我国芳纶技术发展现状

Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．１

·４·化　工　新　型　材　料ＮＥＷ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ第４２卷第１期

２０１４年１月

我国芳纶技术发展现状

朱传涛　张曙光　林　荣

（）国家芳纶工程技术研究中心、烟台泰和新材料股份有限公司，烟台２６４００６

摘　要　芳纶在高性能纤维材料中产量最大、应用最广。简要介绍了芳纶的主要品种，并对我国芳纶行业目前的产配套产业集群、领军企业等进行了阐述，着重介绍了芳纶在国防军工、航天航空、轨道交通、安全防护、环境保护和能规模、

并提出展望与建议。电子信息等新兴产业领域的应用，

关键词　芳纶，技术发展，应用领域

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆａｒａｍｉｄｆｉｂｅｒｉｎｈｏｍｅ　　　　　　ｇｙｐ　

ＺｈｕＣｈｕａｎｔａｏｈａｎＳｈｕｕａｎｉｎＲｏｎ　　Ｚ　Ｌ　ｇｇｇｇ　

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Ａｂｓｔｒａｃｔｒａｍｉｄｆｉｂｅｒｉｓｔｈｅｌａｒｅｓｔｏｕｔｕｔａｎｄｔｈｅｍｏｓｔｗｉｄｅｌｕｓｅｄｉｎｈｉｈｆｉｂｅｒ．Ｔｈｅａｒｒｏｄｕｃｔｓｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　　　　　　　　　　　　－ｐ　　－　Ａｇｐｙｇｐ　

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，，Ｋｅｗｏｒｄｓｒａｍｉｄｆｉｂｅｒｔｅｃｈｎｉｃａｌｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔａｌｉｃａｔｉｏｎ　ａ　　ｐｐｐｙ　

１　芳纶概述

）”，芳纶全称“芳香族聚酰胺纤维（英文名Ａ指ｒａｍｉｄＦｉｂｅｒ　８５％以上的酰胺键直接连在苯环上的长链合成聚酰胺纤维，连接酰胺键的为芳香环或芳香环的衍生物，具有阻燃、耐高高强度、高模量、绝缘等突出性能，是一类新型的特种高分温、

１］

。子材料［

（）共聚改性芳纶：采用新的二胺单体（与对苯二胺、３Ｍ３）对苯二甲酰氯共聚，在聚对苯二甲酰对苯二胺（主链上ＰＰＴＡ）能有效改善对位芳纶的溶解性，而且还能提高引入新的链段，

强度、模量和耐疲劳等性能。

日本帝人公司采用３，４’－二胺基二苯醚单体制备了共聚，图３所示）其耐疲劳性能比对位芳纶（大大改性芳纶（ＰＰＴＡ）提高，主要应用于缆绳、橡胶制品和海底光缆的增强

。

目前，全球有３种芳纶实现了商业化生产，具体包括间位

２］

。芳纶、对位芳纶和共聚改性芳纶［

（）（间位芳纶：全称“聚间苯二甲酰间苯二胺”纤１ＭＰＩＡ）维，是由间苯二甲酰氯和间苯二胺合成的有机高分子纤维（图。由于酰胺键连接在两个苯环的１号和３号位置，因１所示）

［］

此我国称之为芳纶１３１３３。

?

图３　Ｔ分子结构式ｅｃｈｎｏｒａ

俄罗斯采用苯并单咪唑二胺作为共聚单体制备的芳杂环），，，芳纶（见图４强度高达５模量高达１且耐光老．５ＧＰａ５０ＧＰａ化性能及抗氧化性能显著提高，主要用于航天军工领域

。

图１　间位芳纶分子结构式

（）（对位芳纶：全称“聚对苯二甲酰对苯二胺”纤２ＰＰＴＡ）是由对苯二甲酰氯和对苯二胺合成的有机高分子纤维（图维，

。由于酰胺键连接在两个苯环的１号和４号位置，因２所示）

。此我国称之为芳纶１４１４或芳纶－ＩＩ

? 图４　Ａ及芳纶ＩｒｍｏｓＩＩ结构式

２　我国芳纶行业发展状况

经过近十年的发展，我国芳纶行业取得了重大进展。其中，间位芳纶产能规模居全球第二位，具备了国际市场竞争

图２　对位芳纶分子结构式

，作者简介：朱传涛（男，工程师，硕士，主要从事芳纶技术及应用领域研究。１９８４－）

对位芳纶千吨级工程化技术取得突破，拥有工业规模化制力；

产能规模居全球第四位；芳纶－备能力，ＩＩＩ百吨级工程化技术已经突破，具备了批量供应的能力。２０１２年工业和信息化部，发布《新材料产业“十二五”发展规划》明确提出“扩大间位芳纶生产规模，突破对位芳纶产业化瓶颈，拓展在蜂巢结构、绝。缘纸等领域的应用”２．１　产能规模

／，当前，全球芳纶产能１１１６００ｔａ７９．１％集中在美国和日／，中国占１间位芳纶全球产能３本，３．３％。其中，９０００ｔａ中国占２对位芳纶全球产能约６１．５％集中在美国，８．７％；／，美国和日本占８中国仅占５７２６００ｔａ６．７％，．０％。我国现有对位芳纶生产企业６家，芳纶规模化间位芳纶生产企业４家，

