芳砜纶的性能及其应用

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ｌ——表面层；２——防水透气层；３——阻燃隔热层；４——舒适层。 图１消防服的面料结构
由于芳砜纶没有熔点，在４００。ｃ以上高温下分解，但 不熔融、不收缩或仅呈微小收缩；离焰后立即自熄．无阴 燃或余燃现象，适于耐温要求最高的防火外层布以及成毡 后做隔热层．也可制做消防人员其它用品如内衣、头盔、鞋 靴、手套。除阻燃性外，所有消防服装还应具有抗切割性、 抗穿刺性、不妨碍行动自由、防水、合身、质轻和耐用等 性能，芳砜纶利用其本身的优良性质．再适当与其它纤维 混纺或后整理即可满足以上提及的各种需要。
万方数据
纺织导报ｃｈｉｎａ Ｔｅｘｔｊｌｅ Ｌｅａｄｅｒ．２００５ Ｎｏ．１ ，９
情况下芳纶１３１３不可染，只有在加入一种有毒载体后可勉 强上色，ＤｕＰｏｎｔ为此开发了有色纤维，不但色彩较少，而 且价格非常昂贵，这严重制约了它在防护服上的应用。而 芳砜纶在常用的高温高压条件下即可染色，面料的后整理 成本较低，在防护服领域应用十分适合。 ２芳砜纶的应用
在我国的军需装备中，有机耐高温纤维的用量很大， 主要用于特种作战部队的耐高温阻燃迷彩作战服、防护服、 空军抗荷服、代偿服、抗浸服等。军队制服，如坦克等战 车制服、飞行制服、舰艇制服等．都需大量采用有机耐高 温纤维。
自从芳砜纶诞生后，我们研制出了新一代抗燃纤维织 物，这些织物可用于制作特种军服、飞行员通风服、阻燃 高空代偿服等。根据阻燃高空代偿服的试用情况，认为服 装采用阻燃材料，防火性能好，保证飞行安全；穿着舒适， 适体性好ｊ具有透气性能ｊ可减少飞行员的体力消耗。
的研究开发的促进作用将是无法估量的。卿
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芳砜纶具有较强的抗酸性和较好的稳定性。其纤维经 ８０。ｃ、３０％浓度的硫酸、盐酸、硝酸处理后，除硝酸使 纤维强力稍有下降，其余均无明显影响。在同样温度下，用 ２０％浓度的Ｎａ０Ｈ水溶液处理后，其纤维强力损失６０％ 以上。在抗有机溶剂方面，除了几种强极性溶剂以外，如 ＤＭＡｃ、ＤＭＦ、ＤＭｓ０、六磷胺、Ｎ一甲基砒咯烷酮和浓硫 酸，一般在常温下，对各种化学物均能保持良好的稳定性。 １．６抗辐射性能
【１ ｌ】Ｇａｒｙ Ｂｏｗｌｉｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ Ｄｅｖｅｌｏｐ Ｎａｍｒａｌ Ｂａｎｄａｇｅｓ ｆｒｏｍ Ｆｉｂｒ－
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从重要战略物资和产业新材料核心技术的角度出发， 发展有机耐高温纤维迫在眉睫．已列入国家“十五”科技 产业重点领域指南。在国家有关部门的支持下，国内首创 并拥有自主知识产权的芳砜纶现代化中试生产线将很快建 成并投产。芳砜纶作为高科技的基础材料，随后将进行产 业化，上千吨级规模，最终形成并推动以芳砜纶原料为龙 头，从原料到复合高性能材料的高科技产业链的发展。 １芳砜纶的性能
［９］杨英惠．用于骨折修复的纳米纤维材料【Ｊ］．现代材料动态，
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Ｓ眦一Ｔｈｅ ｔｉｃｓ 【Ａ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ
性等，并从防护制品、高温过滤材料、电绝缘材料、蜂窝结构材料、摩擦密封材
料等角度阐释了芳矾纶的应用领域。
关键词：芳砜纶；耐高温纤维；纤维性能；应用
