芳香族聚酰胺纤维.pptx

芳香族聚酰胺纤维芳香族聚酰胺纤维w凡聚合物大分子的主链上至少含有凡聚合物大分子的主链上至少含有85的直的直接与两个芳环相连接的酰胺基团的聚酰胺，接与两个芳环相连接的酰胺基团的聚酰胺，每个重复单元的酰胺基中的氮原子和羰基直每个重复单元的酰胺基中的氮原子和羰基直接与芳香环中的碳原子相连接并置换其中的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，一个氢原子的聚合物称为芳香族聚酰胺树脂，由它经溶液纺丝所得到的纤维总称为芳香族由它经溶液纺丝所得到的纤维总称为芳香族聚酰胺纤维（简称芳酰胺纤维）。聚酰胺纤维（简称芳酰胺纤维）。w1956年年开开始始间间位位芳芳纶纶（MPIA纤纤维维)的的研研究究，并于并于1967年实现工业化生产年实现工业化生产w1968年年由由美美国国杜杜邦邦公公司司研研制制成成功功，当当时时登登记记的的商商品品名名为为ARAMID，1973年年定定名名为为Kevlar，Kevlar纤维在我国称为芳纶。纤维在我国称为芳纶。w杜杜邦邦公公司司开开发发的的第第一一代代产产品品有有Kevlar29，Kevlar49，后来又开发出，后来又开发出Kevlar149纤维。纤维。w1986年年AKZO公司的公司的Twaron开始工业化生产开始工业化生产w我我国国1972年年开开始始芳芳纶纶的的研研究究工工作作，1981年年及及1985年分别研制出芳纶年分别研制出芳纶14和芳纶和芳纶1414。芳香族聚酰胺纤维的种类芳香族聚酰胺纤维的种类w芳芳酰酰胺胺纤纤维维有有两两大大类类：全全芳芳族族聚聚酰酰胺胺纤纤维维和和杂杂环环芳芳族族聚聚酰酰胺胺纤纤维维。全全芳芳族族聚聚酰酰胺胺纤纤维维按按美美国国联联邦邦贸贸易易委委员员会会所所定定的的用用词词为为Aramid。它它主主要要包包括括对对位位的的聚聚对对苯苯二二甲甲酰酰对对苯苯二二胺胺和和聚聚对对苯苯甲甲酰酰胺胺纤纤维维、聚聚间间苯苯二二甲甲酰酰间间苯苯二二胺胺和和聚聚对对苯苯甲甲酰酰胺胺纤纤维维、共共聚聚芳芳酰酰胺胺纤纤维维以以及及引入巨型侧基的其它芳族聚酰胺纤维。引入巨型侧基的其它芳族聚酰胺纤维。w杂杂环环芳芳族族聚聚酰酰胺胺纤纤维维是是指指含含有有氮氮、氧氧、硫硫等等杂原子的环聚酰胺纤维等。杂原子的环聚酰胺纤维等。w虽虽然然可可合合成成的的高高性性能能芳芳酰酰胺胺有有20多多种种，但但目目前前可可供供应应用用的的品品种种主主要要是是聚聚对对苯苯二二甲甲酰酰对对苯苯二二胺胺（PPTA）、聚聚间间苯苯二二甲甲酰酰间间苯苯二二胺胺（MPIA）、聚聚对对苯苯甲甲酰酰胺（胺（PBA）和共聚芳酰胺纤维等。）和共聚芳酰胺纤维等。直径为6mm的Kevlar纤维可吊起2吨重量聚对苯二甲酰对苯二胺（聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA纤维纤维(polyphenleneterephthalamide)wPPTA纤纤维维是是芳芳纶纶在在复复合合材材料料中中应应用用最最为为普普遍遍的的一一个个品品种种，美美国国杜杜邦邦公公司司于于1972年年推推出出KevIar系系列列纤纤维维后后，荷荷兰兰AKZO公公 司司 的的 Twaron纤纤 维维 系系 列列、俄俄 罗罗 斯斯 的的Terlon等等纤纤维维相相继继投投入入市市场场，中中国国于于80年年代代中中期期试试生生产产此此纤纤维维，定定名名为为芳芳纶纶1414。PPTA分子的合成及化学结构式分子的合成及化学结构式w分分子子量量高高、分分子子量量分分布布又又窄窄的的PPTA聚聚合合物物是是 由由 等等 摩摩 尔尔 比比 的的 高高 纯纯 度度 对对 苯苯 二二 甲甲 酰酰 氯氯（TDC）或或对对苯苯二二甲甲酸酸和和对对苯苯二二胺胺（PPD）单单体体在在强强极极性性溶溶剂剂（如如含含有有LiCl或或CaC12增增溶溶剂剂的的N-甲甲基基吡吡咯咯烷烷酮酮）中中，由由低低温温溶溶液液缩缩聚聚或或直直接接缩缩聚聚而而得得。然然后后溶溶于于浓浓硫硫酸酸中中配配成成临临界界浓浓度度以以上上的的向向列列型型溶溶致致液液晶晶纺纺丝丝液液，干干湿湿法法纺纺丝丝，经经洗洗涤涤、干干燥燥或或热热处处理理，可可以以制制得得各各种种规规格格、不不同同性性能能、呈呈金金黄黄色色的的纤纤维维或或着色纤维。着色纤维。