（2）强度高。 Kevlar-49纤维的拉伸强度3620MPa， 与S—GF、 CF-Ⅱ 强度相当。分子链堆积密度大，单 位面积的分子链数目多。
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（3）应力－应变曲线是一条直线，属于脆性断裂。断裂延伸率 2.5%，高于CF低于GF。
（4）密度小。 Kevlar-49的密度1.45g/cm3，低于GF、CF， 导致较高的比强度。 (5)良好的韧性:分子主链上苯环间仍有柔顺的链节，微纤呈周期 性弯曲，分子间氢键连接，使纤维具有一定的韧性。 (6)各向异性。由子轴向是伸直的分子链，以化学键相连；横向 分子链间仅以氢键作横向联结，使纤维具有各向异性特点，其 横向强度及模量远低于纵向强度及模量。
(3)汽车工业
大量用作橡胶轮胎的帘子线、高压软管、排气管、摩擦材料和刹车片、 三角皮带、同步齿轮带等传动带、大型运输车和冷藏车的车厢。最近广泛 用作清洁能源的天然气的高压气瓶。
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2．防弹制品
(1)硬质防弹装甲板
芳纶复合材料板、
芳纶与金属复合装甲板以及芳纶与陶瓷复合装甲板已
广泛用于防弹装甲车、防弹运炒车、直升飞机防弹板、 战舰装甲防护板。也可用作防弹头盔。
的软质防弹材料，比超高分子量聚乙烯纤维的防弹性
能和耐热性更好。
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3．缆绳方面的应用
芳纶可用作航空航天的降落伞绳、舰船及码头用缆绳、海上油田用支 撑绳、深海系留绳等。也可用作光纤通讯电缆的加强件和复合材料芯杆。
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4．基础设施和建材方面
1、挡土墙加筋； 2、软土地基加筋，均化应力 3、高填方边坡 防护，提高基底稳定性
Kevlar-49化学结构的三个特征： ①含有大量的苯环，内旋转困难，为处于拉伸状态 的刚性伸直链晶体； ②苯环与酰胺键交替排列，全处于对位，规律性好， 对称性好，结晶性好；
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结构对性能的影响：
①模量高。纤维这种苯环结构分子链刚性大，使它的分子链难于 旋转。高聚物分子不能折叠，又成伸展态，形成棒状结构， 并具有极高结晶度，从而使纤维具有很高的模量。 ②强度高。聚合物的线形结构使分子间排列得十分紧密，分子链 堆积密度大，单位面积的分子链数目多，纤维具有较高的强 度。 ③各向异性。沿纤维方向是强的共价键，而在纤维的横向是较弱 的氢键，是纤维力学性能各向异性的主要原因。 ④韧性比CF好。主链仍有柔性链节。 ⑤耐热性好。尺寸稳定性好。由于苯环结构的刚性，使高聚物具 有晶体的本质，使纤维具有高温尺寸的稳定性。 ⑥ 耐腐蚀性好。这种苯环结构由于环内电子的共轭作用，使纤 维具有化学稳定性。
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(7)抗压性能、抗扭性能较低。这是芳纶的致命弱点。 抗压、抗扭性能差是因为分子间次价键连接、分子 链呈弯曲状，受压缩、扭转时易纵向分层。 (8)强度分散性大：纤维中及纤维表面仍存在有空隙等 缺陷，它也像其他脆性纤维一样，强度分散性大。 强度值与测试标距有关。 (9)纺织性能好。因韧性大，纺织后纤维的强度保持率 在90％以上。但(扭转)对强度的影响较其他纤维 大，纱的捻度越大，强度损失越大。 (10)抗蠕变性好、抗疲劳性好。
O Cl C O C Cl NH2
+
NH2
间苯二甲酸酰氯，间 苯二胺
商品名有美国杜邦的Nomex，我国的芳纶1313等。
7
高温性能好，高温下的强度保 持率好，以及尺寸稳定性、抗氧化 性和耐水性好，不易燃烧，具有自 熄性，耐磨和耐多次曲折性好，耐 化学试剂，绝热性能也较好。
强度和模量低，耐光性较差。
高性能纤维
高性能纤维结构的共同点： ①非常高的分子取向（结晶度）； ②有序的侧向排列； ③非常低的轴向缺陷含量。
1
已商业化的高性能有机纤维有： 1）刚性分子链有机纤维 （1）芳香族聚酰胺纤维（芳纶）。 （2）聚芳酯纤维。 （3）PBO纤维。 2）柔性分子链有机纤维 （1）聚乙烯纤维。 （2）聚乙醇纤维。
用途：主要用于易燃易爆环境的工作服，耐高温绝缘材料， 耐高温的蜂窝结构。
8
独特而稳定的化学结构赋予芳纶1313诸多优异性能，通过对 这些特性加以综合利用，一系列新产品不断地开发出来，在安 全防护、高温过滤、电气绝缘、结构材料等领域的应用越来越 广，普及程度越来越高，已成为军事、产业、科技等许多领域 不可或缺的重要基础材料。 由于芳纶1313生产工艺极其复杂、技术难度大、投资成本 居高不下等原因，长期以来，世界上仅美国、日本有能力生产， 并控制着全球芳纶市场。值得骄傲的是，在我国，异军突起的 烟台氨纶股份有限公司经过数年攻关，冲破各种艰难险阻，终 于掌握了芳纶1313关键技术，并成功地实现了工业化生产, 使 我国成为世界上第四个芳纶生产国，打破了少数发达国家在这 一领域的市场垄断。
CO
CO NH
NH n
O Cl C
O C Cl
+
NH2
NH2
这一类纤维有Kevlar、 Kevlar－29、 Kevlar－49 Twaron（荷兰恩卡公司）、我国的芳纶II（芳纶1414）。 这一类纤维是目前世界上生产的主要品种，也是重要的复合 材料的增强材料
11
为制得更高强度和模量的纤维，改进 纤维的耐疲劳性能，采用各种芳环和杂环 的二胺和二酰氯，与对苯二酰氯和对苯二 胺共聚。尚处于研制和试生产阶段。
