。

它具有的很高伸直平行度和取向度的分子结构决定了芳纶纤维具有高强度和高模量,并具有良好的热稳定性。

芳香族聚酰胺分为邻位、间位、对位。

邻位类无商业化价值,间位、对位的芳香族聚酰胺已商品化生产。

间位类通常指芳纶1313,其以耐热性、难燃性和耐药品性优异为特征;对位类通常指芳纶1414,其以高强力、高弹性模量和耐热性为特征。

我国于20世纪80年代初研制的两种纤维产品分别是芳纶1414[聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)]纤维和芳纶14[聚对苯甲酰胺]纤维,统称为芳纶纤维,其中以PPTA应用最为广泛。

杜邦和恩卡公司分别把PPTA注册为Kevlar和Twaron商品名[1]。

1.芳纶纤维生产发展现状1.1芳纶纤维的基本概况我国芳纶纤维的研制开发起步较晚,从20世纪80年代起,国内先后有多家企业、高校和研究所对芳纶国产化进行了深入研究,主要有晨光化工研究院、东华大学、上海合成纤维研究所、沈阳红星、广东彩艳、烟台氨纶、河南神马、航天科工六院等进行了研究开发。

目前,我国间位芳纶已攻破技术难关,产品性能稳定,基本上实现了产业化生产,国产产品在国内占有一定的市场份额,并且还有部分产品出口到国际市场。

但我国对位芳纶纤维发展较慢,一些科研院所和企业建设了中试装置,但产量较小,产品质量与国外产品也有一定差距。

对位芳纶的产能主要集中在日本、美国和欧洲。

1998年,荷兰AKZO-Nobel 公司的功能纤维部与荷兰Acordis公司合并重组,成为后者的纤维商务部。

芳香族酰胺

芳香族酰胺
21
➢ PPTA纤维横向强度(压缩强度和剪切强度)比纵向拉伸 强度低很多
➢ 耐疲劳性问题较突出。 为什么?
12
芳香族聚酰胺纤维
对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维
热性能 ✓ 玻璃化温度为345℃,分解温度为560℃,极限氧指数为28
~30%。 ✓ 耐热性能接近无机纤维,在高温下不熔融,并可以保持较高
的强度和较好的尺寸稳定性。 ✓ 有很强的自熄性和阻燃性
✓ 相邻的片状微晶之间主要由范 德华力结合在一起。
11
芳香族聚酰胺纤维
对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维
力学性能
✓ PPTA纤维其强度比一般有机纤维高3倍以上 ✓ 模量是尼龙的10倍,涤纶的9倍,钢丝的2~3倍 ✓ 比重只有钢丝的1/5左右,因此其比强度相当于钢丝的
6-7倍,作为结构材料可以替代钢铁及钛合金等金属材料
NMP-CaCl2
对苯二胺
对苯二甲酰氯
溶剂回收
缩聚 萃取、水洗
干燥聚合体 4
芳香族聚酰胺纤维
对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维
聚合物的制备:低温溶液缩聚法 ✓ 聚合体系必须严格保持无水,否则聚合将难以进行。 ✓ 在可增N-强甲体基系吡的咯溶烷剂酮化(作N用M,P)促溶进剂缩中聚加反入应了的L程iC度l、。CaCl2等盐, ✓ 对苯二胺和对苯二甲酰氯的反应很快,反应开始后几分钟就出
NH
NH CO
CO n
✓ 分子中的骨架原子通过强共价键结合,键能非常大。
✓ 长链分子中的酰胺基被苯环间隔且与苯环形成共轭效应,内 旋转位能相当高,键的自由旋转受阻,酰胺基和苯环能在一 个平面内稳定共存,大分子呈平面刚性伸直链构象。
8
结构
芳香族聚酰胺纤维
对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维

