纺织词典——芳纶

　　芳纶简介
　　芳纶全称为"聚对苯二甲酰对苯二胺",英文为Aramidfiber（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。
　　生产背景
　　自从石棉被公认为是一种强致癌物质以来，世界许多发达国家已开始禁用石棉及其制品。美国、日本等国先后研制成功各种系列的非石棉垫片材料，产品现已推向全世界市场。随着与国际大环境的不断接轨。非石棉密封材料正为国内各工业部门认可和接收。出于环保和安全生产的考虑，非石棉垫片的工业应用将会越来越广。通常将以非石棉纤维为增强材料、以橡胶为弹性基体的密封垫片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。
　　发展现状
　　芳纶纤维诞生于20世纪60年代末，最初作为宇宙开发材料和重要的战略物资而鲜为人知。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，才逐渐露为人所知。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。
　　从全球来看，全球间位芳纶（1313）产能3.2万吨，供需基本平衡。据智研咨询统计显示：在国内供求关系方面，我国间位芳纶需求约10000吨，而国内总产能为8600吨，产能明显不足。作为国内间位芳纶市场的主导者，泰和新材目前占据了60%以上的市场份额，毛利率基本稳定在35%以上。目前全球对位芳纶产能约6.5万吨，2011年全球对位芳纶需求量在53000吨左右。世界上主要的对位芳纶生产商是美国杜邦和日本帝人，分别具有28600吨和28450吨产能，几乎垄断国际市场。目前我国对位芳纶的年需求量在5000吨以上，全部依赖进口，目前售价在20万元/吨。
　　随着欧美地区开展禁止使用石棉的环境保护运动，芳纶浆粕纤维得到了迅速的发展，逐步取代石棉成为刹车片、离合器片、密封垫的主要材料。此外，它在其他工业领域中也得到了广泛的应用，如光纤防护、高温过滤袋、汽车胶管、轮胎、音响弹波布、动力传送带、运输带、转移印花毯、胶鞋鞋底等方面；在个体防护领域，芳纶可以制成防弹衣、防弹头盔、防弹装甲等、消防服、消防面罩、军警作训服、防切割手套等；在民用领域，芳纶可以做成飞机、汽车、高铁的阻燃内饰及织物，可以制成防火毯、逃生绳、阻燃窗帘、床罩、睡衣、桌布、围裙、微波炉手套等。芳纶还能做成芳纶纸，用于电机、变压器、电子电器的绝缘，还可进一步加工成蜂窝结构材料，用于飞机、游艇、高铁、动车的次受件。
　　芳纶特点
　　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。纽士达®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。纽士达®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。纽士达®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1.2×10-2w/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，用纽士达®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。
　　对位芳纶的耐温性能要高于间位芳纶，连续使用温度范围为-196℃～204℃，在560℃高温下不分解、不熔化。对位芳纶最显著的特性是高强度、高模量，其强度大于25克/旦，是优质钢材的5～6倍、玻纤的3倍、高强尼龙工业丝的2倍；模量是优质钢材或玻璃纤维的2～3倍、高强尼龙工业丝的10倍。
　　芳纶浆粕是对芳纶纤维进行表面原纤化处理之后便得到的，其独特的表面结构极大地提高了混合物的抓附力，因此非常适合作为一种增强纤维应用于摩擦及密封产品中。

