芳香族聚酰胺纖維

含芳香環的一類線形聚酰胺紡製成的合成纖維。分為全芳香族聚酰胺纖維和含芳香環的脂肪族聚酰胺纖維。

fɑngxiɑngzu juxiɑn'ɑn xiɑnwei

芳香族聚酰胺纖維

aromatic polyamide fibre

由芳香族二元胺和芳香族二羧酸或芳香族氨基苯甲酸經縮聚反應所得聚合物紡成的特種纖維。主要品種有對位芳香族聚酰胺纖維和間位芳香族聚酰胺纖維兩類。

主要是聚對苯二甲酰對苯二胺纖維（或稱聚對苯撐對苯二甲酰胺纖維）。它是把對苯二胺和對苯二甲酰氯縮聚得到的聚合物溶解於濃硫酸或氫氟酸或氯磺酸中製成具有液晶性能的溶液，再經幹－濕法紡絲製成的。 美國1972年生產的商品名稱為凱夫拉爾(kevlar)。另一個是聚對苯甲酰胺纖維（或稱聚對氨基苯甲酰纖維），是把對氨基苯甲酰氯的鹽酸鹽或對亞硫酰胺苯甲酰氯經溶液縮聚而得到的聚合物，或將對氨基苯甲酸溶於N-甲基吡咯烷酮、氯化鋰溶液內在催化劑作用下縮聚得到的聚合物溶解在二甲基乙酰胺、四甲基脲等有機溶劑的鹽溶液內或溶解在濃硫酸等強酸內得到液晶,再經幹－濕法紡絲製成的纖維。這類聚合物主鏈中的對苯撐基使主鏈變得僵硬，而且共軛雙鍵效應使苯環和酰胺基的結合力總是力圖保持分子的平面性，所以分子鏈有很好的剛性。因此這類聚合物是剛性鏈聚合物。利用剛性分子不易摺疊的特性，用液晶紡絲形成伸直鏈結晶，因而增加了纖維中晶區與晶區之間縛結分子的數目，同時大分子聚集體沿纖維拉伸的方向高度取向。這種高度取向的對位芳香族聚酰胺纖維的最大特點是具有高強度（22克／旦以上），約為鋼絲的5～6倍；高模量（450～1000克／旦）,約為鋼絲和玻璃纖維的2～3倍；低比重,約為鋼絲的1/5。這種纖維還具有優良的耐高温、抗化學腐蝕和自熄等特性。聚對苯二甲酰對苯二胺纖維的缺點是耐紫外線較差。這類纖維主要用於高速飛機等的輪胎簾子線；深海作業、航天和氣象等方面的特種纜繩；高壓容器、塑料、橡膠的增強材料。聚對苯甲酰胺纖維的抗衝擊性能較差，因而在使用上受到限制，但可用作深海光纜的包覆材料。

主要是聚間苯二甲酰間苯二胺纖維。它是將間苯二胺和間苯二甲酰氯縮聚得到的聚合物溶解在四氫呋喃、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等有機溶劑中，用幹法紡絲或濕法紡絲製成。這類纖維由於大分子主鏈上含有共軛雙鍵的苯環結構，使聚合物的玻璃化温度升高;又由於其分子間力較大,使其熔點高達400℃;又由於其間苯撐基與酰胺基的作用而使分子具有一定柔性。因此這種纖維最突出的特點是能在較高温度下使用。如美國生產的諾梅克斯(Nomex)在260℃的高温下加熱1000小時後斷裂強度仍能保持65％,在304℃加熱1000小時強度保持64％。在火焰中難燃，具有自熄性，耐老化性良好，能耐大多數有機溶劑，但耐紫外線較差。主要用於易燃、易爆環境的工作服以及宇航服和消防服等。還可用作工業濾材、填料，用這種纖維製成的紙大量用於電器絕緣材料。