芳香族聚酰胺纤维的性能与应用

芳香族聚酰胺纤维的性能与应用

芳香族聚酰胺纤维的性能与应用季萍;孙俊河;何琴;王春霞【摘要】芳香族聚酰胺纤维是一种高技术含量和高附加值的特种高性能纤维,这类纤维品种很多,结构和性能差异较大.本文研究了芳纶1414(Kevlar129)、芳纶1313(Nomex)和芳砜纶三种典型的芳香族聚酰胺纤维的性能和应用.主要测试比较了三种纤维的强伸性、耐热性和阻燃性.研究结果表明,强伸性:芳纶1414>芳纶1313>芳砜纶;耐热性:芳砜纶>芳纶1313>芳纶1414;阻燃性:芳砜纶>芳纶1313>芳纶1414.因此,芳纶1414作为轮胎帘子线和防弹等高强度材料,而芳纶1313和芳砜纶作为耐高温和阻燃材料.【期刊名称】《中国纤检》【年(卷),期】2010(000)023【总页数】2页(P76-77)【关键词】芳纶1414纤维;芳纶1313纤维;芳砜纶;性能;应用【作者】季萍;孙俊河;何琴;王春霞【作者单位】盐城工学院纺织服装学院;江苏悦达纺织集团有限公司;盐城工学院纺织服装学院;盐城工学院纺织服装学院【正文语种】中文芳香族聚酰胺纤维是一种高技术含量、高附加值的特种纤维,通常具有十分优异的力学性能、稳定的化学性能和理想的机械性能。

芳香族聚酰胺纤维种类很多,其结构性能差异也很大。

按结构可分为间位芳酰胺纤维和对位芳酰胺纤维,其中聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维是最具代表性的高性能纤维,按性能可分为耐热型和高强高模型[1-2]。

为了掌握常用芳香族聚酰胺纤维的主要性能,本文主要测试比较了芳纶1414、芳纶1313和芳砜纶三种芳香族聚酰胺纤维的主要性能,包括强伸性、耐热性和阻燃性,为合理使用这三种芳香族聚酰胺纤维提供依据。

试样材料规格见表1。

1.2.1 强伸性用XD-1型振动细度仪测试纤维细度,XQ-1型强伸度仪和Hounsfield H10ks 电子万能试验机分别测试芳砜纶和芳纶1414、芳纶1313断裂强力和断裂伸长,从而计算出断裂强度和断裂伸长率。

对位芳纶染色工艺研究

对位芳纶染色工艺研究

对位芳纶染色工艺研究摘要:对位芳纶化学分子结构是影响其染色特性的主要原因,本文汇总了近几年来研究对位芳纶的染色方案与工艺,结果显示,由于对位芳纶具有着高化学分子结构与高结晶性,小分子染料时无法穿透纤维大分子,直接影响着对位芳纶在防护服中的普遍应用和普及。

所以研究对位芳纶的染料结构理论,对提高其染料特性和色牢度具有意义。

研究对象为对位芳纶的材料即芳香族聚酰胺纤维。

目前,通过深入地研究对位芳纶的染色理论对于进一步提高其染料性能和色牢度有着重要意义。

对位芳纶又名为芳香族聚酰胺纤维。

目前,在市场上经销的主要商品为对位芳纶。

关键词:对位芳纶,染色,工艺研究,目标检测.一、引言对位芳纶是指由芳香族聚酰胺化合物通过再纺丝制成的有机合成纤维,对位芳纶由于其高分子结构和结晶速率高,在光通讯、汽车胶管增强、防护材料、航空航天等领域中有着很广阔的用途。

但是,由于构造和特性实际上也很难染色,用传统的染色方式很难达到这一目的。

有色对位芳纶目前在防护服领域应用开发已逐步趋于成熟,但由于国内对位芳纶染色技术未彻底突破,尤其是对位芳纶生产时的在线染色技术未得到突破,导致目前国内使用的有色对位芳纶主要依赖于进口。

同时,我国对位芳纶产能逐年提升,5000吨级规模化装置已建成投产,产能的释放需要下游应用得以职称。

所以,推动中国国内对位芳纶染色技术的发展已经迫在眉睫。

二、对位芳纶染色工艺背景2.1、对染色性能的影响对位芳纶的聚合物是由对苯二胺(PPDA)和对苯二甲酰氯(TPC)的低温溶液中,通过缩聚反应制备了均一分子量的族聚酰胺纤维聚合物。

将高结晶度、高特性粘度的树脂按照一定比列溶解在洁净的浓硫酸中,制备了液晶纺丝溶液。

对位芳纶的化学结构式如下:图1对位芳纶分子的棒状模型和晶胞单元2.2、对位芳纶的分子结构对位芳纶纤维具有高度结晶和定向的分子结构,结晶度为76%。

在确定元素参数时,通常将其视为准正交晶体系统,以便于计算。

用准正交晶体体系计算对位芳纶。

芳族聚酰胺-酰亚胺纤维技术现状与进展

芳族聚酰胺-酰亚胺纤维技术现状与进展

中图分类号 : Q 12 2 . T . 75 05
文献标识码 : A
文章编号:10 0 3—32 (06 2—05 05 2 0 )l 0 0—0 3
武汉 军事经 济学院 总后 军需装备研究所 王西 亭
邹振 高 施楣梧
从2 世纪6 年代开始研发的本质阻燃和耐热纤维中 . 0 0