将对苯二胺与对苯酰氯蒸汽保持在 325℃，与加热到200℃的氯气混合，反 应器的温度保持在202℃到250℃之间， 反应后进行冷却，然后分离可得到聚合 物，其特性粘度为3.1。
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1）纺丝工艺流程
溶解浓硫酸 干湿法纺丝
聚合物PPTA
纺丝溶液
水洗、干燥
热处理
（Kevlar-29）
2）纺丝溶液
Kevlar-49
可见，与碳纤维相比， KevIar -49纤维的特点是：拉伸强 度高，但模量低于CF；韧性好，冲击强度高；密度小。抗压抗 扭性能差，耐水性差，耐紫外光差。其复合材料KFCM的致命弱 点是抗压强度低、层间剪切强度低。 KevIar- 49纤维适合与碳 纤维混合使用，制备混杂复合材料。
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2.4.6
Kevlar纤维的品种与规格
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2） 热性能
Kevlar-49纤维具有良好的热稳定性和良好的耐低温 性。本身有耐火性，不燃烧。在高温下不熔融，升温到 427℃，纤维未熔融，即发生碳化(T碳化427℃)。直至分解， 不发生变形(Td 500℃)。在-196℃低温下也不会变脆， 仍能保持其性能。 Kevlar-49纤维的Tg 327℃，在空气中的长期使用温 度一般不大于160℃。 Kevlar-49纤维1000旦细纱在93℃ 空气中长期存放，其强度保持率87％，弹性模量保持率 89.7％。短时间内暴露在300℃以上，对于强度几乎没有 影响，因此短期使用温度可达300℃。
(2) 软 质 防 弹 背 心
第一代防弹芳纶是
Kevlar-29 和 Twaron-1000 ， 第 二 代 防 弹 芳 纶 是
Kevlar-129和Twaron CT-2000，最新的软质防弹背 心材料是Gold Flex，这是一种由高档防弹芳纶的 无纬布与高性能聚乙烯薄膜制成的柔性片材组合而成
“ 拦 截 者 ” 防 弹 背 心 分为可拆洗式战术主背心外套 （丛林迷彩），KM-2凯夫拉纤 维材料的软质防弹内层和前后 两片的防弹插板三大部分。
排水
档土墙
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5．应用于传送带
英国ＰＩＸ三角带
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6．应用于特种防护服装
赛车服
芳纶高圈布高温防割手套
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7．体育运动器材方面的应用 8．电子设备方面的应用
2.5--18寸喇叭复合音盆，以玻璃纤维、 碳素纤维、芳纶纤维及天然纤维等高科技纤维材 料，以最优化的胴体几何形状生产的音盆，具有 强度高，刚性好，重量轻等特点；其音质清晰圆 润，低音尤其是重低音力度强劲。 18寸芳纶盆
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芳纶纤维的历史很短，发展很快。
1960年美国杜邦公司研制商品名为Nomex纤维。 1968年开始研制对位芳香族聚酰胺纤维。 1972年工业化，并取名为Kevlar纤维。 Kevlar有很多品种：
Kevlar、 Kevlar-29、 Kevlar-49、 Kevlar -68、 Kevlar-100、 Kevlar-119 、 Kevlar-129、 Kevlar-149
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芳 纶 纤 维
一、概述
凡聚合物大分子的主链由芳香环和酰胺链构成，且 其中至少85％的酰胺基直接键合在芳香环上，每个重复 单元的酰胺基中的氮原子和羰基均直接与芳香环中的碳 原子相连接并置换其中的一个氢原子的聚合物称为芳香 族聚酰胺树脂，由它纺成的纤维总称为芳香族聚酰胺纤 维(简称芳酰胺纤维)，我国定名为芳纶纤维。
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(1) 聚对苯甲酰胺 (聚对胺基苯甲酰) 纤维Poly (P-benzamide) 简称 PBA纤维。
NH
CO n
O NH2 C
Cl
对胺基苯甲 酰氯
这类纤维有“B”纤维（美国杜邦公司早期产品）、我国 的芳纶I（芳纶14）和HGA纤维（前苏联）
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(2)聚对苯二甲酰对苯二胺纤维 Poly (P-Phenlene terephthalamide) 简称PPTA纤维
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2.4.5 芳纶纤维的性能
1） 力学性能 在有机纤维中芳纶纤维的力学性能是极其优异的，即使 与无机纤维相比较，其强度也不逊色。
（1）弹性模量高。 Kevlar-49纤维的拉伸模量125GP， 比有机纤维高得多，约为GF的2倍，比碳纤维低。 Kevlar纤维所以具有如此高的拉伸模量及强度是由于 它们能形成完全伸直链结晶结构及高的结晶率决定的。
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低温溶液缩聚法， 不能用熔融缩聚法
原因：聚对苯二甲酰对苯二胺是刚性链分子，分 子链段的自由旋转受到阻碍，玻璃化温度与熔点 温度较高。 常选用溶剂：六甲基磷酰胺、N-甲基吡咯烷酮及二 甲基乙酰胺等。 为防止对苯二甲酰的水解，反应体系及溶剂中的含 水量要严格控制。