芳纶纤维
芳纶纤维
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（3）应力－应变曲线是一条直线，属于脆性断裂。断裂延伸率 2.5%，高于CF低于GF。
（4）密度小。 Kevlar-49的密度1.45g/cm3，低于GF、CF， 导致较高的比强度。 (5)良好的韧性:分子主链上苯环间仍有柔顺的链节，微纤呈周期 性弯曲，分子间氢键连接，使纤维具有一定的韧性。 (6)各向异性。由子轴向是伸直的分子链，以化学键相连；横向 分子链间仅以氢键作横向联结，使纤维具有各向异性特点，其 横向强度及模量远低于纵向强度及模量。
(3)汽车工业
大量用作橡胶轮胎的帘子线、高压软管、排气管、摩擦材料和刹车片、 三角皮带、同步齿轮带等传动带、大型运输车和冷藏车的车厢。最近广泛 用作清洁能源的天然气的高压气瓶。
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2．防弹制品
(1)硬质防弹装甲板
芳纶复合材料板、
芳纶与金属复合装甲板以及芳纶与陶瓷复合装甲板已
广泛用于防弹装甲车、防弹运炒车、直升飞机防弹板、 战舰装甲防护板。也可用作防弹头盔。
的软质防弹材料，比超高分子量聚乙烯纤维的防弹性
能和耐热性更好。
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3．缆绳方面的应用
芳纶可用作航空航天的降落伞绳、舰船及码头用缆绳、海上油田用支 撑绳、深海系留绳等。也可用作光纤通讯电缆的加强件和复合材料芯杆。
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4．基础设施和建材方面
1、挡土墙加筋； 2、软土地基加筋，均化应力 3、高填方边坡 防护，提高基底稳定性
Kevlar-49化学结构的三个特征： ①含有大量的苯环，内旋转困难，为处于拉伸状态 的刚性伸直链晶体； ②苯环与酰胺键交替排列，全处于对位，规律性好， 对称性好，结晶性好；
芳纶纤维介绍
芳纶芳纶(芳族聚酰胺纤维)可能是最知名的特种纤维，由尼龙而来，且与尼龙极其类似。
芳纶中含5％直接与两个芳香环相连的酰胺键。
著名的品牌，包括杜邦的Nomex和Kevl~，以及日本帝人公司与Kevl~非常相似的Twaron纤维。
Kevl~的强度和模量比传统的高强尼龙纤维，分别高2倍和9倍。
Kevlar能够应用于如下领域：防弹材料、复合材料支撑物，振动延续阻滞物、轮胎增强材料，高应力作业下的机械橡胶布、高强低延伸的绳索。
Nomex与Kevlar在化学组成上不同，它用异酞酰胺取代对酞酰胺，从而获得有优异耐热性的纤维，在高温条件下有优异的性能。
随着芳纶在安全和强力市场领域应用的深入，市场应用将会缓慢增加，但其量不会显著扩大，问题在于产量／价格／利润之间的相互关系。
从Spandex大量上市导致价格下降的经验来看，如果纤维价格下跌20％-50％，纤维的产量将会急剧增加芳纶纤维全称为"聚对苯二甲酰对苯二胺"，英文为Aramid fiber，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。
芳纶的发明:20世纪60年代由美国杜邦（DuPont）公司成功地开发并率先产业化;芳纶的发展:在30多年的时间里，芳纶纤维走过了由军用战略物资向民用物资过渡的历程，价格也降低了将近一半。
现在国外芳纶无论是研发水平还是规模化生产都日趋成熟。
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，荷兰阿克苏诺贝尔（Akzo Nobel）公司（已与帝人合并）的Twaron 纤维，日本帝人公司的Technora纤维及俄罗斯的Terlon纤维等。
