芳纶纤维
聚对苯二甲酰对苯二胺 通过液晶纺丝方法制成 分子链伸直平行排列 结晶度很高
芳纶的主要用途
复合材料增强
防弹材料
光缆、电缆加强材料
其他特殊用途
芳纶生产销售现状
已有30年的工业化历史 主要生产国：美国，日本，荷兰 目前世界市场供不应求
我国芳纶发展的情况
为分பைடு நூலகம்温度
商品名 Kevlar Vectran
强度 模量 (Gpa) (Gpa) 2.8 2.8 5.5 3-7 2.1 132 69 280 160 46
密度 熔点 (g/cm3) (℃) 1.44 1.4 1.59 0.98 1.32 560* 270 650* 140 245*
芳杂环纤维 PBO Torayca Kuvaion
PBO纤维-应用



长丝的应用，可用于轮胎、胶带(运输带)、胶管等橡胶制品的补强材 料；各种塑料和混凝土等的补强材料；弹道导弹和复合材料的增强组 分；纤维光缆的受拉件和光缆的保护膜；电热线、耳机线等各种软线 的增强纤维；绳索和缆绳等高拉力材料；高温过滤用耐热过滤材料； 导弹和子弹的防护设备、防弹背心、防弹头盔和高性能航行服；网球、 快艇、赛艇等体育器材；高级扩音器振动板、新型通讯用材料；航空 航天用材料等。 短切纤和和浆粕的应用，可用于摩擦材料和密封垫片用补强纤维；各 种树脂、塑料的增强材料等。 纱线的应用，可用于消防服；炉前工作服、焊接工作服等处理熔融金 属现场用的耐热工作服；防切伤的保护服、安全手套和安全鞋；赛车 服、骑手服；各种运动服和活动性运动装备；Carrace飞行员服；防 割破装备等。 短纤维的应用，主要用于铝材挤压加工等用的耐热缓冲垫毡；高温过 滤用耐热过滤材料；热防护皮带等。
PBO的合成
HO OH + H2N NH2 130-200oC HCl + HOOC COOH
PPA
N * O
N * O
PBO是由4，6—二氨基苯酚盐酸盐(二氨基间苯二酚盐酸盐)与对苯二甲酸以多 磷酸(PPA)为溶剂进行溶液缩聚而制得，也可利用P2O5脱水进行缩聚，PPA既 是溶剂，也是缩聚催化剂。
高强高模纤维
High strength and high modulus fiber
关于高强高模纤维
高强高纤维目前尚无确切的定义
强度： 模量：
>2GPa
>50GPa
主要的高强高模纤维
碳纤维 芳纶纤维
高强高模聚乙烯纤维
其它纤维
工业化高强纤维及性能
纤维种类 对位芳纶 聚芳酯 高强 PE 碳纤维 高强 PVA *
Dyneema 3.4
200-300 1.8
碳纤维
按用途分：
作烧蚀材料 （主要为粘胶基碳纤维）

作结构材料 （主要为聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维）

高强聚乙烯醇（PVA）纤维
高分子量原料，采用冻胶纺丝，超拉伸技
术
湿纺加硼交联技术
Poly-p-phenylenebenzobisthiazole （PBO）纤维

强度、模量比芳纶高出近一倍
中文名：聚对苯撑苯并双口恶唑，是一种杂环芳香 族的聚酰胺（分子式见下图）
高端PBO纤维产品的强度为5.8GPa，模量180GPa，在现有的化学纤维中最高； 耐热温度达到600℃，极限氧指数68，在火焰中不燃烧、不收缩，耐热性和难 燃性高于其它任何一种有机纤维。主要用于耐热产业纺织品和纤维增强材料。
荷兰，美国，日本，中国
产量：
目前约4000吨/年，供不应求
防弹UD是无纬复合材料
0° 层 90° 层
UD的组成
热熔PE层 UD 0°, 90° UD 0°, 90° 热熔PE层
面密度：145 g/m²
UD截面扫描电镜照片
我国高强PE技术的特征
采用白油或矿物油 凝固浴采用独特的配方，解决了并丝问
PBO纤维的卓越性能


耐热性和抗燃性，特别是PBO纤维的强度不仅超过钢纤维， 而且可凌驾于碳纤维之上。此外，PBO纤维的耐冲击性、 耐摩擦性和尺寸稳定性均很优异，并且质轻而柔软，是极 其理想的纺织原料。 PBO作为21世纪超性能纤维，具有十分优异的物理机械 性能和化学性能，其强力、模量为Kevlar(凯夫拉)纤维的 2倍并兼有间位芳纶耐热阻燃的性能，而且物理化学性能 完全超过迄今在高性能纤维领域处于领先地位的Kevlar纤 维。一根直径为1毫米的PBO细丝可吊起450千克的重量， 其强度是钢丝纤维的10倍以上。
超
PE冻胶纺溶剂及萃取剂
主要溶剂
十氢萘，煤油，白油，矿物油
主要萃取剂
汽油，低聚烃，卤代烃，苯及其衍生物
PE冻胶纺工艺关键
浓度：3%
- 10%
采用双螺杆帮助溶解和脱泡 用特殊的凝固浴解决并丝问题 分多级达到40倍以上拉伸 溶剂及萃取剂回收分离
高强PE的工业生产
主要生产国：
我国开发芳纶已有20年 东华大学是最早参与研究的单位之一，有
自主的知识产权
目前准备开发芳纶纸
高强高模PE纤维
原料：分子量150-600万 采用冻胶纺丝，超拉伸技术 纤维具有部分伸直链结构
冻胶纺丝主流程
纺丝
溶解 脱泡 冻胶丝络筒
拉伸
挤出成型
凝固
集束 倍拉伸
萃取 卷绕
干燥
题
各生产厂有自己的知识产权
所有的生产厂，技术均由东华大学化纤
研究所提供
国产和进口PE纤维性能比较
生产厂 强度
(cN/dtex)
PBO纤维与其他高性能纤维的比较
性能指标 纤维品种 zylonHM zylonAS 对位芳族聚酰胺 同位芳族聚酰胺 钢纤维 碳纤维 高模量聚酯 聚苯并咪唑(PBI) 断裂强度 模量 N/tex 3.7 3.7 1.95 0.47 0.35 2.05 3.57 0.28 GPa 280 180 109 17 200 230 110 5.6 断裂伸长率 % 2.5 3.5 2.4 22 1.4 1.5 3.5 30 密度 g/cm3 1.56 1.54 1.45 1.38 7.80 1.76 0.96 1.40 回潮率 % 0.6 2 4.5 4.5 0 0 1.5 68 68 29 29 16.5 41 LOI 裂解温度 ℃ 650 650 550 400 150 550