高科技特種纖維―芳綸

   芳綸纖維誕生于20世紀60年代末,初作為宇宙開發材料和重要的戰略物資而秘不示人,平添了許多神秘色彩。冷戰結束后,芳綸作為高技術含量的纖維材料大量用于民用領域,才逐漸露出廬山真顏。
    芳綸的全稱是“芳香族聚酰胺纖維”(英文名Aramid fibers),是一類新型的特種用途合成材料。因為構成纖維的高聚物長鏈分子中含有酰胺基,所以與錦綸一樣,同屬于聚酰胺類纖維。但不同的是,構成錦綸的高聚物大分子中連接酰胺基的是脂肪鏈,而芳香族聚酰胺纖維中連接酰胺基的是芳香環或芳香環的衍生物,所以把這類纖維統稱為芳香族聚酰胺纖維,簡稱芳綸。
    由于芳香基取代了脂肪基,分子鏈的柔性減小而剛性增強,反映在纖維性能方面,其耐熱性和初始模量都顯著增大,所以芳香族聚酰胺纖維是目前有機耐高溫纖維中的主要類別。其中具實用價值的品種有兩個,一是分子鏈排列呈鋸齒狀的間位芳綸纖維,我國命之為芳綸1313;一是分子鏈排列呈直線狀的對位芳綸纖維,我國命之為芳綸1414。兩者化學結構相似,但性能差異卻很大,應用領域各有不同:芳綸1313以其出色的耐高溫絕緣性,成為高品質功能性纖維,而芳綸1414極好的金屬特性使之在高性能纖維中占據著重要核心地位。

1 防火纖維―芳綸1313

    芳綸1313早由美國杜邦公司研制成功,并于1967年實現了工業化生產,產品注冊為Nomex®(諾美克斯)。這是一種柔軟潔白、纖細蓬松、富有光澤的纖維,外觀與普通化纖并無二致,卻集眾長于一身擁有超乎尋常的“特異功能”:
    持久的熱穩定性。芳綸1313突出的特點就是耐高溫性能好,可在220℃高溫下長期使用而不老化,其電氣性能與機械性能的有效性可保持10年之久,而且尺寸穩定性極佳,在250℃左右的熱收縮率僅為1%,短時間暴露于300℃高溫中也不會收縮、脆化、軟化或者融熔,只在370℃以上的強溫下才開始分解,400℃左右開始碳化,如此高的熱穩定性在目前有機耐溫纖維中是絕無僅有的。
    驕人的阻燃性。我們知道,材料在空氣中燃燒所需氧氣體積的百分比叫做極限氧指數,極限氧指數越大,其阻燃性能就越好。通??諝庵醒鯕夂繛?1%而芳綸1313的極限氧指數大于28%,屬于難燃纖維,所以不會在空氣中燃燒,也不助燃,有自熄性。這種源于本身分子結構的固有特性使芳綸1313永久阻燃,因此有“防火纖維”之美稱。
    極佳的電絕緣性。芳綸1313介電常數很低,固有的介電強度使其在高溫、低溫、高濕條件下均能保持優良的電絕緣性,用其制備的絕緣紙耐擊穿電壓可達到10萬伏/