芳纶纤维的密度
芳纶纤维的密度芳纶纤维是一种高性能化学纤维，具有很高的强度、刚度和耐热性，被广泛应用于航空、军事、汽车、体育器材等领域。
而如何正确了解芳纶纤维的密度，对于使用者及生产厂家来说也是非常重要的。
一、芳纶纤维是何种材料？芳纶纤维是由聚对苯二甲酸亚胺（para-aramid）或聚间苯二甲酸亚胺（meta-aramid）纺制而成的高性能化学纤维。
由于其诸多优异的性能，在许多领域都有着广泛应用。
例如，在航空、军事领域，它可以作为战术装备和防护材料；在体育用品制造中，它可以用于制作高档球杆、箭杆等；在工业领域中，它可以用于制作高强度绳索、管道等。
芳纶纤维通常由两种聚合物构成，聚对苯二甲酸亚胺和聚间苯二甲酸亚胺。
聚对苯二甲酸亚胺是一种人工合成的聚合物，具有很高的耐热性和耐化学腐蚀性，常用于制作具有高强度和抗撕裂性的纤维材料。
而聚间苯二甲酸亚胺是一种半合成的聚合物，其材料结构与聚对苯二甲酸亚胺非常相似，但又略有不同。
通常用于制作防火、绝缘或棉装等耐热性要求较低的纤维材料。
总之，芳纶纤维是一种非常特殊的化学纤维，具有很多独特的性能和特点，对于其使用者来说，了解其密度是非常重要的。
芳纶纤维的密度是指单位体积的质量，是衡量纤维材料重量的常用指标。
对于纤维材料来说，密度越大，对应的纤维就越厚实、结实。
所以，在选择和使用纤维材料时，密度也是一个非常重要的参数。
芳纶纤维的密度通常在1.44-1.47（g/cm³）之间。
实际上，芳纶纤维的密度在很大程度上取决于该芳纶纤维材料的具体品种和生产厂家。
不同工艺和生产厂家的芳纶纤维密度存在一定的差异。
因此，在购买芳纶纤维产品时，应仔细查看产品规格和相关参数，以确保所购买的产品能够满足相应的使用要求。
最后，芳纶纤维是一种高性能化学纤维，在其制作和使用过程中，密度是一个非常重要的参数。
要想真正了解芳纶纤维的性能和应用，我们需要对芳纶纤维的密度和相关参数有清晰的认识。
芳纶纤维的种类
芳纶纤维的种类
芳纶纤维是一种高性能合成纤维，具有优异的力学性能、耐热性、耐
化学性、耐磨性和阻燃性等特点，被广泛应用于航空航天、军事、汽车、建筑、电子、体育用品等领域。
根据不同的生产工艺和用途，芳
纶纤维可以分为以下几种类型：
1. 聚对苯二甲酰胺纤维（简称Kevlar）
Kevlar是一种由杜邦公司开发的聚对苯二甲酰胺纤维，具有极高的强度、模量和韧性，比钢铁还要轻，是目前世界上最强的合成纤维之一。
Kevlar广泛应用于防弹衣、防刺衣、安全带、轮胎、船舶、航空航天
等领域。
2. 聚苯硫醚纤维（简称PPS）
PPS是一种由日本东丽公司开发的聚苯硫醚纤维，具有优异的耐热性、耐化学性和耐磨性，可在高温、高压、强酸、强碱等恶劣环境下长期
使用。
PPS广泛应用于汽车、电子、电力、化工等领域。
3. 聚苯醚酮纤维（简称PEEK）
PEEK是一种由美国维斯塔公司开发的聚苯醚酮纤维，具有极高的强度、模量和耐热性，可在高温、高压、强酸、强碱等恶劣环境下长期使用。
PEEK广泛应用于航空航天、医疗、电子、汽车等领域。
4. 聚苯乙烯纤维（简称PSF）
PSF是一种由中国生产的聚苯乙烯纤维，具有良好的耐热性、耐磨性
和阻燃性，可用于制作防火服、防火窗帘、防火毯等防火材料。
5. 聚苯醚纤维（简称PES）
PES是一种由德国拜尔公司开发的聚苯醚纤维，具有良好的强度、模
量和耐热性，可用于制作高温过滤材料、电缆绝缘材料、汽车零部件等。
总之，芳纶纤维具有广泛的应用前景和市场潜力，随着科技的不断进
步和工艺的不断改进，相信芳纶纤维的性能和品质将会不断提高，为
人类的生产和生活带来更多的便利和安全。
芳纶纤维概述