　　六方特种纤维----芳纶1414浆粕，浅黄色絮花状，呈毛绒状，其毛羽丰富，强度高、尺寸稳定性好，无脆性、耐高温、耐腐蚀、有韧性、收缩率小、耐磨性好、表面积大，能很好的与其它物质结合，是一种补强材料，回潮率为8%，平均长度为2-2.5mm，表面积为8m2/g。而被用作垫片增强材料，具有较好的回弹性能和密封性能，对人体健康及环境无危害，可用作于水、油、烃类和中等强度的酸碱等介质的密封，造出的垫片具有优良的密封性能和抗蠕变松弛性能。
　　事实证明，通常只需添加少于10%的浆粕，得到产品的强度相当于50-60%石棉纤维增强的产品。用于增强摩擦、密封材料等制成品，可作为石棉的替代品用于摩擦密封材料，高性能耐热绝缘纸以及增强复合材料。
　　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，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%。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
　　分类
　　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）。
　　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，日本帝人公司的Twaron、Technora纤维，烟台泰和新材的Taparan（泰普龙）纤维等。其中，美国杜邦、日本帝人的产能均为3万吨左右，在对位芳纶市场中处于垄断地位；烟台泰和新材于2011年实现了对位芳纶的商业化运营，在国产对位芳纶的商业化运营中走在全国前列。
　　间位芳酰胺纤维的品种有美国杜邦的Nomex、烟台泰和新材的Tametar（泰美达）、日本帝人的Conex等。

　　杜邦和烟台泰和新材是全球间位芳纶竞争的主要参与者，两者都能生产工业用本白短纤、服装用可染短纤、色丝、长丝、芳纶纸等，产品性能比较接近，差异化程度也不相上下，在环境保护、安全防护、工业、电子电器、复合材料等领域展开了广泛的竞争。
　　由于国外技术封锁等原因，我国芳纶的生产和应用起步较晚。2004年，烟台氨纶（现改名泰和新材）实现了间位芳纶的产业化生产，并逐步发展成为全球第二大间位芳纶供应商，极大推动了芳纶在国内市场的应用和发展；2011年，泰和新材实现对位芳纶的商业化运营，在国产对位芳纶的商业化运营中走在全国前列。目前我国芳纶的发展已提到了议事日程，芳纶被列入“国家鼓励发展的高新技术产品目录”和“十二五战略新兴产业发展规划”，未来几年发展步伐将逐步加快。
　　自20世纪60年代后期以来，已经有多种芳纶问世，并工业化生产。芳纶种类比较多，其划分的方法也有多种。
　　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。
　　第二种命名方法也是根据结构划分，如对位就是苯环上的14位置，间位就是苯环上的13位置，如芳纶14的就是对氨基苯甲酸苯环上1、4位置的连接，芳纶1414就是前面所说的对位芳纶，芳纶1313就是前面所说的间位芳纶。
　　第三种命名方法就是根据聚合单体的种数，如前面所说的芳纶14又叫芳纶I型，芳纶1414和芳纶1313又叫芳纶II型。当在对苯二甲酸和对苯二胺、间苯二甲酸和间苯二胺等常见结构加入第三单元单体如4，4’-二氨基二苯醚、5（6）-胺基-2-（4-胺基苯基）苯并咪唑等得到的芳纶可称为芳纶III型。当第三单元单体为杂环结构时，人们还常称之为杂环芳纶
　　行业发展报告
　　《2012年全球及中国芳纶纤维产业深度研究报告》是芳纶纤维领域专业和全面的深度研究报告，报告首先介绍了芳纶纤维的定义、分类、产值及应用等数据，然后介绍了芳纶纤维的产业链结构、市场现状和趋势以及当前的政策等，并介绍了芳纶纤维的产品参数、制造工艺、成本分析、设备物料和技术趋势等，然后分全球和中国两个方面介绍了2009-2013年芳纶纤维的产能、产量、企业市场份额等，并介绍2009-2013年芳纶纤维企业的产能产量利用率、中国占全球的比例以及全球、中国的供需关系、缺口、成本、价格、利润率、进出口消费量等。接着详述了全球主要的16家芳纶纤维的企业的公司全称、网站、公司性质、主要股东、成立时间、管理团队及背景、产品或者服务、客户或者产品应用、历史或者市场地位、扩大计划和各个企业的产值、产量、成本、价格、利润率等详细数据，最后以投资建设3000吨差别化间位芳纶工程项目投资为例子作可行性分析。