芳纶纤维的分类与形态和在工业领域中的应用

赵春保（上海唬化工研究院手艺开发中心）

　　
　　一、前言
　　现在，，，，国际市场上一些公司依旧热衷于Nomex纤维项目的投资和扩建事情，，，，如美国杜邦公司宣布扩大高性能对位Nomex的产能，，，，该公司妄想投入5亿美元，，，，在位于南卡罗莱纳州库珀河的该公司设施内新建工厂，，，，扩大其高性能对位Nomex(Para-aramid)纤维品牌“KEVLAR”的产能。。。。。Para-aramid主要被应用于工业及军事领域尚有如中国大的间位Nomex纤维制造和供应商—烟台氨纶股份有限公司用于防护服及过滤等高耐热性、年产1500吨间位Nomex生产线扩能项目已经在2008年下半年胜利完工，，，，并已投入生产。。。。。此次扩能刷新使该公司的间位Nomex总产能提升到4300吨/年。。。。。何谓Nomex纤维呢？？Nomex纤维通称为芬芳族聚酰胺纤维，，，，为区别脂肪族聚酰胺（通称为尼龙），，，，美国将芬芳族聚酰胺称为Aramid，，，，将它制造的纤维称为Nomex纤维。。。。。Nomex纤维主要品种有：聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，，，，称为Nomex1313，，，，又称为间位Nomex；；聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，，，，称为Nomex1414。。。。。Nomex纤维普遍应用于信息工业、土木修建、密封填料、大型客机的结构质料及抗燃、耐热的防护服等。。。。。据统计，，，，现在Nomex产品用于防弹衣、头盔等约占7%~8%，，，，航空航天质料、体育用质料约占40%，，，，轮胎骨架质料、传送带质料等约占20%，，，，高强绳索等约占13%。。。。。而作为增强质料，，，，Nomex纤维有其不可替换的作用。。。。。很是是在异彩纷呈的高性能纤维各人族中，，，，Nomex以其卓越的耐热防火性、电绝缘性和力学性能，，，，兼有超高强度、高模量优异品种，，，，成为先进防护质料和结构质料的主要基础原质料，，，，不但在航空、航天、国防、电子等尖端领域大显身手，，，，并且开发出越发辽阔的民用空间，，，，已成为当今用途广、产量大、有希望前途的高科技特种纤维。。。。。

　　二、Nomex纤维的希望历史
　　Nomex纤维降生于20世纪60年月末，，，，初作为宇宙开发质料和主要的战略物资而秘不示人，，，，平添了许多神奇色彩。。。。。冷战竣事后，，，，Nomex作为高手艺含量的纤维质料大宗用于民生领域，，，，才逐渐露出庐山真颜。。。。。Nomex早由美国杜邦公司研制乐成并实现工业化生产，，，，其间位Nomex注册为Nomex（诺美克斯），，，，对位Nomex注册为Kevlar（凯芙拉），，，，二者划分在间位、对位Nomex领域占有着主导职位。。。。。例如防火纤维Nomex1313早由美国杜邦公司研制乐成，，，，并于1967年实现了工业化生产，，，，产品注册为Nomex（诺美克斯）。。。。。这是一种柔软雪白、纤细松散、富有完泽的纤维，，，，外观和一般化学纤维并无二致，，，，却集众长于一身，，，，拥有超乎寻常的“特异功效”。。。。。险些和防火纤维Nomex1313的创立同步，，，，美国杜邦公司在20世纪60年月末研制出另一种高性能合成纤维-防弹纤维Nomex1414，，，，其商品于1972年首次问世，，，，命名为Kevlar（凯芙拉）。。。。。Nomex1414外观呈金黄色，，，，貌似闪亮的金属丝线，，，，现实上是由刚性长分子组成的液晶态聚合物。。。。。由于其分子链沿长度偏向高度取向，，，，并且具有极强的链间结协力，，，，从而给予纤维空前的高强度、高模量和耐高温特征。。。。。Nomex1414的觉察被以为是质料界希望的一个的主要历程碑。。。。。Nomex1414有极高的强度，，，，大于28克/旦，，，，是优质钢材的5-6倍，，，，模量是钢材或玻璃纤维的2-3倍，，，，韧性是钢材的2倍，，，，而重量仅为钢材的1/5。。。。。（Nomex1414的的强韧性也使其裁切和整理异样难题，，，，需要腾贵的专用工具）。。。。。恒久以来，，，，由于投资本钱高、手艺难度大，，，，上仅美国、日本和前苏联有能力举行生产，，，，工艺手艺属于绝密，，，，产品被视为战略物资而严加管制。。。。。现在，，，，Nomex市场主要由美国杜邦公司、日本帝人公司以及烟台氨纶股份有限公司三大Nomex供应商来朋分。。。。。

