高科技特种纤维―芳纶

   芳纶纤维诞生于20世纪60年代末,初作为宇宙开发材料和重要的战略物资而秘不示人,平添了许多神秘色彩。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,才逐渐露出庐山真颜。
    芳纶的全称是“芳香族聚酰胺纤维”(英文名Aramid fibers),是一类新型的特种用途合成材料。因为构成纤维的高聚物长链分子中含有酰胺基,所以与锦纶一样,同属于聚酰胺类纤维。但不同的是,构成锦纶的高聚物大分子中连接酰胺基的是脂肪链,而芳香族聚酰胺纤维中连接酰胺基的是芳香环或芳香环的衍生物,所以把这类纤维统称为芳香族聚酰胺纤维,简称芳纶。
    由于芳香基取代了脂肪基,分子链的柔性减小而刚性增强,反映在纤维性能方面,其耐热性和初始模量都显著增大,所以芳香族聚酰胺纤维是目前有机耐高温纤维中的主要类别。其中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,我国命之为芳纶1313;一是分子链排列呈直线状的对位芳纶纤维,我国命之为芳纶1414。两者化学结构相似,但性能差异却很大,应用领域各有不同:芳纶1313以其出色的耐高温绝缘性,成为高品质功能性纤维,而芳纶1414极好的金属特性使之在高性能纤维中占据着重要核心地位。

1 防火纤维―芳纶1313

    芳纶1313早由美国杜邦公司研制成功,并于1967年实现了工业化生产,产品注册为Nomex®(诺美克斯)。这是一种柔软洁白、纤细蓬松、富有光泽的纤维,外观与普通化纤并无二致,却集众长于一身拥有超乎寻常的“特异功能”:
    持久的热稳定性。芳纶1313突出的特点就是耐高温性能好,可在220℃高温下长期使用而不老化,其电气性能与机械性能的有效性可保持10年之久,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℃高温中也不会收缩、脆化、软化或者融熔,只在370℃以上的强温下才开始分解,400℃左右开始碳化,如此高的热稳定性在目前有机耐温纤维中是绝无仅有的。
    骄人的阻燃性。我们知道,材料在空气中燃烧所需氧气体积的百分比叫做极限氧指数,极限氧指数越大,其阻燃性能就越好。通常空气中氧气含量为21%而芳纶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,有自熄性。这种源于本身分子结构的固有特性使芳纶1313永久阻燃,因此有“防火纤维”之美称。
    极佳的电绝缘性。芳纶1313介电常数很低,固有的介电强度使其在高温、低温、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/