中图分类号：Ｔｓ １０２．５２７．５
文献标识码：Ａ
文章编号：１００３—３０２５（２００５）０１—００１８一０５
上海市纺织科学研究院汪晓峰张玉华
表１ 芳砜纶的耐热性能及其与同类产品的比较
［７】ｃｈａｒｌｅｓ Ｈｅｓｃｈｍｅｙｅｒ．Ｆｉｂｅｒ ＩＩｌｎｏｖａｔｉｏｎ Ｋｅｙ ｔｏ ｓｕｃｃｅｓｓ ａｔ Ｈｉｌｌｓ
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由表ｌ可见，芳砜纶在２５０℃和３００。ｃ时的强度保持 率分别为７０％、５０％．比芳纶１３１３高５～１０个百分点， 即使在３５０℃的高温下．依然保持３８％的强度，而此时 芳纶１３１３已遭破坏。芳砜纶在２５０℃和３００℃热空气中 处理１００ ｈ后的强度保持率分别为９０％和８０％，而在相 同条件下芳纶１３１３仅７８％和６０％。可见，芳砜纶的耐热 性和热稳定性优于芳纶１３１３，它可在２５０。ｃ的温度下长期 使用。
芳砜纶具有较好的耐辐射稳定性。在Ｃｏ ６０丙种射线 照射下。纤维经５×１０ ６～１×１０ ７ ｒａｄ的剂量辐照后． 强力、伸长均无明显变化：在１×１０ ８ ｒａｄ时，强力稍有 下降；而在ｌ×１０ ９ ｒａｄ时，纤维强力显著下降．且纤维 色泽也发生明显变化。 １．７染色性能
与Ｎｏｍｅｘ＠相比，芳砜纶具有良好的染色性能。一般
芳砜纶具有良好的电绝缘性能。芳砜纶绝缘纸（以 ０．１４３ ｍｍ为例），绝缘电阻ｐ，＝４．４９×１０”Ｑ·ｃｍ，ｐ。＝ ６．０４×１０１２ Ｑ·ｃｍ：击穿电压２．９ ｋＶ，击穿电压强度 １９．５９ ｋＶ／ｍｍ，铜管击穿电压２．１２ ｋＶ；介电常数￡＝ １．７９，介电损失正切ｔ９６＝０．１８。 １．５化学稳定性
芳砜纶具有良好的阻燃性。纤维在燃烧时不熔融、不
表２芳砜纶的限氧指数（ＬＤ，）及其比较
收缩或很少收缩，离火焰自熄，极少有阴燃或余燃现象。其 限氧指数在各种纤维中也是很高的（表２）。
芳砜纶和芳纶１３１３都属难燃纤维，但芳砜纶的ＬＤ，值 高达３３，比芳纶１３１３高５个百分点，阻燃性更佳。 １．４电绝缘性能
作者简介：汪晓峰，男，１９７１生，高工，上海，２０００８２
万方数据 雾嚣 纺织导报ｃｈｉｎａ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｌｅａｄｅｒ．２００５ Ｎｏ．１
芳砜纶的性能及其应用
摘要：芳矾纶是我国自行研究开发的芳香族聚酰胺类耐高温纤维。文章介绍了芳
矾纶的一些主要性能ｉ如耐热性、热稳定性、高温尺寸稳定性、阻燃性、电绝缘
散性差、易凝聚。纳米材料比表面积大，表面活性大．极 易凝结，难以固体形式存在．目前一般以液相的形式存在 于胶体或其它液体中，因此纳米材料在应用过程中首先要 解决的问题是载体的问题。随着纳米材料制备合成技术的 不断发展和纳米材料基础理论的日趋完善，纳米纤维的应 用将遍及纺织等工业的各个领域．它对纺织品及其它领域
Ｂｏｓｔｏｎ．２００３．
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Ｅｌｅｃ仰ｓｐｕｎ Ｎａｎｏ胁ｅｒｓ［Ｊ】．Ｍａｔｅｄａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４， １９
（１）：２０一２７．
芳砜纶是上海市纺织科学研究院和上海市合成纤维研 究所共同研究和生产的一种高性能合成纤维，属于芳香族 聚酰胺类耐高温材料。它的问世填补了我园耐２５０。ｃ等级 合成纤维的空白。芳砜纶在国防军工和现代工业上有着重 要的用途．是我国急需的高科技纤维。目前，类似的纤维 只有少数几个发达国家才能生产．是国家科技水平和实力 的象征。
Ｉｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌ ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ
Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｃ］．ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ，２００４．
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芳砜纶属于对位芳纶系列，学名为聚苯砜对苯二甲酰 胺纤维，具有优良的耐热性、热稳定性、高温尺寸稳定性、 阻燃性、电绝缘性及抗辐射性．同时具有良好的物理机械 性能、化学稳定性和染色性。 １．１耐热性能和热稳定性
我国科技人员在研制芳砜纶时，改变了国际上其它公 司所采用的以问苯二胺为第２单体的传统工艺路线，创造 性地引入了对苯结构和砜基，使酰胺基和砜基相互连接对 位苯基和问位苯基构成线型大分子。由于大分子链上存在 强吸电子的砜基基团，通过苯环的双键共轭作用，使这种 分子结构比Ｎｏｍｅｘ＠具有更优异的耐热性、热稳定性与抗 热氧化性能（表１）。Ｎｏｍｅｘ＠是美国ＤｕＰｏｎｔ（杜邦）公司 生产的间位芳香族聚酰胺纤维（简称芳纶１３１３）的商品名， 其生产技术和生产规模居于世界领先．在全球有机耐高温 纤维市场上占垄断地位。
芳砜纶的加工性能良好，可用普通设备加工成纱线、 机织布、针织布、非织造布和绝缘纸等。其产品主要用于 防护制品、过滤材料、电绝缘材料、摩擦密封材料和其它 工业织物。 ２．１ 防护制品
采用芳砜纶特种纤维加工而成的面料、服装．具有永 久的防火隔热功能，在高温高湿等恶劣气候条件下始终能 保持足够的强度和服用性能遇火及高温下不会产生融滴， 面料尺寸稳定，不会强烈收缩或破裂；具有耐磨损、抗撕 裂、重量轻和穿着舒适等综合特性。因此，芳砜纶新型防 护制品不仅可作为特种军服被大量使用，更被广泛使用于 各类宇航服、消防服、警用镇暴服、赛车服、石油化工防 火工作服、森林工作服和电工服等众多行业的专业服装及 其配套产品，同时也在宾馆用纺织品及救生通道、防火毯、 防火手套、儿童睡衣及床上用品等一般民用市场上占据一 席之地。 ２．１．１特种军服
【３】梅滨，王晓兰．纳米材料的应用与进展［Ｊ】．煤炭技术， ２００２，２１（１２）：３—７．
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阻燃耐高温纤维材料在国防领域占有重要地位。芳砜 纶在军队防护服中的成功应用展现了其广阔的市场前景。 随着我国经济的不断发展和我军装备能力的不断提高，高 性能阻燃纤维的需求亦不断增加，届时芳砜纶定能做出自 己的贡献。 ２．１．２专业服装及其配套产品
１）消防服
在各类阻燃防护制品中．消防人员的成套防护服理所 当然地受到特别重视。根据美国ＮＦＰＡ—１９７１～２０００标准 及欧洲ＥＮ一４６９标准和国家消防灭火防护服新标准，消防 服由４层组成（图１），即：表面层、防水透气层、阻燃隔 热层、舒适层。
１．２高温尺寸稳定性 芳纶１３１３的致命缺点是高温尺寸稳定性较差，它的沸
水收缩率为３％．在３００℃热空气中的收缩率高达８％， 而芳砜纶在相同条件下的热收缩率分别为０．５％～１％和 ２％，其高温尺寸稳定性比芳纶１３１３好得多。在制备消防 服和特种军服时．采用ＤｕＰｏｎｔ Ｎｏｍｅｘ＠纤维时，往往要加 入另一种价格更贵的低收缩纤维，以保持受热时服装平整， 而芳砜纶则无须添加其它组分。 １．３阻燃性