　　三、Nomex纤维的分类和形态和性能
　　1.Nomex纤维的分类
　　Nomex纤维凭证其化学结构的差别，，，，可以分为两种主要类型：一类是以耐热性、难燃性为特征的间位Nomex，，，，全称为聚对间苯二甲酰间苯二胺，，，，英文缩写为PMTA，，，，美国商品名为Nomex，，，，我国称为Nomex1313；；一类是以高强度、高弹性模量、耐热性为特征的对位Nomex，，，，全称为聚对苯二甲酰对苯二胺，，，，英文缩写为PPTA，，，，商品名美国为Kevlar，，，，日本为Technora，，，，荷兰为Twaron，，，，俄罗斯为Tevlon，，，，我国称为Nomex1414。。。。。
　　Nomex纤维是一种耐高温的高强度高弹模特种纤维，，，，兼有无机纤维的机械性能和有机纤维的整理性能，，，，密度和涤纶相当。。。。。同时还具有极好的耐化学侵蚀性，，，，耐辐射性，，，，耐劳累性，，，，尺寸稳固性等优良性能以及和橡胶树脂肯定的粘合性能。。。。。现在产品有浆粕和纤维两种形态。。。。。成为航空航天、橡胶、树脂工业、电子电器装备、运输工具、体育器材及土木修建等种种领域的新型质料。。。。。特殊以Nomex纤维制备的高性能Nomex纸贴合质料可普遍用作高级电器绝缘质料、印刷线路板及电磁波防护质料等而备受瞩目。。。。。
　　2.Nomex纤维的形态
　　1414纤维为亮黄色，，，，1313纤维为亮白色。。。。。划分具有短纤维（或长丝）和浆粕纤维（或称沉析纤维）两种纤维形态。。。。。长丝主要用于布料、橡胶等领域，，，，造纸行业中使用短纤维和浆粕纤维。。。。。
　　3.Nomex的应用特征
　　3.1不导电性
　　在现代的工程中，，，，如地铁、隧道、电气化铁路以及工业厂房等等，，，，都对绝缘性要求很高，，，，在这些工程的加固补强中，，，，Nomex纤维有着绝对优势，，，，也给这些领域提供了一个佳的选择时机。。。。。
　　3.2耐侵蚀性好
　　很是是耐强碱侵蚀，，，，是其他FRP贴合质料不可相比的，，，，由于在海水对混凝土结构有很强的侵蚀性，，，，主要是由于内里含氯离子较多的原因，，，，导致混凝土碳化，，，，钢筋锈蚀膨胀，，，，以是在一些海港码头工程的加固及防护中，，，，Nomex纤维是佳的选择。。。。。
　　3.3抗攻击性好
　　由于Nomex纤维的弹模是118Gpa，，，，延性很是好，，，，它的延伸率为1.8％，，，，以是刚最先时它在外洋是用作军工产品，，，，如防弹衣等。。。。。用它加固一些对攻击性要求很严的结构中，，，，如主航道的桥墩等。。。。。
　　3.4抗动载抗劳累性能好
　　虽然碳纤维的抗拉强度特殊高，，，，但由于它是一种脆性子料，，，，只能遭受恒久的静荷载，，，，若是恒久遭受动载，，，，就不可包管它的强度了，，，，Nomex纤维则不受这个限制，，，，早期主要用于军工产品，，，，并且是防弹衣的主要质料，，，，由于其韧性较量好，，，，以是响应的其抗劳累能力就特殊好，，，，其它，，，，Nomex纤维的抗剪切能力也是所有FRP质料中强的。。。。。
　　3.5施工利便
　　主要是以下几个方法，，，，外貌处理--涂刷底胶--底层浸渍树脂--粘贴Nomex布--外层浸渍树脂--外貌防护，，，，并且操作特殊简朴。。。。。不需要大型的吊装机械装备，，，，一般不需要做倒角，，，，方形柱子的倒角只要做10ram就可以了，，，，由于Nomex是一种有机质料，，，，和树脂的浸润性很好，，，，且养护时间很短一般为几个小时，，，，而类似其它纤维则需要一至二周。。。。。