芳纶纤维凡聚合物大分子的主链由芳香环和酰胺键构成，且其中至少85%的酰胺基直接键合在芳香环上，每个重复单元的酰胺基中的氮原子和羰基均直接与芳香环中的碳原子相连接并置换其中的一个氢原子的聚合物称为芳香族聚酰胺纤维，我国定名为芳纶纤维。
芳纶纤维有两大类：全芳族聚酰胺纤维和杂环芳族聚酰胺纤维。
全芳族聚酰胺纤维主要包括对位的聚对苯二甲酰对苯二胺和聚对苯甲酰胺纤维、间位的聚间苯二甲酰间苯二胺和聚间苯甲酰胺纤维、共聚芳酰胺纤维以及如引入折叠基、巨型侧基的其它芳族聚酰胺纤维。
杂环芳族聚酰胺纤维是指含有氮、氧、硫等杂质原子的二胺和二酰氯缩聚而成的芳纶纤维，如有序结构的杂环聚酰胺纤维等。
1、聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）纤维PPTA纤维是芳纶在复合材料中应用最为普遍的一个品种。
中国于80年代中期试生产此纤维，定名为芳纶1414（芳纶II）。
芳纶纤维具有优异的力学、化学、热学、电学等性能。
PPTA纤维具有高拉伸强度、高拉伸模量、低密度、优良吸能性和减震、耐磨、耐冲击、抗疲劳、尺寸稳定等优异的力学和动态性能；良好的耐化学腐蚀性；高耐热、低膨胀、低导热、不燃、不熔等突出的热性能以及优良的介电性能。
2、聚对苯甲酰胺（PBA）纤维中国于80年代初期曾试生产此纤维，定名为芳纶14（芳纶I）。
芳纶I的拉伸强度比芳纶II低约20%，但拉伸模量却高出50%以上。
芳纶I热老化性能好，这些性能用作某些复合材料的增强剂是很有利的。
3、芳纶共聚纤维采用新的二胺或第三单体合成新的芳纶是提高芳纶纤维性能的重要途径。
（1）对位芳酰胺共聚纤维它是由对苯二甲酰氯与对苯二胺及第三单体3，4'-二氨基二苯醚在N，N'-二甲基乙酰胺等溶剂中低温缩聚而成的。
共聚物溶液中和后直接进行湿法纺丝和后处理而得的各种产品。
（2）聚对芳酰胺苯并咪唑纤维一般认为它们是在原PPTA的基础上引入对亚苯基苯并咪唑类杂环二胺，经低温缩聚而成的三元构聚芳酰胺体系，纺丝后再经高温热拉伸而成。
芳纶纤维的分子式
芳纶纤维的分子式一、芳纶纤维简介芳纶纤维是一种聚合物纤维，它具有极高的强度、耐热性和耐化学腐蚀性。
它是由芳香环和酰亚胺基团组成的。
芳纶纤维的分子式是(C14H10N2O2)n，其中n代表重复单元的数量。
二、芳纶纤维的分子式解析分子式 (C14H10N2O2)n 可以分解为四个组成部分，分别是C14H10、N2、O2和n。
下面将对这四个部分进行解析。
1. C14H10C14H10代表芳纶纤维分子中含有14个碳原子和10个氢原子。
C14H10是一个芳香环，由苯环和取代基组成。
苯环是由6个碳原子和 6 个氢原子构成的环状结构。
芳纶纤维中的苯环通过共价键连接在一起，形成一个长链。
2. N2N2代表芳纶纤维分子中含有2个氮原子。
氮原子是芳纶纤维中的酰亚胺基团的组成部分。
酰亚胺基团是由一个碳原子、两个氮原子和一个氧原子构成的。
3. O2O2代表芳纶纤维分子中含有2个氧原子。
氧原子与碳原子和氮原子形成键连接，稳定纤维结构。
4. nn代表芳纶纤维分子中重复单元的数量。
芳纶纤维通过聚合反应形成高分子链，重复单元不断重复连接形成长链结构。
重复单元的数量n决定了芳纶纤维的长度。
三、芳纶纤维的结构与性质芳纶纤维的分子式确定了其特殊的结构和优秀的性质。
芳纶纤维中的芳香环使其具有较高的强度和刚性，适用于许多高强度应用。
酰亚胺基团的存在使芳纶纤维具有良好的耐热性和耐化学腐蚀性。
芳纶纤维的结构和性质主要有以下几个方面：1. 高强度和刚性芳纶纤维由于芳香环的存在，具有较高的强度和刚性。
其强度比钢高5倍，模量比钢高2倍，是一种理想的高强度纤维材料。
芳纶纤维在应用中被广泛用于制造高强度的复合材料，如航空航天领域的复合材料结构件。
2. 耐热性芳纶纤维在高温下仍能保持良好的性能。