上具有芳香族重复单元。以酰胺基键合的是芳族聚酰胺纤
维 . 主要 代表 有 N me。 C nx 、 p e 和 Fn o 等 其 o x , oe。 A yi l ei n l
集团; 0 2 20 年9 , e e公司被A g s o i 公司收购。 月 Kr l m ro d i S t c
适合于无纺布。24 G 3A F主要用来制造耐高温防火服、消 防服 、 蟹服和军用防护服。 还用于恶劣环境下的工作服 如 特种飞行服 、 军事保护和工程用服装等。 e e 纤维特别 Kr l m 。 是在欧洲的应用十分广泛 如法国陆军的连衣裤防护服的 外套由 10 的 K r l纤维制成 ,内衣裤 由K r l和 0% e 。 me e 。 me 羊毛制成 ,这两层能够提供超过 1 的耐火焰燃烧时间, 0S
毛 或芳纶 混纺 广 泛应 用于 欧洲各 国的消 防服 防护 工作
服和特 种 军服 。
K r e 纤维包括两个商品牌号_ 3 A F 3A F em l 。 24 G 和25 G , 前者有 3 /t 左右的强力 属高强低伸型 , ,c d x 5N e 适合在棉
纺和精梳毛纺系统上加工;后者强度为前者的一半以下 ,

纤维 。其 中,K r e 纤维是 迄今 为止唯 一 商品 化 的聚 酰胺 酰亚胺 纤 维 e l m 。

对位芳纶产业化关键新技术及其机理的研究

对位芳纶产业化关键新技术及其机理的研究

对位芳纶产业化关键新技术及其机理的研究聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维,在我国被称为对位芳纶,是一种高性能的芳香族聚酰胺纤维。

通过干湿法液晶纺丝成形的对位芳纶纤维具有极高的比强度和比模量,作为结构材料可以替代钢铁及钛合金等金属材料。

PPTA纤维耐热性能接近无机纤维,在高温下不熔融,有很强的自熄性和阻燃性,它在高温下可以保持较高的强度,有较好的尺寸稳定性。

同时由于PPTA纤维仍具有普通纤维的柔软性,不会因弯曲而折断,也不会因受热而变脆,从而可以纺纱织布。

因此在航空航天、国防、复合材料产业等领域都有重要的应用。

是我国国防工业和国民经济的发展急需的高性能纤维之一。

希望通过本人参与的实验室和产业化研发过程中,在PPTA聚合工艺、PPTA-H2SO4液晶溶液性质、PPTA液晶纺丝工艺以及纤维热处理工艺的研究工作,为能够制备出高性能的PPTA纤维及其产业化作出一点微薄的贡献。

要纺制出高强度、高模量的PPTA纤维,制备出相对分子质量较高PPTA聚合体是关键因素之一。

本论文探索在N-甲基吡咯烷酮(NMP)/氯化钙(CaCl2)和N-乙基吡咯烷酮(NEP)/CaCl2两种溶剂体系中,单体配比、单体浓度、溶剂体系含水量、反应初始温度、氯化钙添加量、对苯二甲酰氯(TPC)单官能度及纯度等诸多因素对低温溶液缩聚制备PPTA的影响,确定基本工艺条件。

在两种溶剂体系中以及添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)后,缩聚反应均为二级反应,添加PVP提高了PPTA在聚合溶剂体系中的溶解性能,加快了反应速度,不会改变PPTA的化学结构、结晶性能和纯度。