　　四、Nomex布在结构加固工程中应用的领域
　　1.梁
　　主要是桥梁和民用修建或工业产房，，，，加固的方式包括抗弯和抗剪，，，，在举行抗弯加固时，，，，Nomex布的纤维偏向和梁的轴向一致，，，，一般贴在梁的受拉侧，，，，以提高梁的承载能力。。。。。据有关试验得出，，，，只要该梁不是超筋梁，，，，贴一层AK一40可以提高承载30％左右，，，，贴两层可以提高40％左右；；在举行抗剪加固时，，，，Nomex布的纤维偏向和梁的轴向笔直。。。。。
　　2.柱子
　　Nomex布是一种理想的柱子加固质料，，，，首先，，，，由于Nomex的弹模是118Gpa，，，，相关于碳纤维(弹模230Gpa)，，，，以是它的延性较好；；其次，，，，在举行棱角打磨时一般只需要l0mm左右，，，，一般不需打磨，，，，而碳纤维则需要30rnm左右。。。。。Nomex就可以节约许多工时。。。。。后，，，，由于Nomex布是一种柔软的布，，，，以是追随性很好，，，，很是是关于形状不规则的承台，，，，Nomex布是一种理想的加固质料。。。。。
　　3.砌体、板
　　一般关于板的加固净空要求较量高，，，，并且加固后要不影响其外观，，，，以是用厚度很薄且柔软的FRP贴合质料举行加固是一种理想的选择。。。。。
　　4.烟囱、水塔
　　由于象烟囱水塔这样向高空希望的结构，，，，加固维修很是难题，，，，古板要领基本上很难明决这样的问题，，，，而轻质高强、耐侵蚀、耐久性能都很好的Nomex纤维就是一种很好的选择。。。。。
　　5.地铁隧道
　　由于地铁和隧道是一种在地下事情的结构，，，，以是它的受力和地面结构是纷歧样的，，，，在洞顶和洞测都有土的力的作用，，，，并且它也有净空的要求，，，，以是举行裂痕修补时，，，，古板的加固要领可能性很小，，，，用Nomex布举行加固维修就可以知足它的各方面要求，，，，由于在地铁或隧道的拱定或侧壁的裂痕一般是多向且不规则的，，，，这就要求它的修复质料必需具有优异的抗剪性能才行，，，，并且Nomex照旧一种不导电的FRP质料，，，，以是Nomex布在隧道地铁工程中是一种佳的选择。。。。。

　　五、竣事语
　　希望具有差别化、功效化、特殊意义的高性能纤维和特种纤维是21世纪的主要研究课题，，，，芬芳族聚酰胺纤维作为典范的高性能纤维必将获得全方位的希望。。。。。现代国防、消防、化工、冶金、水电、地矿、核工业等行业对具有隔热、透气、防火、耐温、耐侵蚀的特种质料的需求也将作育一个潜在的重大市场。。。。。通过改性、新型成型手艺和差别化研究，，，，进一步改善其压缩强度、耐劳累强度、弯曲模量、耐水耐完性能和外貌粘协力，，，，提高其使用性能，，，，改善整理条件，，，，降低生产本钱，，，，可以预计随着Nomex纤维生产手艺和应用手艺的刷新，，，，和Nomex纤维相关的功效面料品将会获得更普遍的应用。。。。。很是是随着我国国民经济的飞速希望，，，，现在及以后相当长的一段时期，，，，种种桥梁及衡宇修建结构的维修、加固、刷新将成为建设工程的着重点。。。。。现在海内常用的加固要领主要有以下几种：纤维布层压质料加固、粘钢板、体外预应力扩大截面等要领。。。。。Nomex纤维贴合质料具有鲜亮的特点，，，，并且由于其性价比有显着优势，，，，信任会越来越被普遍地应用，，，，成为旧危桥加固应用广的新手艺。。。。。其它，，，，军用以及国防领域对该产品需求也泛起了增添趋势，，，，从而使国际市场上的公司对新型Nomex纤维的研发事情也获得了进一步拓展，，，，如2008年获得的新闻称，，，，美国杜邦公司揭晓新型Nomex纤维KelarXP。。。。。KelarXP通过新的织物手艺及新的PU涂层手艺，，，，提高了防弹能力，，，，作为防护布料其恬静性极佳。。。。。在杜邦及其独站机构的试验中，，，，由11层KelarXP组成的防弹背心，，，，在第三层就能盖住子弹，，，，剩下的各层用来缓冲子弹的攻击力，，，，可减轻着用者的外伤。。。。。着用44口径手枪用防弹服时，，，，KelarXP能疏散15%的子弹攻击力，，，，并且背心重量至少减轻10%。。。。。据杜邦公司先容，，，，现在市场上的轻质质料，，，，通常是指20-40层的背心，，，，其低需要9层才华盖住子弹。。。。。

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