由聚對苯二甲酰對苯二胺經紡絲製得的芳香族聚酰胺纖維。由於纖維結構中芳酰胺分子束沿纖維軸高度有序排列，因此強度和彈性模量很高，分別為 194～221cN/dtex和 4634～8650cN/dtex。這種纖維温度適應性好,在200℃下使用強度仍能達132cN/dtex，彈性模量2648cN/dtex，在-45℃下還能保持通常的強韌性和尺寸穩定性，其收縮率與蠕變性接近無機纖維，耐疲勞性優於聚酯纖維，但耐光性和壓縮強度較差，且難以染色。纖維呈淡黃色。

聚對苯二甲酰對苯二胺纖維於1972年由美國杜邦公司實現工業化生產,80年代中期年生產能力達21kt,商品名凱芙拉(Kevlar)。它有三種類型,即Kevlar、Kevlar29、Kevlar49。目前該公司在英國北愛爾蘭興建年產 7kt的生產廠，在日本與東麗公司合資興建年產 4kt的生產廠，兩廠均計劃於1987年投產。荷蘭恩卡公司和日本帝人公司也生產三元共聚的這類纖維。

生產方法 　聚合物經洗滌和乾燥後溶於99％的濃硫酸中，得到濃度為20％的紡絲原液送往紡絲工序。紡絲採用幹噴濕紡法(見化學纖維紡絲),紡絲速度約為200～300m/min，不需進一步拉伸，即得高強度纖維。原纖經洗滌後，於500℃下進行熱處理,則得高模量纖維。如在縮聚過程中加入3，4′－二氨基二苯醚,所得聚合物可溶於Ν－甲基吡咯烷酮中，則可進行濕法紡絲，所得纖維耐疲勞性好。還有一種原纖化短切纖維是用特殊方法制成的。

用途 聚對苯二甲酰對苯二胺纖維主要用作輪胎簾子線，其強度為鋼絲的6倍，而密度只有鋼絲的1/5，因此可減少簾布層數，並節省車輛的燃料用量；也可用作纜繩、防護材料和石棉代用品。這種纖維還可用作增強材料，其強度比玻璃纖維布高50％。用作水泥增強材料或代替部分鋼筋用於超高層建築中。在高壓軟管、輸送帶、空氣支撐的頂篷材料、高壓容器、火箭發動機外殼和雷達天線罩中，也使用了這種纖維。（見彩圖）

由聚間苯二甲酰間苯二胺經紡絲製得的芳香族聚酰胺纖維。由於分子主鏈上的間位苯環與酰胺鍵形成共軛結構和分子間的氫鍵作用，這種纖維耐熱性很好，用作熨燙布時壽命為聚酰胺纖維布的8倍，棉布的20倍。強度為44.1～48.5cN/dtex，延伸度為30％～50％，有良好的絕緣性能，在火焰中難燃、不熔滴，移開火源因表面碳化而具有自熄作用，且這一性能不受洗滌或乾洗的影響。其織物有較好的化學穩定性,在250℃的腐蝕性氣體(含二氧化硫、三氧化硫等)作用下,強度仍能保持室温時的60％。缺點是耐光性差,在日光下曝曬一年，強度下降50％，通常需加入耐光劑。

聚間苯二甲酰間苯二胺纖維由美國杜邦公司開發，1967年工業化生產,商品名Nomex。80年代中期年生產能力達15kt（包括紙製品），日本和蘇聯也有生產。

生產方法 　聚合溶液直接用氫氧化鈣或氨中和，並在靜態混合器中加入苯胺等鏈終止劑製得紡絲原液，然後用幹法紡絲或濕法紡絲製得纖維。還可將紡絲液細流在凝固液中高速剪切攪拌，製得沉析纖維，用作絕緣紙。

用途 　聚間苯二甲酰間苯二胺纖維主要用作絕緣紙，可做成大功率電機和發動機的勵磁線圈，用作電樞的絕緣材料或加工成蜂窩狀結構材料應用於飛機上；還可用作各種防護服或與聚丙烯腈預氧化纖維等混織，以提高抗燃性;也可作長期高温(220℃)使用的流體濾材；其中空纖維（見化學纖維）可用作反滲透膜和過濾膜。