采用了双螺杆挤出机作为主反应器进行了TPC溶液进料连续化生产工艺的探索。

TPC溶液进料法较易精确计量,并可以采用啮合同向旋转的双螺杆作为主反应器,连续化制备较高分子量的PPTA。

TPC二次投料量、TPC溶液浓度、溶解温度、放置时间、预缩聚反应温度、主反应温度都是影响PPTA聚合体比浓对数粘度(ηinh)的关键因素。

迈向纺织强国,迎来纺织人的高光时刻 2019 年度中国纺织工业联合会科技教育奖励大会隆重召开

迈向纺织强国,迎来纺织人的高光时刻 2019 年度中国纺织工业联合会科技教育奖励大会隆重召开

12月6日,由中国纺织工业联合会主办,纺织之光科技教育基金会协办的“纺织之光”2019年度中国纺织工业联合会科技教育奖励大会在庄严的人民大会堂隆重召开。

中国纺织工业联合会党委书记兼秘书长高勇,会长孙瑞哲,原会长杜钰洲、王天凯,副会长夏令敏,党委副书记陈伟康,纪委书记王久新,副会长徐迎新、陈大鹏、李陵申、端小平、杨兆华、孙淮滨,原副会长陈树津,中纺联副秘书长、纺织之光科技教育基金会理事长叶志民,中纺联副秘书长、科技发展部主任、纺织之光科技教育基金会副理事长彭燕丽,中纺联纪委副书记、人力资源部主任孙晓音,中国纺织服装教育学会常务副会长、纺织之光科技教育基金会副理事长倪阳生,常州市桑麻教育基金会副理事长、香港查氏纺织集团董事王羽盛等领导以及中纺联各部门、各专业协会领导,地方行业协会领导,纺织之光科技教育基金会理事以及本次会议表彰的科技工作者、企业家、院校教师与学生获奖代表及媒体嘉宾600余人出席了大会。

会议由夏令敏主持。

端小平宣读了国家科学技术奖励办公室副主任高洪善对本次大会的致辞。

李陵申在会上介绍了2019年度中国纺织工业联合会科技教育奖的基本情况。

他谈到,为更好适应国家科技体制与科技奖励改革新形势,鼓励原创性、颠覆性技术,发挥科技创新的引领作用,进一步提升纺织科技奖质量水平和打造纺织科技奖品牌,2019年度纺织科技奖进行了较大调整,进一步完善了奖项结构。

一是增设了技术发明奖(一、二等奖);二是将“桑麻学者”纳入中纺联科技奖评选序列,更名为特别贡献奖(桑麻学者);三是将科技进步奖三个等级调整为一、二等奖两个等级。

至此,中国纺织工业联合会科学技术奖形成了技术发明奖、科技进步奖和特别贡献奖(桑麻学者)的奖励体系。

2019年,纺织科技奖共授技术发明奖6项,其中一等奖2项,二等奖4项;科技进步奖77项,其中一等奖15项,二等奖62项;特别贡献奖(桑麻学者)4人。

今年科技奖的授奖比例大幅下调,仅为48%,大大低于往年的60%左右,“含金量”得到明显提升。

芳香族聚砜酰胺纤维的制造方法

芳香族聚砜酰胺纤维的制造方法

芳香族聚砜酰胺纤维的制造方法
芳香族聚酰胺纤维是一种高强、高模的合成纤维,通常有很好的耐热和耐化学性能,可广泛应用于高端热防护、防护服、高压电线和航空航天工业等领域。

以下是芳香族聚酰胺纤维的制造方法:
1. 原材料准备:
将苯、氯苯、对二甲苯等芳香族化合物与草酸或苯二甲酸、对苯二甲酸等二酸在适当的量和比例下混合好,加入适量的溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺等),经过搅拌、脱气等处理后,得到聚酰胺前驱体溶液。

2. 聚合:
将前驱体溶液注入高压釜中,在高温高压下进行聚合反应。

通常采用温度为250-320℃,压力为10-30 MPa的条件,反应时间需要数个小时。

3. 凝固:
将聚合后的溶液通过减压、喷雾、拉伸等方法使其凝固成丝、膜等形态。

4. 后处理:
对凝固好的丝或膜进行去溶剂、清洗、拉伸、干燥等后处理,得到最终的芳香族聚酰胺纤维。

对位芳纶纤维

对位芳纶纤维

概述对位芳纶纤维生产工艺开发与应用一、前言对位芳纶简称对位芳香族聚酰胺纤维,其中的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维,由于PPTA表现出溶致液晶性,是一种重要的主链型高分子液晶。

高分子液晶的工业化是以对位芳纶的另一个差别化产品是浆粕纤维(PPTA-pulp)。

它具有长度短(小于等于4mm)、毛羽丰富、长径比高、比表面积大(可达7-9m2/g)等优点,可以更好地分散于基体中制成性能优良的各向同性复合材料,其良好的耐热性、耐腐蚀性和好的机械性能,在摩擦密封复合材料(代替石棉)中得到了更好的应用。

