产业用纤维材料类型与作用
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胺纤维的需求量在迅速增长。
芳纶纤维的发展简史
年代 公司
发展简史
1951 杜邦 Flory发明低温溶液聚合法
1953 杜邦 Morgan开发全芳香族聚酰胺系低温溶液聚合法
1960 杜邦 开始开发间位全芳香族聚酰胺纤维Nonex(HT-1)
1965 杜邦 Kwolek发明液晶纺丝法，开始研究对位系
全芳香族聚 酰胺纤维（PBA）
上市。 ——1972年，杜邦公司又推出Kevlar纤维，即芳纶 1414。为了与三大合成纤维的脂肪聚酰胺即尼龙相 区别，美国联邦通商委员会于1974年把全芳香族聚 酰胺命名为芳香族聚酰胺纤维(Aramid)。 ——ISO2076—1977（E）对芳香族聚酰胺定义为： “由酰胺键连接的由芳香族基团组成的合成线型高 分子，其酰胺键的85%以上与两个芳香族基直接结 合者，亦包括酰胺键的50%以下被酰亚胺键置换
1.5~2.4 1.5
2.0~3.5
200~300 250 70~90 200 106 71
1.80 4.0 2.5 7.8 4.5 2.7
825 1600
一、芳香族聚酰胺纤维
芳纶纤维的应用领域示意图
1、定义
——芳香族聚酰胺纤维即芳纶 ——1960年由美国杜邦公司研制出的一种新型化学 纤维—Nomex（HT-1）。Nomex即芳纶1313在1967年
1967 杜邦 Nomex上市，用于纤维和造纸
1968 杜邦 开始研究对位系全芳香族聚酰胺纤维（PPTA）
1969 杜邦 对位系全芳香族聚酰胺“纤维—B（PBA）”公布
1970 杜邦 发明干式纺丝法
1971 帝人 间位系全芳香族聚酰胺纤维（Conex）上市
1972 杜邦 对位系全芳香族聚酰胺纤维“Kevlar（PPTA）”上市
1.40 1.58 1.59 1.43 0.98 0.97 1.32 1.18 1.80
270 600（d） 650（d） 450（d） 140 140 245（d） 230（d）
Torayca 氧化铝纤维 玻璃纤维 Gevetex 钢纤维 钛合金纤维 铝合金纤维
3~7 1.5~2.9 2~3.5
2.8 1.2 0.6
产业用纤维材料类型 和作用
第二节 产业用高性能纤维
分类
有机纤维 无机纤维 金属纤维
刚性链 柔性类
全芳香族聚酰胺纤维
全芳香族聚酯纤维（例
芳香杂环类纤维（例如
高强、高模聚乙烯纤维
高强聚乙烯醇纤维
高强聚丙烯腈纤维
1974 FTC 全芳香族聚酰胺纤维正式命名为“Aramid”
1974 帝人 对位系全芳香族聚酰胺纤维（HM--50）申请专利
1979 恩卡 对位系全芳香族聚酰胺纤维工业化(Arenka)，
后改称“Twalon”
1982 杜邦 建成Kevlar2000吨/年生产线
1984 东丽 与杜邦合作，在日本开始销售
——有机和无机高性能纤维耐腐蚀。
不足： ——不耐太空环境中温度的急剧 变化； ——真空下耐发射性辐照较差； ——耐超低温性较差。 ——目前，高性能纤维的商品种 类很多，性能差异很大，价格差 异也很大，有些纤维购买渠道还
不畅通等。
表
各种高性能纤维的基本性能
纤维种类 商品名 强度（GPa） 伸 长（%） 模 量（GPa）密 度（g/cm3）熔点（℃）
其它
碳纤维
氧化铝纤维
碳化硅纤维
高强度玻璃纤维
其它
对位型 PPTA 纤维（例如 Kevlardeng 等）
间位型
MPIA 纤维（例如
Meta max)
如 Vectran 、 Ekonol 等）
PBO 、 PBI 等）
优点 ——极高的机械性能。高强度，高弹性模 量。纤维材料的进步使得制造先进复合材 料成为了可能。 ——高性能纤维具有耐高温性，具有高温 下尺寸稳定性，热收缩率很低，因此在耐 热防护材料上有特殊用途。 ——高性能纤维的另一优点是密度低。有 利于制品的轻量化。 ——有机高性能纤维加工简便，容易成型。
4、性能特征
结构的不同使芳纶具有极高的拉伸强度 （仅次于玻璃纤维、石墨纤维和FBI纤维） 和耐热性，具有固有的阻燃性以及优异的 耐干热性和良好的韧性，芳纶纤维的相对 密度大于锦纶但小于棉纤维，其开发的初 衷是用于航天，但现在已广泛用于消费纺 织品和产业用纺织品。