这种纤维用干喷湿纺法制成，具体工艺流这种纤维用干喷湿纺法制成，具体工艺流程如下：程如下：w将原料溶于浓硫酸中，制成各向异性液将原料溶于浓硫酸中，制成各向异性液晶纺丝液晶纺丝液挤压喷丝挤压喷丝干湿纺干湿纺溶剂萃溶剂萃取与洗涤取与洗涤干燥干燥Kevlar29纤维纤维在氮在氮气保护下经气保护下经550C热处理热处理Kevlar49纤纤维。维。Kevlar纤维的制造过程纤维的制造过程杜邦公司已经推出7种Kevlar产品，型号为：Kevlar29，49，68，100，119，129，149。其中Kevlar100是彩色纤维。其余6种都是工业纤维。K29是工业通用的，它是高弹性模量纤维，K68是中弹性模量纤维，K119是高伸长率纤维，K129是高韧性纤维，K149是超高弹性模量纤维。液态高聚物分子的构型示意图(a)为典型普通大分子，为无规则线团;(b)为刚性大分子，在没有良好侧向作用和导向情况下的状态;(c)为无规的棒状液晶;(d)为向列型液晶结构与性能的关系结构与性能的关系w芳芳纶纶纤纤维维具具有有的的优优异异力力学学、化化学学、热热学学、电电学学等等性性能能是是与与其其化化学学和和物物理理结结构构密密切切关关联联的的，而而这这些些结结构构的的形形成成又又与与聚聚合合物物合合成成和和成成纤纤的的工工艺艺过过程程有有关关。决决定定聚聚合合物物纤纤维维性性能能的的因因素素很很多多，既既与与化化学学组组成成、键键接接方方式式、分分子子量量等等有有关关，与与链链的的聚聚集集状状态态（例例如如晶晶区区中中分分子子链链的的构构象象、结结晶晶度度等等）有有关关，也与更高层次的纤维形态结构有关。也与更高层次的纤维形态结构有关。wKevlar纤纤维维的的内内部部是是垂垂直直于于纤纤维维轴轴的的层层状状结结构构所所组组成成，层层状状结结构构则则由由近近似似棒棒状状的的晶晶粒粒所所组组成成，晶晶粒粒长长度度取取决决于于分分子子量量，Kevlar49的的平平均均分分子子量量约约为为40000，存存在在一一些些贯贯穿穿数数层层的的长长晶晶粒粒，它它们们加加强强了了纤纤维维的的轴轴向向强强度度，层层中中的的晶晶粒粒互互相相紧密排列。紧密排列。w这这种种结结构构使使它它具具有有轴轴向向强强度度及及刚刚度度高高而而横横向向强强度低的特点。度低的特点。w从从化化学学结结构构看看，PPTA的的分分子子链链是是由由苯苯环环和和酰酰胺胺基基按按一一定定规规律律有有序序排排列列组组成成的的，酰酰胺胺基基的的位位置置接接在在苯苯环环的的对对位位上上，酰酰胺胺键键与与苯苯环环基基团团形形成成大大共共轭轭结结构构内内旋旋位位能能极极高高，使使苯苯环环难难以以内内旋旋转转，所所以以大大分分子子链链具具有有线线型型刚刚性性伸伸直直链链（棒棒状状）构构形形，从从而而使使纤纤维维具有高强度和高模量，具有高强度和高模量，w加加上上分分子子内内骨骨架架原原子子是是通通过过共共价价键键结结合合而而成成，分分子子间间的的酰酰胺胺基基是是极极性性基基团团，基基团团上上的的氢氢可可和和另另一一个个链链段段上上酰酰胺胺基基团团中中可可供供电电子子的的羰羰基基（CO）结结合合成成氢氢键键，构成梯形聚合物。构成梯形聚合物。w这这种种聚聚合合物物具具有有良良好好的的规规整整性性，从从而而具具有有高高度度的的结结晶晶性性和和耐耐热热性性。在在纺纺丝丝过过程程中中，PPTA溶溶液液浓浓度度达达临临界界浓浓度度后后形形成成向向列列型型液液晶晶态态，在在外外力力作作用用下下，很很容容易易沿沿作作用用力力方方向向呈呈一一维维取取向向有有序序排排列列。采采取取干干喷喷湿湿纺纺法法液液晶晶纺纺丝丝很很容容易易保保留留这这种种高高度度取取向向结结构构，形形成成高高强强高高模模纤维。纤维。wPPTA的晶体结构为单斜晶系，在每个单胞中含有两的晶体结构为单斜晶系，在每个单胞中含有两个大分子链。个大分子链。C轴平行于分子链方向，链间由氢键交轴平行于分子链方向，链间由氢键交联形成联形成bc片晶，层间是严格对齐的，并且结构中片晶，层间是严格对齐的，并且结构中bc片片层堆集占优势，只有很少量的非晶区。纤维中分子在层堆集占优势，只有很少量的非晶区。纤维中分子在纵向具有近乎平行于纤维轴的取向，而在横向是平行纵向具有近乎平行于纤维轴的取向，而在横向是平行于氢键片层的辐射状取向。在液晶纺丝时常见少量正于氢键片层的辐射状取向。在液晶纺丝时常见少量正常分子杂乱取向，称为轴向条纹或氢键片层的打摺，常分子杂乱取向，称为轴向条纹或氢键片层的打摺，即即PPTA的辐射状打摺结构的辐射状打摺结构wPPTA纤纤维维还还有有微微纤纤结结构构、皮皮芯芯结结构构、空空洞洞结结构构等等不不同同形形态态结结构构的的超超分分子子结结构构。