第3章 芳香族聚酰胺纤维

“产业用高性能纤维及纺织品”之

第一节

概述

一、芳香族聚酰胺纤维的定义 泛指由酰胺基团直接与两个苯环基团连接而成 的线形高分子制造的纤维，称作芳香族聚酰胺

纤维(Aramid纤维)。

在我国，芳香族聚酰胺纤维称作芳纶，间位 Aramid纤维称做芳纶1313,对位Aramid纤维称 做芳纶1414。

第一节

概述

二、芳香族聚酰胺纤维的主要品种 (一)聚对苯二甲酰对苯二胺纤维

聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的英文名称为 Poly(p-phenylene terephthamide) Fiber, 简写为PPTA纤维。

商品名为Kevlar纤维、Twaron纤维，我国称 为芳纶1414。

第一节1、化学结构

概述

第一节2、性能特点

概述

①机械性质：芳纶1414是目前使用的有机纤维中强度最高的，其强度可达193.6cN/tex,

断裂伸长率为4%。初始模量远高于其它纤维，其初始模量为4400cN/tex,为聚酰胺纤

维的11倍，为涤纶六倍左右。

②纤维密度：为1.43~1.44g/cm3。

第一节

概述

③热学性质：纤维的热稳定性远高于其它纤维，

在150℃下纤维的收缩率为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℃。

④化学性能：具有良好的耐碱性，耐酸性好于 锦纶，具有良好的耐有机溶剂、漂白剂以及抗 虫蛀和霉变。对橡胶具有良好的粘附性。

对位芳香族聚酰胺纤维的一般物理性能纤维种类 密度(g/cm3)强度(cN/tex)伸度(%)弹性模量( cN/tex )含水率(%)

PPTA Kevlar29 Kevlar49 Kevlar119 Kevlar129 Kevlar149

1.43 1.45 1.44 1.44 1.47 1.39 2.54 7.8

202.9 195.8 211.7 233.7 158.8 247 84.7 30

3.6 2.4 4.4 3.3 1.5 4.6 4.0 1.7

4851 7497 3793 6703 9790 5203 2646 2469

7.0 4.5 7.0 6.5 1.5 2.0 — —

Technora E玻璃 钢

第一节

概述

(二)聚间苯二甲酰间苯二胺纤维

聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的英文名称为 poly(m-phenyleneisophthalamide) Fiber,简写为 MPIA纤维。

商品名为Nomex纤维或Conex纤维，我国称为

芳纶1313。

第一节1、化学结构

概述

NH

NH CO

CO n

第一节2、性能特点

概述

①机械性质：强度较高。在通常情况下，强度为48.4cN/tex,断裂伸长率为17%。

②纤维密度：为1.38g/cm3。

第一节

概述

③热学性质：芳纶1313具有良好的耐热性， 其耐腐蚀性和防燃性。如在260℃的高温下连

续使用1000h,其强度仍能保持原强度的65%;在300℃的高温下连续使用一周，仍可保持原

强度的50%。

④化学性能：具有良好的耐碱性，耐酸性好

于锦纶，具有良好的耐有机溶剂、漂白剂以及抗虫蛀和霉变。

间位芳香族聚酰胺纤维的一般物理性能 物性 Nomex Conex 密度(g/cm) 1.38 1.38 单丝纤度(tex) 0.22 0.22 拉伸强度(cN/tex) 35.3 47

.6~61.7 断裂伸长率(%) 31 37 拉伸弹性模量(cN/tex) 617.4 661.5 含水率(%) 5 5 300℃热收缩率(%) 3.5 3.7 热分解温度(℃) — 400~430 250℃强度保持率(%) — 60 干热暴露强度保持率(250℃³1000H) (%) — 60 湿热暴露强度保持率(120℃³1000H) (%) — 60 LOI — 30~32

第一节(三)其他品种

概述

第一节

概述

三、芳香族聚酰胺纤维的发展简史1951 1953 1960 19651967 1968 1969 布 1970 1971 1972

杜邦 杜邦 杜邦 杜邦杜邦 杜邦 杜邦 杜邦 帝人 杜邦

Flory发明低温溶液聚合法 Morgan开发全芳香族聚酰胺系低温溶液聚合法 开始开发间位全芳香族聚酰胺纤维Nonex(HT-1) Kwolek发明液晶纺丝法，开始研究对位系全芳 香族聚酰胺纤维(PBA) Nomex上市，用于纤维和造纸 开始研究对位系全芳香族聚酰胺纤维(PPTA) 对位系全芳香族聚酰胺“纤维—B(PBA)”公发明干式纺丝法 间位系全芳香族聚酰胺纤维(Conex)上市 对位系全芳香族聚酰胺纤维“Kevlar(PPTA)” 上市。

第一节

概述

1974 FTC1974 帝人 1979 恩卡 1982 杜邦 1984 东丽 1985 帝人

全芳香族聚酰胺纤维正式命名为“Aramid”对位系全芳香族聚酰胺纤维(HM--50)申请专利 对位系全芳香族聚酰胺纤维工业化(Arenka),

后改称“Twalon”。建成Kevlar2000吨/年生产线 与杜邦合作，在日本开始销售 HM—50工业化

第一节

概述

四、芳香族聚酰胺纤维的应用领域

芳纶纤维的应用领域示意图

第二节

聚对苯二甲酰对苯二胺纤维

一、单体和合成

(一)所用单体

合成聚对苯二甲酰对苯二胺所用单体一般为芳香族 二胺和芳香族二酸及其衍生物。

X基团：卤素(如Cl)、OR(R是烷基或芳基)、OH

第二节

聚对苯二甲酰对苯二胺纤维

(二)合成方法

1、界面缩聚

界面缩聚法是两种单体分别溶解在不相混溶 的溶剂中，即把对苯二甲酰氯溶解于与水不 相溶的有机溶剂中，对苯二胺溶剂在水相中， 当两种溶液相互混合时，在相的界面就发生 缩聚反应生成聚合物，因为聚合物不溶解在 两个溶剂里，因此以沉淀形式析出。

第二节

聚对苯二甲酰对苯二胺纤维

A—水相中二胺的浓度 A C B—有机相中二胺浓度 C—有机相中二酰氯浓度 P—溶液中聚合物浓度 S—S‘—界面层

界面缩聚的浓度分布

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