芳纶1313——耐高温纤维 ——机械性质：强度较高。在通常情况下， 强度为48.4cN/tex，断裂伸长率为17%。 ——纤维密度：为1.38g/cm3。 ——热学性质：芳纶1313具有良好的耐热 性，其耐腐蚀性和防燃性。如在260℃的高 温下连续使用1000h，其强度仍能保持原强 度的65%；在300℃的高温下连续使用一周， 仍可保持原强度的50%。 ——化学性能：具有良好的耐碱性，耐酸 性好于锦纶，具有良好的耐有机溶剂、漂
1985 帝人 HM—50工业化
3、结构特征
——芳纶是一种新型的合成纤维，它和聚酰胺纤 维一样，在构成纤维的高聚物长链分子中含有酰 胺基 —CO—NH—，因此其属于聚酰胺纤维。 ——但其又不同于普通的聚酰胺纤维，其构成纤 维的大分子长链中，连接酰胺基间的是芳香环或 其衍生物，所以把这类纤维统称为芳香族聚酰胺 纤维，简称芳纶。 ——芳纶在化学结构上与锦纶类相似，都含酰胺 基团，它们的区别在于分隔基团的不同。
0.38
高强聚乙烯 Dyneema 3.4
Spectra 3.5，
高强聚乙烯醇Kuraion#7901 2.1
高强聚丙烯腈
2.4
碳纤维 Pyrofil
1.9~3.5
3.7 1.4 2.5 25~30 2.0 2.5 4.9 7.8 0.4~1.2
69 250 280 5.7 160 156 46
28 300~500
源自文库
对位芳香族聚酰胺Kevlar 2.8 间位芳香族聚酰胺Metamax0.5~0.8 芳香族聚酯 Ekonol 4.1
2.4 35~50 3.1
132 6.7~9.8
134
1.44 1.38 1.40
560（d） 430（d） 380
Vectran 2.8
芳香杂环类纤维 PBZT 4.2
PBO
5.5
PBI
者。”
2、发展
——1951年，美国杜邦公司Flory发明低温溶液 聚合法，无意制造出Nomex。1967年帝人的Conex 上市。此后，世界各发达国家竟相研制生产芳香 族聚酰胺纤维，使世界对位芳香族聚酰胺纤维的 年产量达到3万吨，间位芳香族聚酰胺纤维的年 产量达到1万吨。其生产能力最大的是杜邦公司 于1993年在西班牙建的厂。近年来，芳香族聚酰
芳纶纤维的发展简史
年代 公司
发展简史
1951 杜邦 Flory发明低温溶液聚合法
1953 杜邦 Morgan开发全芳香族聚酰胺系低温溶液聚合法
1960 杜邦 开始开发间位全芳香族聚酰胺纤维Nonex(HT-1)
1965 杜邦 Kwolek发明液晶纺丝法，开始研究对位系
全芳香族聚 酰胺纤维（PBA）
上市。 ——1972年，杜邦公司又推出Kevlar纤维，即芳纶 1414。为了与三大合成纤维的脂肪聚酰胺即尼龙相 区别，美国联邦通商委员会于1974年把全芳香族聚 酰胺命名为芳香族聚酰胺纤维(Aramid)。 ——ISO2076—1977（E）对芳香族聚酰胺定义为： “由酰胺键连接的由芳香族基团组成的合成线型高 分子，其酰胺键的85%以上与两个芳香族基直接结 合者，亦包括酰胺键的50%以下被酰亚胺键置换
1.5~2.4 1.5
2.0~3.5
200~300 250 70~90 200 106 71
1.80 4.0 2.5 7.8 4.5 2.7
825 1600
一、芳香族聚酰胺纤维
芳纶纤维的应用领域示意图
1、定义
——芳香族聚酰胺纤维即芳纶 ——1960年由美国杜邦公司研制出的一种新型化学 纤维—Nomex（HT-1）。Nomex即芳纶1313在1967年
1967 杜邦 Nomex上市，用于纤维和造纸
1968 杜邦 开始研究对位系全芳香族聚酰胺纤维（PPTA）
1969 杜邦 对位系全芳香族聚酰胺“纤维—B（PBA）”公布
1970 杜邦 发明干式纺丝法
1971 帝人 间位系全芳香族聚酰胺纤维（Conex）上市
1972 杜邦 对位系全芳香族聚酰胺纤维“Kevlar（PPTA）”上市
1.40 1.58 1.59 1.43 0.98 0.97 1.32 1.18 1.80
270 600（d） 650（d） 450（d） 140 140 245（d） 230（d）
Torayca 氧化铝纤维 玻璃纤维 Gevetex 钢纤维 钛合金纤维 铝合金纤维
3~7 1.5~2.9 2~3.5