纤纤维维的的这这种种更更高高层层次次的的有有序序微微纤纤形形态态的的形形成成，以以及及微微纤纤聚聚集集成成束束和和相相互互间间条条状状微微纤纤的的相相连连也也有有利利于于纤纤维维承承担担更更大大载载荷荷，这这些些结结构构特特点点是是形形成成各各类类PPTA纤纤维维不不同同强强度度、不不同模量性能的基础。同模量性能的基础。PPTA纤维的各种微结构模型纤维的各种微结构模型芳芳纶纶的的纤纤维维结结构构性能Kevlar29Kevlar49Kevlar149HM-50Twaron拉伸强度，Gpa3.453.623.43.13.2拉伸弹性模量，GPa58.6124.918675125伸长(%)42.524.22.3密度，g/cm31.441.441.441.391.45热膨胀系数10-6K-1轴向/横向-2/59比热J(kg.K)1420体积电阻.m10热传导系数,轴向/横向(298K)W/(m.K)1.57/0.49回潮率53.5-4分解温度,K773773空气中长期使用温度,K433433w由由上上表表可可知知，Kevlar纤纤维维具具有有强强度度高高、弹弹性性模模量量高高、韧韧性性好好的的特特点点。它它的的密密度度小小，是是所所有有增增强强材材料料中中密密度度较较低低的的纤纤维维之之一一。因因而而，它它的的比比强强度度极极高高，超超过过玻玻璃璃纤纤维维、碳碳纤纤维维和和硼硼纤纤维维；比比模模量量也也超超过过玻玻璃璃、钢钢、铝铝等等与与碳碳纤纤维维相相近近。由由于于韧韧性性好好，不不象象碳碳纤纤维维、硼硼纤纤维维那那么么脆脆，因因而而便便于于纺纺织织。常常用用于于和和碳碳纤纤维维混混杂杂，提提高高纤纤维维复复合合材材料料的的耐冲击性。耐冲击性。化学试剂化学试剂浓度浓度/%温度温度/试验时间试验时间/h强度损失强度损失Kevlar29/%Kevlar49醋酸醋酸99.72124-0盐酸盐酸37211007263盐酸盐酸372110008881氢氟酸氢氟酸1021100106硝酸硝酸10211007977硫酸硫酸1021100912硫酸硫酸102110005931氢氧化铵氢氧化铵282110007453氢氧化铵氢氧化铵282110097丙酮丙酮10021100031乙醇乙醇10021100010三氯乙烯三氯乙烯1002124-1.5甲乙酮甲乙酮1002124-0煤油煤油10060500990自来水自来水10010010002海水海水100-一年1.51.5饱和蒸汽饱和蒸汽100150480-氟里昂氟里昂1006050003.6Kevlar纤维在各种化学药品中的稳定性纤维在各种化学药品中的稳定性Kevlar纤维的特点（1）芳纶1414是目前使用的纤维中强度最高的纤维之一，其强度可达19.36cN/dtex，断裂伸长为4%；初始模量为440cN/dtex，远远高于其它品种的强力纤维，为聚酰胺纤维11倍左右，为涤纶的4倍左右。（2）密度为1.431.44g/cm3。对橡胶有良好的粘附性。（3）纤维的热稳定性远高于普通纤维，在150下收缩率为0，在较高的温度下仍能保持很高的强度，熔点为600，最高使用温度为232。聚间苯二甲酰对苯二胺纤维聚间苯二甲酰对苯二胺纤维Poly(m-phenyleneisophthalamide)fiber芳纶1313白纱芳纶1313色纱芳纶1313本白短纤维芳纶1313纺前着色短纤维结构式该纤维于1960年试制成功，1967年正式工业化生产，是目前耐高温纤维中产量和应用面最广的一种。美国称Nomex，俗名HT-1(干法纺丝)；日本称Conex(湿法纺丝)；苏联称。NomexNomex与与ConexConex纤维的性能比较纤维的性能比较指 标Nomex(干法纺)Conex(湿法纺)密度，g/cm3强度，N/tex(gf/den)1.380.48(5.5)1.380.440.48(5.05.5)延伸度，%弹性模量，N/tex(gf/den)1713.2(150)35505.37.9(6090)回潮率，%4.24.955.5这种纤维具有良好的耐热性(见图23-3)。如在260下持续使用1000小时，其剩余强度仍能保持原强度的6570%，在火焰中不延燃，具有较好的耐燃性。在热蒸气中经400小时，其强度保持率达50%；沸水中收缩率为1.52%。该纤维能耐大多数酸的作用；对碱的稳定性亦很好，但对强碱(氢氧化钠)不能长期接触。该纤维耐漂白剂、还原剂、有机溶剂性较好，还具有良好的抗辐射性能，与橡胶粘着性差。