某些国家浆粕的应用高达芳纶用量的96%。

二、对位芳纶的发展历史美国杜邦公司1972年投产的PPTA纤维(商品名Kevlar)系列为先导的。

该纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、耐大多数有机溶剂腐蚀的特性,且Kevlar纤维尺寸稳定性也非常好。

因此,对位芳纶的特点使得它在航天工业、轮船、帘子线、通信电缆及增强复合材料等方面得到了广泛的应用。

我国的清华大学、东华大学、晨光化工研究院、上海合成纤维研究所及巴陵石化有限责任公司等单位先后开展过PPTA的合成及纺丝研究工作。

"七五"期间,国家在南通投资兴建了30吨/年的PPTA合成中试装置,但由于存在一些技术上的问题,已于1991年停运。

最近几年来,广东新会已开始试产PPTA纤维,设计能力为500 吨/年,仍采用国外相近的传统生产方法,但其产品的性能及价格明显不如美国杜邦的Kevlar纤维,最近几年来仍处于中试阶段但对位芳纶由于一些关键的技术问题没有解决,仍没有实现国产化。

加快其开发及产业化步伐,已成为促进我国国防军工及相关产业快速发展的迫切需要。

从对位芳纶的历史价格趋势观察获悉:自对位芳纶问世以来,其价格呈现戏剧性的变化。

最初,Kevlar芳纶价格高达100﹩/kg,随着产量增加其价格逐渐下降,1978年降到25-45﹩/kg。

90年代初,荷兰AKZO公司推出对位芳纶Twaron,竞争加剧导致对位芳纶价格下降,最低时降到约15﹩/kg,被认为是无法投资盈利的水平。

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大规模生产芳香聚酰胺纤维的关键技术是材料科学领域的重要研发领域。

芳香聚酰胺纤维(英語:Aromatic polyamide fibers),又称
芳香纤维,是一类以高强度,耐热性,低易燃性而闻名的合成纤维。

它们被广泛用于需要特殊机械特性的应用,如弹道和耐切割的机体装甲,航空航天组件,以及高性能的工业材料。

芳香聚酰胺纤维的大规模生产涉及若干关键的技术挑战,包括聚合物
合成、旋转、纤维加工和质量控制。

近年来,在应对这些挑战方面取
得了重大进展,提高了制造业的效率、成本效益和产品质量。

开发的一个关键领域是高纯度芳香聚酰胺聚合物的合成。

这涉及仔细
选择和精确控制温度,压力,催化剂浓度等反应条件,以确保所期望
的分子重量,聚合物结构,以及热性能。

采用高性能液相色谱(HPLC)和核磁共振(NMR)光谱学等先进分析技术来监测和优化
聚合过程,形成具有优越机械和热特性的聚合物。

将聚合物溶液转化为连续丝状物的旋转过程一直是研究的重点,以改
善所产生纤维的机械性质和统一性。

脊柱设计,挤压参数,溶剂系统
方面的创新导致了抗拉强度较高,模态,维稳定性的芳香纤维的生产。

开发新的螺旋后处理方法,如伸展和热置,进一步提高了纤维的机械
性能和可处理性。

在纤维加工阶段,旋转、编织和编织技术的进步使得能够生产具有特
制特性的丁香织物,如高灵活性、防磨和化学稳定性。

这些织物被广
泛应用,从防护服和轮胎加固到结构工程和汽车组件的复合材料。


压织物特性的定制能力扩大了其在新兴市场的使用,例如运动设备、
过滤材料和电子设备。

还制定了质量控制和测试方法,以确保大规模生产的一致性和可靠性。

采用非破坏性评价技术,如超声波测试和红外光谱学,来评估芳香纤
维和织物的完整性和性能。

先进的机械测试,如抗拉强度测试和撞击
测试,提供了材料强度,模具,硬度的宝贵数据,使制造商能够满足
严格的监管和客户要求。

大规模生产芳香聚酰胺纤维的关键技术包括广泛的学科,包括聚合物
化学、加工工程和质量保证。

研究人员、工程师和制造商之间的持续
创新和协作,使高性能阿拉姆纤维和织物的生产取得了显著进展。


些进步不仅有利于国防和航空航天等传统产业,也为新兴市场开辟了
新的机遇,为多种应用提供了创新的解决方案。

丁香纤维开发的先驱杜邦不断投入研发,改进大规模生产的关键技术。

DuPont通过创新解决方案和战略伙伴关系,扩大了其产品组合以满
足各行业不断变化的需求,显示了先进技术对芳香聚酰胺纤维制造的
影响。

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