芳綸1313

聚間苯二甲酰間苯二胺纖維;芳綸1313;polyisophthaloyl metaphenylene diamine fibre;Fanglun 1313;Nomex

用途：一種聚酰胺纖維。主要用於防原子能輻射、高空高速飛行材料等方面。也可用於特殊要求的輪胎窗子線。主要用於制防輻射衣料、航天衣料，也用於制耐高温衣料、蜂窩製件、高温線管、飛機油箱、防火牆、反滲透膜或中空纖維等。

製備或來源：由間苯二胺與間苯二甲酰氯縮聚後經溶液紡絲而成。

備註：斷裂強度0.4～0.53牛/特，伸長率30～50%，回潮率6.5%。耐酸、鹼、黴、老化。其摩擦性、抗腐蝕性最好，強度和彈性也好。缺點是耐光性差。

這是一種柔軟潔白、纖細蓬鬆、富有光澤的纖維，外觀與普通化纖並無區別，卻集眾長於一身，擁有超乎尋常的特殊功能。

芳綸1313最突出的特點就是耐高温性能好，可在220℃高温下長期使用而不老化，其電氣性能與機械性能可保持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%，短時間暴露於300℃高温中也不會收縮、脆化、軟化或者融熔，在超過370℃的温度下才開始分解，400℃左右開始碳化——如此高的熱穩定性在有機耐纖維中是絕無僅有的。

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。通常空氣中氧氣含量為21%，而芳綸1313的極限氧指數大於28%，屬於難燃纖維，所以不會在空氣中燃燒，也不助燃，具有自熄性。這種源於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。

芳綸1313介電常數很低，固有的介電強度使其在高、低、高濕條件下均能保持優良的電絕緣性，用其製備的絕緣紙耐擊穿電壓可達到10萬伏/mm2，是全球公認的最佳絕緣材料。

芳綸1313的化學結構異常穩定，可耐大多高濃無機酸及其它化學品的腐蝕、抗水解作用和蒸汽腐蝕。

芳綸1313是柔性高分子材料，低剛度高伸長特性使之具備與普通纖維相同的可紡性，可用常規紡機加工成各種織物或無紡布，而且耐磨抗撕裂，適用範圍十分廣泛。

芳綸1313耐α、β、χ射線以及紫外光線輻射的性能十分優異。用50Kv的χ射線輻射100小時，其纖維強度仍保持原來的 73%，而此時的滌綸則早已成了粉末。

獨特而穩定的化學結構賦予芳綸1313諸多優異性能，通過對這些特性加以綜合利用，一系列新產品不斷地開發出來，在安全防護、高過濾、電氣絕緣、結構材料等領域的應用越來越廣，普及程度越來越高，已成為軍事、產業、科技等許多領域不可或缺的重要基礎材料。

由於芳綸1313生產工藝極其複雜、技術難度大、投資成本居高不下等原因，長期以來，世界上僅美國、日本有能力生產，並控制着全球芳綸市場。值得驕傲的是，在我國，煙台氨綸股份有限公司（現煙台泰和新材料股份有限公司）經過數年攻關，衝破各種艱難險阻，終於研發了卓誠芳綸1313，併成功實現了工業化生產。

(l)聚間苯二甲酰間苯二胺縮聚物的製備芳綸1313由間苯二甲酰氯(ICI)和間苯二胺(MPD)縮聚而成，其反應式為：生產縮聚物主要有如下三種方法。①界面縮聚法 把配方量的間苯二胺溶於定量的水中，加入少量的酸吸收劑成為水相。再將配方量的ICI溶於有機溶劑中，然後邊強烈攪拌邊把ICI溶液加到MPD的水溶液中，在水和有機相的界面上立即發生反應，生成聚合物沉澱，經過分離、洗滌乾燥後得到固體聚合物。②低温溶液縮聚法 先把間苯二胺溶解在N，N二甲基乙酰胺( DMAc)溶劑中，在攪拌下加入間苯二甲酰氯，反應在低温下進行，並逐步升温到反應結束。然後加入氫氧化鈣，中和反應生成的氯化氧，使溶液成為DMAc- CaCI2酰胺鹽溶液系統，經過濃度調整，可直接用於濕法紡絲，也可以通過鹼性的離子交換樹脂除去反應生成的HCI。黎葦等研究叔胺添加劑對PMIA縮聚反應的影響，發現不同結構叔胺對PMIA分子量的影響是不同的，其中以加入少量a甲基吡啶作為HCI吸收劑對提高PMIA分子量最為明顯。③乳液縮聚法 將ICI溶於與水有一定相溶性的有機溶劑（如環己酮），MPD溶於含有酸吸收劑的水中，高速攪拌，使縮聚反應在攪拌時形成的乳液體系的有機相中進行。此方法利於熱量傳遞。此外，還有專利報道有氣相縮聚法制備芳香族聚酰胺。鑑於低温溶液縮聚與界面縮聚、乳液縮聚相比，耗用溶劑少，生產效率高，在直接使用樹脂溶液進行紡絲、打漿和制膜時可以省去樹脂析出、水洗和再溶解等操作，在生產上更為經濟，所以低温溶液聚合應用廣泛。採用低温縮聚法制備聚間苯二甲酰間苯二胺，溶劑為N，N二甲基乙酰胺( DMAc)時，有下列因素對反應有影響：間苯二甲酰氯，間苯二胺純度，摩爾比，反應温度，反應時間，溶劑中的水分含量和攪拌速度等。