芳纶芳纶13131313纤维的性能（纤维的性能（1 1）断裂强度，N/tex(gf/den)干 态湿 态0.350.470.260.36(4.05.3)(3.04.1)湿/干强度，%9095断裂伸长率，%干 态湿 态30302030初始模量，N/tex(gf/den)12.313.2(140150)相对密度1.38回潮率，%(20，65%相对湿度下)6.5耐热性不熔，285时强度为室温下的50%，370分解芳纶芳纶13131313纤维的性能（纤维的性能（2 2）耐光性在日光下曝晒60星期后，强度降低50%耐酸性耐大部分酸，长期在盐酸、硝酸和硫酸中强度有些降低耐碱性耐碱性良好，但长期于浓氢氧化钠中强度有些降低耐其它化学药品性在次氯酸钠中强度略有损失耐溶剂性不溶于一般溶剂耐磨性良好耐虫性、霉菌性优聚对苯甲酰胺（聚对苯甲酰胺（PBA）纤维纤维(Kevlar29)PBA分子的化学结构式为：分子的化学结构式为：我国于我国于80年代初期开始试生产，年代初期开始试生产，定名为芳纶定名为芳纶14（芳纶（芳纶）以以对对氨氨基基甲甲苯苯甲甲酰酰氯氯盐盐酸酸盐盐或或亚亚硫硫酸酸酰酰胺胺苯苯甲酰氯在有机极性溶剂中经低温缩聚而成；甲酰氯在有机极性溶剂中经低温缩聚而成；由由对对氨氨基基苯苯甲甲酸酸为为原原料料，以以N-磷磷酸酸盐盐为为催催化化剂，在极性有机溶剂中直接缩聚而成。剂，在极性有机溶剂中直接缩聚而成。所所得得聚聚合合物物溶溶液液可可直直接接纺纺丝丝，亦亦可可制制成成粉粉状状再再溶溶于于溶溶剂剂，配配成成向向列列型型液液晶晶纺纺丝丝液液再再纺纺丝丝。最最好好采采用用干干喷喷湿湿纺纺法法，可可以以提提高高纤纤维维性性能能，最后经热处理可得高强度高模量纤维。最后经热处理可得高强度高模量纤维。聚合物的合成和纺丝聚合物的合成和纺丝氨氨基基和和羰羰基基是是对对位位取取向向联联接接的的链链构构象象，同同时时它它们们又又处处于于中中轴轴位位置置，因因此此高高分分子子链链是是完完全全伸伸直直的的，并并且且氨氨基基倾倾向向于于形形成成反反向向构构象象，有有助助于于保保持持大大分分子子轴轴的的线线型型。这这些些特特点点都都有有利利于制成高强度高模量的耐热纤维。于制成高强度高模量的耐热纤维。链链的的刚刚性性程程度度通通常常用用相相关关长长度度q来来表表示示，PPTA的的q值值为为20nm，而而PBA的的q值值为为400nm，所以，所以PBA的模量比的模量比PPTA高。高。PBA结构的特点结构的特点虽然芳纶虽然芳纶29的拉伸强度比芳纶的拉伸强度比芳纶49低约低约20，但拉伸，但拉伸模量却高出模量却高出50以上，接近于以上，接近于Kev1ar-l49。芳纶。芳纶29的的起始分解温度起始分解温度474，比，比Kev1ar-49的的520低，但分低，但分解终点相近。芳纶解终点相近。芳纶29在高温下的强度保持率优于在高温下的强度保持率优于Kevlar-49，热老化性能也好。，热老化性能也好。芳纶芳纶29和芳纶和芳纶49维的力学性能维的力学性能纤维名称纤维名称密度密度/g.cm-3拉伸强度拉伸强度/cN/dt初始模量初始模量/cN/dt延伸率延伸率/%芳纶芳纶原丝原丝热处理后热处理后芳纶芳纶原丝原丝热处理后热处理后Kevlar-29Kevlar-49Kevlar1491.421.461.441.451.441.451.488.810.116.017.719.521.219.521.219.516.516.8340400903106235440062470342585811505.56.61.52.03.55.52.53.54.02.51.3芳纶共聚纤维芳纶共聚纤维w采采用用新新的的二二胺胺或或第第三三单单体体合合成成新新的的芳芳纶纶是是提提高高芳芳纶纶性性能能的的重重要要途途径径。加加入入第第三三共共聚聚组组分分的的对对位位芳芳酰酰胺胺共共聚聚纤纤维维，目目前前的的主主要要品品种种有有日日本本帝帝人人公公司司的的Technora和和俄俄罗罗斯斯的的CBM及及APMOC纤维。纤维。对位芳酰胺共聚纤维对位芳酰胺共聚纤维Technora它是由对苯二它是由对苯二甲酰氯与对苯二胺及第三单体二氨基二苯醚甲酰氯与对苯二胺及第三单体二氨基二苯醚在在N，N-二甲基乙酰胺等溶剂中低温缩聚而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成的，共聚物溶液中和后直接进行湿法纺丝和后处理而得各种产品。