其可以在500℃的温度下长时间使用而不熔化，不发生脆性断裂。
这使得芳纶纤维广泛应用于高温环境中，如航空发动机部件、阻燃服装等领域。
3. 耐化学腐蚀性芳纶纤维对酸、碱和有机溶剂等化学物质具有良好的耐腐蚀性。
芳纶纤维规格
芳纶纤维规格芳纶纤维是一种具有优异性能和广泛应用领域的高性能合成纤维。
本文将从芳纶纤维的定义、特点、制造工艺和应用等方面进行详细介绍。
一、芳纶纤维的定义芳纶纤维是一种由芳香族聚合物制成的合成纤维。
它的主要成分是聚对苯二甲酸乙二醇酯，具有高强度、高模量、耐热、耐腐蚀等特点，常用于制作防弹衣、防护服、高温过滤材料等。
二、芳纶纤维的特点1. 高强度：芳纶纤维的强度比钢铁还要高，是一种非常强硬的纤维材料。
2. 高模量：芳纶纤维的模量也很高，具有较好的抗变形能力。
3. 耐热性：芳纶纤维能够在高温环境下保持良好的性能，其熔点高达400℃以上。
4. 耐腐蚀性：芳纶纤维对酸、碱、有机溶剂等具有较好的耐腐蚀性能。
5. 低热收缩性：芳纶纤维具有较低的热收缩率，能够在高温下保持良好的尺寸稳定性。
三、芳纶纤维的制造工艺芳纶纤维的制造工艺主要包括聚合物合成、纺丝、拉伸、热定型等步骤。
1. 聚合物合成：芳纶纤维的制造首先需要合成聚对苯二甲酸乙二醇酯。
这一步骤一般通过聚酯交换反应来完成。
2. 纺丝：将聚合物熔融后通过纺丝机进行纺丝，形成连续的纤维。
3. 拉伸：纺丝后的芳纶纤维需要经过拉伸处理，以提高其强度和模量。
4. 热定型：拉伸后的芳纶纤维需要通过热定型来固定其形态和性能。
四、芳纶纤维的应用1. 防弹衣：芳纶纤维具有高强度和耐热性，常被用于制作防弹衣，能够提供有效的身体防护。
2. 防护服：芳纶纤维具有耐腐蚀性和阻燃性，常被用于制作化学品防护服、火焰防护服等。
3. 高温过滤材料：芳纶纤维能够在高温环境下保持良好的性能，常被用于制作高温过滤材料。
4. 航空航天领域：芳纶纤维具有轻质高强度的特点，被广泛应用于航空航天领域，如制作飞机零部件、航天器热防护材料等。
5. 汽车工业：芳纶纤维的高强度和耐热性使其成为汽车制造中的重要材料，常用于制作发动机零部件、制动系统等。
6. 体育用品：芳纶纤维的高强度和耐磨性使其成为制作体育用品的理想材料，如网球拍、高尔夫球杆等。
芳纶纤维的研究现状及其发展
芳纶纤维的研究现状及其发展芳纶纤维，又称为芳纶聚酰胺纤维。
它是一种由聚芳酰胺（aramid）所制成的纤维，具有高强度、高模量、优异的耐热性、抗腐蚀性和耐磨损性等特点。
芳纶纤维广泛应用于防弹材料、防护服装、绝缘材料、航空航天、车辆制造、电子产品和船舶等领域。
现将芳纶纤维的研究现状及发展进行概述。
1.纤维性能的研究：芳纶纤维的研究主要集中在纤维的性能改进和新型纤维的开发上。
近年来，研究人员通过改变芳纶纤维的纺丝工艺和化学结构，提高了其耐热性、力学性能和抗水解性。
同时，研究人员也致力于探索新型芳纶纤维，如改性芳纶纤维、混合纤维和纳米芳纶纤维，以满足不同领域的需求。
2.工艺技术的研究：芳纶纤维的制备过程中，纺丝、拉伸和后处理工艺对纤维性能具有重要影响。
目前，纺丝工艺主要有湿法纺丝法和干法纺丝法。
研究人员通过改变纺丝参数、纺丝溶液组成和纺丝设备，提高了纤维的拉伸性能和热稳定性。
同时，后处理技术也得到了广泛研究，如热固定、改性膜法和表面功能化等，以进一步提高芳纶纤维的性能。
3.应用研究的进展：芳纶纤维在防护领域的应用得到了广泛关注。
特别是在防弹材料和防护服装领域，芳纶纤维展现出了出色的性能。
研究人员对纤维的防弹性能进行了深入研究，并开发了具有更高防护能力的芳纶纤维复合材料。
此外，芳纶纤维在航空航天、车辆制造和电子产品等领域也有广泛应用的前景。
4.环境友好型纤维的研究：在当前环保意识不断增强的背景下，研究人员开始关注环境友好型芳纶纤维的研究。