(2)芳綸1313纖維的製備纖維可採用幹法紡絲、濕法紡絲或幹噴濕紡法制備。①幹法紡絲 幹法紡絲的流程為將低温溶液縮聚所得的紡絲液用氫氧化鈣中和，得到約含20%聚合物及9% CaCl2的黏稠液，經過濾後加熱到150～160℃進行幹法紡絲，得到初生纖維因帶有大量無機鹽，需經多次水洗後在300℃左右進行4～5倍的拉伸，或經卷繞後的纖維先進入沸水浴進行拉伸、乾燥，再於300℃下張緊1.1倍處理。幹法紡絲產品有長絲和短纖維兩種。②濕法紡絲 濕法紡絲的一般流程為：紡前願液温度控制在22℃左右，原液進入體積密度為1.366的含二甲基乙酰胺和CaCI2凝固浴中，浴温保持60℃，得到的初生纖維經水洗後，在熱水浴中拉伸2. 73倍，接着再進行乾燥，温度為130℃，然後在320℃的熱板上再拉伸1.45倍而製得成品。日本帝人採用此方法。Conex的產品主要為短纖維，有以下幾個品種：普通短纖維、原液染色短纖維、短切纖維和高強度長絲。據專利介紹的高強Conex的濕法紡絲流程為：漿液→凝固浴→洗滌→第→次濕拉伸→第二次濕拉伸→乾燥→千拉伸→後處理。製得的纖維抗張強度可達8.48～9.27cN/dtex，伸長率25%～28%在300℃時的熱收縮為 5.60%～6.O%。③幹噴濕紡法 美國孟山都公司綜合幹紡和濕紡的優點，提出了幹噴濕紡的工藝。採用這種工藝，紡絲拉伸倍數大，定向效果好，耐熱性高。如濕紡纖維在400℃下熱收縮率為 80%，而幹噴濕紡纖維小於lO%，濕紡的零強温度為440℃，幹紡為470℃，而千噴濕紡可提高到515℃。各大公司採用的生產工藝流程為：美國杜邦公司採用低温溶液聚合，幹法紡絲，得纖維Nomex,日本帝人公司採用界面聚合，再溶解，用倒章式濕法紡絲裝置進行紡絲，紡出纖維稱為Conex;孟山都公司綜台幹紡和濕紡的優點提出了幹噴濕紡工藝。此外，前蘇聯的ΦeHHnox用熱塑擠壓法生產。

(3)芳綸1313酌共聚及表面改性針對聚間苯二甲酰間苯二胺纖維的耐疲勞性、阻燃性、耐光性以及和基體樹脂的浸潤性尚不夠理想等問題，國內外開展了大量的研究。黎葦等以2，5--氯對苯二甲酰氯(DDC)作為第三單體，將其與間苯二甲酰氯(ICl)、間苯二胺(MPD)在N，N-二甲基乙酰胺(DMAc) 中進行低温溶液共縮聚反應，合成了含氯取代基的聚間苯二甲酰間苯二胺樹脂( PMIAC)。他們在芳香聚合物的苯環上部分引入滷原子，可適度降低大分子鏈的規整性，有效地提高其阻燃性及和基體樹脂的浸潤性。日本的Ozawa Shuji等人發表了由芳族二胺和芳族的二元羧酸的二鹵化物的縮聚反應制備芳族聚酰胺的專利。Lin等研究了通過選擇不同的二胺和二元酰氯可得到不同的重複單元的方法，從而在保持良好的耐熱性能的同時，改進材料的阻燃性能。Lin等採用TCP代替間苯二胺，如果10%質量比的TCP代替間苯二胺，可使其 5%的熱質量損失温度從260.1℃升高到444.5℃。

全球來看，芳綸1313的主要供應商依次為美國杜邦、煙台泰和新材、日本帝人。美國杜邦產能約2.5萬噸，商品名為Nomex，在全球處於壟斷地位。煙台泰和新材年產能5600噸，為全球第二大芳綸1313供應商，其商品名為Tametar（泰美達），產品性能指標和差別化程度與美國杜邦比較接近，是美國杜邦的主要競爭對手。日本帝人也是世界上最早的芳綸1313供應商之一，其產能約2300噸，商品名為Conex。

（1）工業用本白短纖。主要用於高温過濾、高温傳送帶、轉移印花毯、汽車膠管等。 （2）易染芳綸短纖。主要用於石油石化、電力燃氣、鋼鐵煉焦、電氣電焊等工業領域的防護服。 （3）色絲。主要用於防消服、軍警作訓服以及要求較高的產業工人防護等。 （4）長絲。主要用於賽車服、宇航服、輪胎簾子布、汽車膠管等。 （5）短切纖維、沉析纖維。主要用來製作芳綸紙，可用於高温電機、變壓器、電子電器、手機電池、筆記本電腦電池的絕緣等。還可進一步加工成蜂窩結構材料，用於飛機、高鐵、遊艇等。