和后处理而得各种产品。分子结构式为：分子结构式为：聚对芳酰胺苯并咪唑纤维聚对芳酰胺苯并咪唑纤维w俄罗斯商品牌号为俄罗斯商品牌号为CBM的芳纶属芳杂环共的芳纶属芳杂环共聚芳纶，在原聚芳纶，在原PPTA上引入对亚苯基苯并咪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共聚唑类杂环二胺，经低温缩聚而成的三元共聚芳酰胺体系。纺丝后再经高温热拉伸。芳酰胺体系。纺丝后再经高温热拉伸。wAPMOC则是则是PPTA溶液和溶液和CBM溶液以一定溶液以一定比例混合抽丝而得到的一种比例混合抽丝而得到的一种“过渡结构过渡结构”，通过纤维结构的改变和后处理工艺的调整，通过纤维结构的改变和后处理工艺的调整，得到性能不同的得到性能不同的APMOC纤维。纤维。wCBM结结构构中中含含有有叔叔胺胺基基，它它提提供供了了多多个个空空轨轨道道能能吸吸引引苯苯二二甲甲酰酰胺胺芳芳香香环环上上的的电电子子，进进一一步步杂杂化化，形形成成更更为为稳稳定定的的化化学学键键，使使这这种种纤纤维维的的强强度度优优于于PPTA。wAPMOC是是以以一一定定比比例例PPTA和和CBM混混合合的的“过过渡渡结结构构”，兼兼有有结结晶晶形形刚刚性性分分子子和和非非晶晶形形分分子子的的某某些特征。些特征。wAPMOC纤纤维维的的性性能能明明显显高高于于PPTA纤纤维维，并并且且由由于于其其分分子子链链中中的的叔叔胺胺和和亚亚胺胺原原子子易易于于与与基基体体中中的的环环氧氧官官能能团团作作用用，纤纤维维/基基体体界界面面形形成成比比较较牢牢固固的的作作用用。复复合合材材料料的的层层间间剪剪切切强强度度比比KeVlar-49复复合合材料高材料高25以上。以上。三种俄罗斯主要芳纶的性能三种俄罗斯主要芳纶的性能性能性能TerlonCBMApmoc杨氏模量杨氏模量/GPa极限拉伸强度极限拉伸强度/GPa断裂延伸率断裂延伸率/%单位长质量单位长质量/(g/km)热导率热导率/(W.m.K-1)热膨胀系数热膨胀系数/10-6K-1比模量比模量/106m比强度比强度/106m玻璃化温度玻璃化温度/分解温度分解温度/点燃温度点燃温度/灰化温度灰化温度/吸湿率吸湿率(RH=65%)/%981472943532460.040.05-1-2741112.22.73454005004454042.03.51221323.724.123.54.514.30.045+-186932.62.9230250450520580605380400471421474.44.933.514.39810133.41605205005204954003.55.0芳纶的应用芳纶的应用1先进复合材料先进复合材料（1）航航空空航航天天领领域域Kev1ar49浸浸渍渍环环氧氧树树脂脂缠缠绕绕美美国国核核潜潜艇艇“三三叉叉戟戟”C4潜潜地地导导弹弹的的固固体体火火箭箭发发动动机机壳壳体体。芳芳纶纶比比玻玻璃璃钢钢壳壳体体的的容容器器特特性性系系数数提提高高30以以上上，轴轴向向和和径径向向变变形形降降低低13以以上上，使使固固体体发发动动机机的的关关键键指指标标质质量量大大大大提提高高，大大幅幅度增加导弹的射程。度增加导弹的射程。w美美国国战战略略型型号号MX陆陆基基机机动动洲洲际际导导弹弹的的三三级级发发动动机机和和新新型型潜潜地地“三三又又戟戟II”D5导导弹弹的的第第三三级级发发动动机机都都采采用用了了Kev1ar环环氧氧缠缠绕绕壳体。壳体。w前前苏苏联联的的SS-24、SS-25铁铁路路和和公公路路机机动动洲洲际际导导弹弹各各级级固固体体发发动动机机和和法法国国的的M4导导弹弹的的402K发动机也都采用了芳纶壳体。发动机也都采用了芳纶壳体。w除除战战略略导导弹弹外外，战战术术导导弹弹和和航航天天顶顶级级发发动动机机、卫卫星星变变轨轨固固体体发发动动机机也也都都有有采采用用芳芳纶纶壳体的。壳体的。w芳芳纶纶环环氧氧复复合合材材料料还还大大量量应应用用于于制制造造先先进进的的飞飞机机。应应用用的的部部位位有有发发动动机机仓仓、中中央央发发动动机机整整流流罩罩、机机翼翼与与机机身身整整流流罩罩、机机翼翼前前缘缘、襟襟翼翼、方方向向舵舵和和升升降降舵舵后后缘缘、安安定定面面翼翼尖尖、货货舱舱衬衬壁壁、天天花花板板、应应急急出出口口门门和和窗窗、发发动动机机调调节节系系统统管管道道等等。在在直直升升飞飞机机上上用用作作机机身身外蒙皮、旋翼、螺旋桨和雷达天线罩等。