他们利用可再生资源和新型合成方法，开发出低能耗、低排放的纤维制备技术，减少对环境的影响。
此外，研究人员还致力于研发可生物降解的芳纶纤维，以解决纤维废弃物对环境造成的问题。
总的来说，芳纶纤维的研究现状和发展趋势呈现出多样性，包括纤维性能的改进，工艺技术的研究，应用研究的进展和环境友好型纤维的研发。
随着科学技术的不断进步和需求的不断增长，芳纶纤维有望在更多领域得到广泛应用。
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O
C Cl + NH2
NH2
商品名有美国杜邦的Nomex，我国的芳纶1313等。
7
高温性能好，高温下的强度保 持率好，以及尺寸稳定性、抗氧化 性和耐水性好，不易燃烧，具有自 熄性，耐磨和耐多次曲折性好，耐 化学试剂，绝热性能也较好。
强度和模量低，耐光性较差。
用途：主要用于易燃易爆环境的工作服，耐高温绝缘材料， 耐高温的蜂窝结构。
除强酸与强碱以外，芳纶几乎不受有机溶剂、油类的影响。
芳纶对紫外线是比较敏感的。若长期裸露在阳光下，其强度 损失很大，因此应加能阻挡紫外光的保护层。
在饱和湿度下，Kevlar-49能从大气中吸收6%的水分，饱和吸 湿率大。吸湿后，由于水分子侵入纤维，会破坏氢键，使纤维强 度降低，复合材料压缩性能，弯曲性能降低。
Kevlar-49纤维具有良好的热稳定性和良好的耐低温性。本身有 耐火性，不燃烧。在高温下不熔融，升温到427℃，纤维未熔融，即 发生碳化(Tm 570℃，T碳化427℃)。直至分解，不发生变形(Td 500℃)。在-196℃低温下也不会变脆，仍能保持其性能。
Kevlar-49纤维的Tg 327℃，在空气中的长期使用温度一般不大 于160℃。 Kevlar-49纤维1000旦细纱在93℃空气中长期存放，其强 度保持率87％，弹性模量保持率89.7％。短时间内暴露在300℃以上， 对于强度几乎没有影响，因此短期使用温度可达300℃。
9
(1) 聚对苯甲酰胺 (聚对胺基苯甲酰) 纤维Poly (P-benzamide) 简称 PBA纤维。
NH
CO
n
O
NH2
C Cl
这类纤维有“B”纤维（美国杜邦公司早期产品）、我国的 芳纶I（芳纶14）和HGA纤维（前苏联）
10
(2)聚对苯二甲酰对苯二胺纤维 Poly (P-Phenlene terephthalamide) 简称PPTA纤维
2
一、概述
芳纶纤维
凡聚合物大分子的主链由芳香环和酰胺链构成，且 其中至少85％的酰胺基直接键合在芳香环上，每个重复 单元的酰胺基中的氮原子和羰基均直接与芳香环中的碳 原子相连接并置换其中的一个氢原子的聚合物称为芳香 族聚酰胺树脂，由它纺成的纤维总称为芳香族聚酰胺纤 维(简称芳酰胺纤维)，我国定名为芳纶纤维。
Kevlar49纤维热胀系数各向异性。轴向Kevlar-49纤维的纵向热 膨胀系数为负值，在0~100℃温度下为-2×10-6/ ℃ ，在100~200℃ 为-4×10-6/ ℃ ，横向热膨胀系数59×10-6 / ℃ ，这一点在制备 Kevlar-49纤维复合材料时应加以考虑。
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3） 耐化学稳定性
（2）强度高。 Kevlar-49纤维的拉伸强度3620MPa， 与S—GF、 CF-Ⅱ 强度相当。分子链堆积密度大，单 位面积的分子链数目多。
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（3）应力－应变曲线是一条直线，属于脆性断裂。断裂延伸率 2.5%，高于CF低于GF。
（4）密度小。 Kevlar-49的密度1.45g/cm3，低于GF、CF， 导致较高的比强度。