2.8 1.2 0.6
产业用纤维材料类型 和作用
第二节 产业用高性能纤维
分类
有机纤维 无机纤维 金属纤维
刚性链 柔性类
全芳香族聚酰胺纤维
全芳香族聚酯纤维（例
芳香杂环类纤维（例如
高强、高模聚乙烯纤维
高强聚乙烯醇纤维
高强聚丙烯腈纤维
1974 FTC 全芳香族聚酰胺纤维正式命名为“Aramid”
1974 帝人 对位系全芳香族聚酰胺纤维（HM--50）申请专利
1979 恩卡 对位系全芳香族聚酰胺纤维工业化(Arenka)，
后改称“Twalon”
1982 杜邦 建成Kevlar2000吨/年生产线
1984 东丽 与杜邦合作，在日本开始销售
——有机和无机高性能纤维耐腐蚀。
不足： ——不耐太空环境中温度的急剧 变化； ——真空下耐发射性辐照较差； ——耐超低温性较差。 ——目前，高性能纤维的商品种 类很多，性能差异很大，价格差 异也很大，有些纤维购买渠道还
不畅通等。
表
各种高性能纤维的基本性能
纤维种类 商品名 强度（GPa） 伸 长（%） 模 量（GPa）密 度（g/cm3）熔点（℃）
其它
碳纤维
氧化铝纤维
碳化硅纤维
高强度玻璃纤维
其它
对位型 PPTA 纤维（例如 Kevlardeng 等）
间位型
MPIA 纤维（例如
Meta max)
如 Vectran 、 Ekonol 等）
PBO 、 PBI 等）
优点 ——极高的机械性能。高强度，高弹性模 量。纤维材料的进步使得制造先进复合材 料成为了可能。 ——高性能纤维具有耐高温性，具有高温 下尺寸稳定性，热收缩率很低，因此在耐 热防护材料上有特殊用途。 ——高性能纤维的另一优点是密度低。有 利于制品的轻量化。 ——有机高性能纤维加工简便，容易成型。
4、性能特征
结构的不同使芳纶具有极高的拉伸强度 （仅次于玻璃纤维、石墨纤维和FBI纤维） 和耐热性，具有固有的阻燃性以及优异的 耐干热性和良好的韧性，芳纶纤维的相对 密度大于锦纶但小于棉纤维，其开发的初 衷是用于航天，但现在已广泛用于消费纺 织品和产业用纺织品。
芳纶1313——耐高温纤维 ——机械性质：强度较高。在通常情况下， 强度为48.4cN/tex，断裂伸长率为17%。 ——纤维密度：为1.38g/cm3。 ——热学性质：芳纶1313具有良好的耐热 性，其耐腐蚀性和防燃性。如在260℃的高 温下连续使用1000h，其强度仍能保持原强 度的65%；在300℃的高温下连续使用一周， 仍可保持原强度的50%。 ——化学性能：具有良好的耐碱性，耐酸 性好于锦纶，具有良好的耐有机溶剂、漂
1985 帝人 HM—50工业化
3、结构特征
——芳纶是一种新型的合成纤维，它和聚酰胺纤 维一样，在构成纤维的高聚物长链分子中含有酰 胺基 —CO—NH—，因此其属于聚酰胺纤维。 ——但其又不同于普通的聚酰胺纤维，其构成纤 维的大分子长链中，连接酰胺基间的是芳香环或 其衍生物，所以把这类纤维统称为芳香族聚酰胺 纤维，简称芳纶。 ——芳纶在化学结构上与锦纶类相似，都含酰胺 基团，它们的区别在于分隔基团的不同。
0.38
高强聚乙烯 Dyneema 3.4
Spectra 3.5，
高强聚乙烯醇Kuraion#7901 2.1
高强聚丙烯腈
2.4
碳纤维 Pyrofil
1.9~3.5
3.7 1.4 2.5 25~30 2.0 2.5 4.9 7.8 0.4~1.2
69 250 280 5.7 160 156 46
28 300~500
源自文库
对位芳香族聚酰胺Kevlar 2.8 间位芳香族聚酰胺Metamax0.5~0.8 芳香族聚酯 Ekonol 4.1
2.4 35~50 3.1
132 6.7~9.8
134
1.44 1.38 1.40
560（d） 430（d） 380
Vectran 2.8
芳香杂环类纤维 PBZT 4.2
PBO
5.5
PBI
者。”
2、发展
——1951年，美国杜邦公司Flory发明低温溶液 聚合法，无意制造出Nomex。1967年帝人的Conex 上市。此后，世界各发达国家竟相研制生产芳香 族聚酰胺纤维，使世界对位芳香族聚酰胺纤维的 年产量达到3万吨，间位芳香族聚酰胺纤维的年 产量达到1万吨。其生产能力最大的是杜邦公司 于1993年在西班牙建的厂。近年来，芳香族聚酰