外蒙皮、旋翼、螺旋桨和雷达天线罩等。w比比强强度度和和比比模模量量都都较较优优等等铝铝合合金金板板高高，疲疲劳劳寿寿命命是是铝铝的的1001000倍倍，阻阻尼尼和和耐耐噪噪音音性性能能也也较较铝铝好好，是是一一种种极极有有前途的航空材料。前途的航空材料。（2）舰舰船船中中的的应应用用主主要要是是用用于于游游艇艇、赛赛艇艇、帆帆船船、小小型型渔渔船船、救救生生艇艇、充充气气船船、巡巡逻逻艇艇的的艇艇壳壳材材料料，用用于于制制造造战战舰舰及及航航空空母母舰舰的的防防护护装装甲甲以以及用于建造声纳导流罩等。及用于建造声纳导流罩等。（3）汽车工业中的应用）汽车工业中的应用w用用作作橡橡胶胶轮轮胎胎的的帘帘子子线线、高高压压软软管管、排排气气管管、摩摩擦擦材材料料和和刹刹车车片片、三三角角皮皮带带、同同步步齿齿轮轮带带等等传传动动带带、大大型型运运输输车车和和冷冷藏藏车车的的车车厢厢。用用芳芳纶纶环环氧氧全全缠缠热热塑塑性性塑塑料料高高压压气气瓶瓶比比钢钢气气瓶瓶减减重重一一半半以以上上，并并且且安安全全可可靠，不会产生杀伤性的金属碎片。靠，不会产生杀伤性的金属碎片。玛莎拉蒂玛莎拉蒂MC12玛莎拉蒂玛莎拉蒂MC12玛莎拉蒂玛莎拉蒂MC12MC12的车身完全是由碳纤维构成，其底盘是由碳纤维和诺梅克斯组成的蜂窝夹层结构。2防弹制品防弹制品（1）硬质防弹装甲板）硬质防弹装甲板芳芳纶纶/金金属属复复合合板板以以及及芳芳纶纶/陶陶瓷瓷复复合合装装甲甲板板已已广广泛泛用用于于防防弹弹装装甲甲车车、防防弹弹运运钞钞车车、直直升升飞飞机机防防弹弹板板、战舰装甲防护板。也可用作防弹头盔。战舰装甲防护板。也可用作防弹头盔。（2）软质防弹背心）软质防弹背心第第一一代代防防弹弹芳芳纶纶是是Kevlar29和和Twaron1000，第第二二代代防防弹弹芳芳纶纶是是Kevlarl29和和TwaronCT2000，最新的软质防弹背心材料是，最新的软质防弹背心材料是GoldF1ex。军用通用型迷彩色，前开胸立领式，外罩两面个口袋可放置必须的物品，由芳族聚酰织物制成。可有效防止79式轻冲发射的51式普通弹对人体的伤害。防护面积0.30平方米.35层芳纶，防54式、51式7.62mm手枪铅芯弹，防护面积3880cm，全重4.5kg特种部队作战防弹衣2型（DS-P7）军用通用型迷彩色，圆领背心式，具有防弹、水上漂浮两大功能。防弹层由芳族聚酰胺织物制成。可有效防止54式手枪发射的51式普通弹对人体的伤害。防护面积0.23。可使55-85公斤的人体在水中保持垂直的状态。3.缆绳方面的应用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等。也可用作光纤通讯电缆的加强件和复合材料芯杆。材料芯杆。4基础设施和建材方面基础设施和建材方面（1）芳纶增强混凝土）芳纶增强混凝土w有有两两种种形形式式，一一种种是是短短切切纤纤维维在在搅搅拌拌机机中中与与水水泥泥混混合合，然然后后在在挤挤出出成成型型机机中中加加工工成成一一定定厚厚度度的的芳芳纶纶增增强强混混凝凝土土预预制制件件；另另一一种种是是芳芳纶纶连连续续纤纤维维预预制制成成象象钢钢筋筋一一样样，插插入入混混凝凝上上或或短短纤纤维维增增强强的的混混凝凝土土中中。也也可可以以将将连连续续纤纤维维编编织织和和固固化化成成网网状状的的环氧复合材料网铺入混凝土内。环氧复合材料网铺入混凝土内。w除除了了强强度度高高、重重量量轻轻以以外外，主主要要是是耐耐盐盐类类腐腐蚀蚀，延延长长建建筑筑物物寿寿命命。除除可可以以盖盖高高楼楼大大厦厦外外，还还可可用用于于桥桥梁梁、海海洋洋开开发发结结构构物物及及化化工工厂厂的的设设施施。另另外外用于桥墩、壁板和大型建筑物的修复。用于桥墩、壁板和大型建筑物的修复。（2）芳纶增强木材）芳纶增强木材w大大型型胶胶粘粘层层合合木木材材（Glulams）用用于于建建筑筑工工程程已已非非常常普普遍遍，1994年年以以来来，美美国国推推出出利利用用芳芳纶纶单单向向塑塑料料增增强强薄薄板板粘粘于于Glulams层层合合梁梁的的浅浅表表层层部部位位，制制成成木木材材复复合合材材料料以以增增加加各各类类梁梁的的强强度度和和刚刚度度，已已在在桥桥梁梁、工工字字梁梁等等各各种种结结构构梁梁上上获获得得成成功功，价价格格和和结结构构性性能能比比都都优优于于木木材材梁梁，为为速速成成林林材材、低低级级木木材材和和小小木木材材的的应应用用开开拓拓了了市市场场，特特别别适适用用于于森林资源匮乏的国家。