(5)良好的韧性:分子主链上苯环间仍有柔顺的链节，微纤呈周期 性弯曲，分子间氢键连接，使纤维具有一定的韧性。
(6)各向异性。由子轴向是伸直的分子链，以化学键相连；横向分 子链间仅以氢键作横向联结，使纤维具有各向异性特点，其横 向强度及模量远低于纵向强度及模量。
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(7)抗压性能、抗扭性能较低。这是芳纶的致命弱点。 抗压、抗扭性能差是因为分子间次价键连接、分子 链呈弯曲状，受压缩、扭转时易纵向分层。
24
与温度的关系：
温度上升时，液晶溶液的粘度下降，但当粘度 降到一个最低值后，温度再上升，则粘度将大幅度 增加，同时溶液由各向异性状态向各向同性状态转 变。纺织时要选择适当的浓度和温度范围。 可纺区的温度范围比较窄
25
3）干-湿法纺丝
高浓度、高温度的 PPTA液晶溶液在较高的喷 丝速度下喷丝，喷丝进入温 度低的凝固液浴，在凝固液 浴中，经过一个纺丝管，在 凝固液的作用下形成丝束， 绕到绕丝辊上，再经洗涤， 在张力下热辊上干燥。最后 在惰性气体中于较高的温度 下进行热处理。
将对苯二胺与对苯酰氯蒸汽保持在 325℃，与加热到200℃的氯气混合，反 应器的温度保持在202℃到250℃之间， 反应后进行冷却，然后分离可得到聚合 物，其特性粘度为3.1。
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1）纺丝工艺流程
溶解浓硫酸
干湿法纺丝
聚合物ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱPTA
纺丝溶液
水洗、干燥
热处理
（Kevlar-29）
Kevlar-49
2）纺丝溶液 PPTA的纺丝成形常常采用浓硫酸为溶剂，形成具有液
两种干喷混纺装置示意图 26
4）热处理 对于干燥得到的Kevlar-29纤维，在氮气或惰性
气氛下，施加张力于150～550℃高温下分段热处 理，变成Kevlar－49纤维。
热处理的目的：使分子链进一步取向，提高结 晶率（96％），从而使纤维的σ↗、E ↗ 、εfu ↘。
27
NMP：N-甲基吡咯烷酮极性溶剂
15
低温溶液缩聚法， 不能用熔融缩聚法
原因：聚对苯二甲酰对苯二胺是刚性链分子，分 子链段的自由旋转受到阻碍，玻璃化温度与熔点 温度较高。
常选用溶剂：六甲基磷酰胺、N-甲基吡咯烷酮及二 甲基乙酰胺等。
为防止对苯二甲酰的水解，反应体系及溶剂中的含 水量要严格控制。
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低温溶液缩聚法可得到特性粘度大于5的聚合体，但生产 效率低。溶剂（HMPA)有毒，因此又发展了气相缩聚方法。
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PPTA溶液具有高浓度低粘度的特点
与浓度的关系：
浓度增加，溶液粘 度增大，达到极大值， 超过此极值，浓度再增 加，粘度降低，且溶液 从各向同性向各向异性 转变(临近浓度)；达到 液晶最大浓度后，浓度 再增加，溶液的粘度重 又上升。
PPTA浓硫酸溶液粘度-浓度示意图
聚对苯撑对苯二甲酰胺(PPTA)溶于100%的硫酸中，显示 液晶特性
②强度高。聚合物的线形结构使分子间排列得十分紧密，分子链 堆积密度大，单位面积的分子链数目多，纤维具有较高的强 度。
③各向异性。沿纤维方向是强的共价键，而在纤维的横向是较弱 的氢键，是纤维力学性能各向异性的主要原因。
④韧性比CF好。主链仍有柔性链节。 ⑤耐热性好。尺寸稳定性好。由于苯环结构的刚性，使高聚物具