森林资源匮乏的国家。5应用于传送带应用于传送带芳芳纶纶增增强强的的橡橡胶胶传传送送带带已已大大量量用用于于煤煤矿矿、采采石石场场、港港口口的的运运输输传传送送带带。利利用用芳芳纶纶耐耐热热性性好好的的特特点点，也也可可以以用用作作热热玻玻璃璃器器皿皿坯坯料料（如如显显像像管管泡泡）的的生生产产线线传传输输和和干干净净食品烘干线传送带。食品烘干线传送带。6环保用7应用于特种防护服装应用于特种防护服装w对对位位芳芳纶纶和和间间位位芳芳纶纶或或芳芳砜砜纶纶混混纺纺织织物物可可用用于于防防火火和和消消防防工工作作服服、芳芳纶纶布布用用于于森森林林伐伐木木工工作作服服、赛赛车车服服、运运动动服和手套、袜子等产品。服和手套、袜子等产品。1984年用的 宇航服。隔 热、防化、防压力变化。由芳纶、尼 龙、涤纶等 多种材料分 别集成。7体育运动器材方面的应用体育运动器材方面的应用w可用作弓箭、弓弦、羽毛球拍等，芳可用作弓箭、弓弦、羽毛球拍等，芳纶与其它纤维混杂的复合材料可用作纶与其它纤维混杂的复合材料可用作高尔夫球棍、滑雪板、雪橇以及自行高尔夫球棍、滑雪板、雪橇以及自行车架和轮毂等。车架和轮毂等。8电子设备方面的应用电子设备方面的应用用于集成电路和低膨胀系数的印刷电路板以用于集成电路和低膨胀系数的印刷电路板以及音响的喇叭盒等。及音响的喇叭盒等。芳纶的新发展（芳纶的新发展（1）对对PPTA引引入入第第三三组组分分进进行行共共聚聚、(接接枝枝共共聚聚、嵌嵌段段共共聚聚）、共共混混等等改改性性。如如芳芳香香族族聚聚酰酰胺胺与与脂脂肪肪族族聚聚酰酰胺胺(尼龙尼龙)共混改性等；共混改性等；芳纶的新发展（芳纶的新发展（2）w新型芳纶纤维的合成。采用新的二胺或二新型芳纶纤维的合成。采用新的二胺或二甲酰氯单体合成新型芳纶、在分子主链结构甲酰氯单体合成新型芳纶、在分子主链结构上引入柔性、庞大体型的基团，合成含有联上引入柔性、庞大体型的基团，合成含有联苯基和联萘基等结构的芳纶。在分子主链上苯基和联萘基等结构的芳纶。在分子主链上引入可交联基团，使分子之间交联，以进一引入可交联基团，使分子之间交联，以进一步提高芳纶性能。步提高芳纶性能。芳纶的新发展（芳纶的新发展（3）功功能能型型芳芳纶纶的的开开发发。如如PPTA聚聚苯苯胺胺（PAn）导导电电纤纤维维、间间位位芳芳纶纶和和对对位位芳芳纶纶混混纺纺阻阻燃燃防防护护纤纤维维、舒舒适适性性着着色纤维等，拓广芳纶的应用领域。色纤维等，拓广芳纶的应用领域。杂环类芳香族纤维杂环类芳香族纤维w虽然虽然PPTA有高的比强度和比模量，但是单位有高的比强度和比模量，但是单位面积的力学性能和耐热性还不够高，难以满面积的力学性能和耐热性还不够高，难以满足要求更高的材料的需要。足要求更高的材料的需要。60年代初以来，年代初以来，发达国家就对苯唑和喹啉类聚合物进行了研发达国家就对苯唑和喹啉类聚合物进行了研究，包括究，包括PBT、PBO、PBI等，开发了一系列等，开发了一系列的杂环类芳香高聚物，其化学结构式如下的杂环类芳香高聚物，其化学结构式如下杂环类芳香族纤维杂环类芳香族纤维顺式聚苯撑苯并双噁唑顺式聚苯撑苯并双噁唑(PBO)顺式聚苯撑苯并双噻唑顺式聚苯撑苯并双噻唑(PBT)反式聚苯撑苯并双噁唑反式聚苯撑苯并双噁唑(PBO)反式聚苯撑苯并双噻唑反式聚苯撑苯并双噻唑(PBT)纤纤维维密度密度G/cm3抗张强度抗张强度GPa杨氏模量等杨氏模量等GpaTgTd全芳香聚甲亚胺全芳香聚甲亚胺1.235.4聚聚 苯苯 撑撑 苯苯 并并 双双 噁噁 唑唑(PBO)1.575.1402700聚聚 苯苯 撑撑 苯苯 并并 双双 噻噻 唑唑(PBT)1.574.6373350750聚苯并噁唑聚苯并噁唑(ABPBO)1.404.2276全芳香共聚酯全芳香共聚酯(Ekonol)1.404.1140聚对苯二甲酰对苯二胺聚对苯二甲酰对苯二胺1.454.0132聚对苯甲酰胺聚对苯甲酰胺(PBA)1.443.9111芳香族共聚酰亚胺芳香族共聚酰亚胺1.343.2196除了高强高模外，还具有很好的耐热性、阻燃性除了高强高模外，还具有很好的耐热性、阻燃性w聚苯撑苯并双噻唑聚苯撑苯并双噻唑(PBT)polyphenylenebenzobisthiazolew聚对苯撑苯并双噁唑聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)polyphenylenebenzobisoxazolew聚对苯二甲酰对苯二胺聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)polyphenyleneterephthalamidew聚对苯甲酰胺聚对苯甲酰胺(PBA)poly(p-benzamide)w聚苯并噁唑聚苯并噁唑(ABPBO)polybenzoxazolew聚苯并咪唑聚苯并咪唑(PBI)polybenzimidazolew共聚醚酮共聚醚酮poly(etheretherketone)w聚苯唑聚苯唑polybenzole部分高性能纤维主要性能表部分高性能纤维主要性能表类类别别品种品种和牌号和牌号拉拉伸伸强强度度拉拉伸伸模模量量伸伸度度%密密度度g/cm3LOI熔点熔点/cN/dtexg/dGPacN/dtexg/dGPaPBOPBOAS37425.8115013001803.51.5468650PBOHM37425.8172020002702.51.5668650PPTAKevlar2919222.97508501093.61.4429550Kevlar492.81992.41.4529Twaron2.8801252.03.31.4529Technora283.4590724.61.3925聚芳酯纤维聚芳酯纤维 Vectran266003.928高强聚乙烯高强聚乙烯 Dynecma332.911501003.50.97145碳纤维碳纤维20233,5131014802301.51.6钢丝纤维钢丝纤维3.542.82602902001.47.8聚酯纤维聚酯纤维891.111012515251.3817PBOfiberhasthehighesttensilestrengthandtensilemodulusamonghighperformancefibersTensilestrengthofPBOfiberistentimeshigherthansteelandtwicethatofregularcarbonandp-AramidfibersStress-strainCurvesofPBOarecomparedwithotherhighperformancefibersImpactenergyabsorptionofPBOcompositeismorethantwicethatofp-Aramidcomposite.PBOhasagreaterpotentialfordamagetolerancematerialswPBOPBO纤维的强度和模量差不多是纤维的强度和模量差不多是Kevlar-149Kevlar-149的二倍多，的二倍多，实际模量已达理论模量的实际模量已达理论模量的7474。耐疲劳性和。耐疲劳性和PPTAPPTA相似相似,PBTPBT和和PBOPBO可在可在550550下短期使用，在下短期使用，在315315的空气中持续的空气中持续200200小时后，抗张强度和模量分别保持小时后，抗张强度和模量分别保持6060和和9090，是，是十分优异的耐热材料。但由于十分优异的耐热材料。但由于PBTPBT和和PBOPBO纤维的高度各向纤维的高度各向异性，在受压时极易发生原纤开裂，其抗压性能较差，异性，在受压时极易发生原纤开裂，其抗压性能较差，抗压强度只有抗压强度只有200200270Mpa270Mpa，为抗张强度的十分之一，为抗张强度的十分之一，比比PPTA(400MPa)PPTA(400MPa)低得多。但交联改性后抗压强度可有成低得多。但交联改性后抗压强度可有成倍的增长。倍的增长。wPBOPBO纤维被称为纤维被称为2121世纪的高性能纤维，其性能超过了目世纪的高性能纤维，其性能超过了目前所有的高性能纤维。前所有的高性能纤维。PBOPBO的应用展望的应用展望w增强复合和防弹抗冲击材料增强复合和防弹抗冲击材料w高强缆线及高性能帆布高强缆线及高性能帆布 w特种防护材料特种防护材料 增强复合和防弹抗冲击材料增强复合和防弹抗冲击材料 w在橡胶增强领域，PBO纤维可替代钢丝作为轮胎的增强材料，使轮胎轻量化，有助于节能；另可作高性能同步传动带等的增强材料。wPBO增强复合材料的耐冲击强度远远高于碳纤维增强复合材料，也高于PPTA纤维增强复合材料，是新世纪新型高速交通工具、深海洋开发的理想材料。同时也是混凝土构筑物增强，修补加固和燃气罐等压力容器的有效增强材料。wPBO是军民两用材料，在国防军工上应用十分广泛。如用作防弹衣、防弹头盔等防弹材料、舰艇的结构材料、降落伞用材料、飞机机身材料等。w在宇航应用方