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棒状分子虽然也平行排列，但 长短不一，不分层次，只有一维有 序性，在外力作用下发生流动时， 棒状分子易沿流动方向取向，并可 流动取向中互相穿越。
向列型
22
对于纺丝来说，应用向列态液晶。 此种液晶分子溶液在流动取向相中相互穿越，且其粘度比 各向同性液体低。 聚合物PPTA在溶液中呈一定取向状态，为一维有序紧密排 列，也就是纤维中所希望得到的分子排列。在外界作用下，分子 很容易沿作用力方向取向，这就是具有液晶性质的大分子有利于 成纤的原因。
30
Kevlar-49化学结构的三个特征： ①含有大量的苯环，内旋转困难，为处于拉伸状态
的刚性伸直链晶体； ②苯环与酰胺键交替排列，全处于对位，规律性好，
对称性好，结晶性好； ③ 分子间有氢键，形成梯形化合物
31
结构对性能的影响：
①模量高。纤维这种苯环结构分子链刚性大，使它的分子链难于 旋转。高聚物分子不能折叠，又成伸展态，形成棒状结构， 并具有极高结晶度，从而使纤维具有很高的模量。
28
2.4.4 Kevlar纤维的结构
1）化学结构
Kevlar纤维分子的结 构
苯环和酰胺基规律排列，具有高度的结晶性； 刚硬的分子链，在纤维的轴向是高度定向的； 分子链上的氢原子，与羰基结合成氢键，成为高聚物分 子间的横向联结。
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这种结构使它具有纤维轴向强度及刚度高而横向强度低的特点。沿纤 维方向是强的共价键，而在纤维的横向是较弱的氢键，这是导致芳纶纤 维力学性能各向异性的主要原因。芳纶纤维拉伸断裂时的特征是纵向开 裂而劈成许多更细的单丝。当纤维横向受压是，受压部位会出现一定数 量的纵向分层。
2.4.1高模量有机纤维
高性能纤维结构的共同点： ①非常高的分子取向（结晶度）； ②有序的侧向排列； ③非常低的轴向缺陷含量。
1
已商业化的高性能有机纤维有： 1）刚性分子链有机纤维 （1）芳香族聚酰胺纤维（芳纶）。 （2）聚芳酯纤维。 （3）PBO纤维。 2）柔性分子链有机纤维 （1）聚乙烯纤维。 （2）聚乙醇纤维。
(8)强度分散性大：纤维中及纤维表面仍存在有空隙等 缺陷，它也像其他脆性纤维一样，强度分散性大。 强度值与测试标距有关。
(9)纺织性能好。因韧性大，纺织后纤维的强度保持率 在90％以上。但(扭转)对强度的影响较其他纤维大， 纱的捻度越大，强度损失越大。
(10)抗蠕变性好、抗疲劳性好。
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2） 热性能
4
主要品种：
Kevlar-29 Kevlar-49
主要用于绳索、电 缆、涂漆织物、带 和带状物，以及防 弹背心等。
用于航空、 宇航、造船 工业的复合 材料制件。
Kevlar
主要用于橡胶增强，制造轮 胎、三角皮带、同步带等
5
2.2.4 芳纶的分类
6
聚间苯二甲酰间苯二胺纤维
CO
CO NH
NH n
O Cl C
12
2.4.3Kevlar纤维的制备
Kevlar纤维的制造过程分为两个阶段：
两个阶段 1. 对苯二甲酰对苯二胺的聚合
第一阶段
对苯二胺与对苯二甲酸酰氯缩聚成对苯二 甲酰对苯二胺（PPTA）的聚合体。
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第二阶段 聚合体溶解在溶剂中再进行纺丝，制得
所需要的纤维材料。
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简单流程图
间歇缩聚 连续缩聚 气相缩聚
CO
CON H
N H n
O C l C