／，居全球第三位。此外，还有数家企业正总产能约１．５万ｔａ处于工程化研发和建设阶段。２．２　产业集群

中国经济的稳步发展对芳纶材料的需求迅速增长，芳纶初步形成了原料、纤维、应用及配套装备制造行业发展迅速，

的产业集群。芳纶主原料生产企业１基本满足国内芳纶７家，生产需求；芳纶纤维生产企业１纤维生产总量初具规０多家，装备配套企业逾３除少数关键设备尚依赖进口外，模；００家，大部分设备实现了国产化。２．３　科研力量和基础条件

我国现有从事芳纶相关产品研究的科研院所和大专院校企业２拥有一批高水平的芳纶专业技术人才。４０余所、０余家，２．４　国内芳纶行业领军企业－泰和新材

烟台泰和新材集团有限公司拥有国家芳纶工程技术研究中心，专业从事高性能纤维的研发与生产，是国内规模最大的芳纶纤维研发生产基地。主导产品泰美达? －间位芳纶、泰普民士达? －芳纶纸以及芳纶原料产能均居国内龙? －对位芳纶、

首位，并具备国际竞争力，是国内唯一拥有芳纶原料－纤维－制具有十大系列１成品完整产业链的生产企业，００多个差别化产品的规模化生产能力，国内产量最大，品种最为齐全，与国内同行业相比具有明显的领先优势。

３．１　航空航天

减重对于航空和航天飞行器而言具有特殊意义，航天器，可节省相关费用３万美元，采用先进复合材料是每减重１ｋｇ实现上述目标的唯一途径。

芳纶增强复合材料具有高比强度、高比模量和抗耐疲劳性，以及独特的材料可设计性，用作大型客机、商务飞机、固体火箭发动机壳体和卫星等结构部件，可有效减轻自重，增加有效负荷，节省大量动力燃料。３．２　先进兵器装备

芳纶纸蜂窝结构复合材料用于战机主旋翼、尾翼等主承力结构，战车车体和战车履带，以及雷达天线吸波前缘等关键部位，可集优越的抗弹性、轻量化、隐身和结构于一体，用于我可显著提高作战性能，国新一代现金武器装备的研发和生产，增强我军作战能力。３．３　先进个体防护装备３．３．１　军警防护装备

对位芳纶纤维织物具有高抗张强度、高弹性模量和低密度的性能特点，能迅速将子弹的冲击能量吸收并分散转移，避，。免造成“钝伤”因而防护效果显著，被誉为“终极防弹材料”广泛应用于防弹衣、防弹头盔、搜排爆服和军警作训服等个体

４］

。防护装备，能有效地提高军队的快速反应和防护能力［

图６　国内对位芳纶的应用领域及消费量

３　芳纶应用领域

芳纶已广泛应用于国防军工、航天航空、轨道交通、安全防护、环境保护和电子信息等新兴产业领域，市场前景广阔。，我国芳纶市场需求量超万ｔ在三大高性能纤维中居２０１２年，首位。间位芳纶、对位芳纶应用领域分布见图５，图６

。

３．３．２　消防和特殊工装

间位芳纶可用于制作消防服、森警灭火战斗服、电焊服、炉前服、石油工装和防电弧服等防护装备，芳纶防护服的推广减少伤亡，保和使用将极大提高我国消防和军警的装备水平，

５］

。障劳动者和士兵的生命财产安全［

３．４　重要工业领域３．４．１　汽车工业

芳纶作为轮胎骨架材料应用于乘用轮胎的胎体、冠带层和带束层等部位，以及工程子午线轮胎和载重子午线轮胎的实现轮胎减重３降低滚动阻力，减少油耗胎体和带束层，０％，。用于汽车胶管、被誉为“绿色轮胎”轮胎、内饰、刹车片３５％，－

和密封件，以及汽车挡泥板、保险杠和减振缓冲器等部件，可大大降低车身自重，减少油料消耗，实现节能和环保。芳纶用作输油管、水管和气管的增强骨架材料，可增强耐疲劳性能和

６］

。延长使用寿命［

图５　

国内间位芳纶的应用领域及消费量

３．４．２　轨道交通

与铝蜂窝结构材料相比，芳纶纸蜂窝具有轻质高强、耐冲

耐腐蚀和低形变等特点，用作轨道交通运输工具的舱壁、击、

地板、行李架等大刚性次受力结构部件的夹层芯材，是轨道交

７］

。对位芳纶增强复合材料具有比碳纤维复通新材料的代表［

如离合器衬片、制动器垫片和刹车片，应用于摩擦材料领域，

还可应用于密封增强材料，提高密封圈的耐压性能。无石棉化是我国摩擦密封材料的发展的必然趋势，芳纶是促进我国密封摩擦行业技术升级、保护劳动者身体健康的必然选择。

合材料韧性更强的特点，常用于动车中耐冲击、受力要求较高

８］

。采用芳纶纸用作动车牵引电机和变压器的关键部件制造［

的绝缘材料，可显著提高电机抗过载能力。间位芳纶制成的阻燃织物用于列车的座椅、地毯，可有效减少火灾发生时对人员的伤害。

３．４．３　新一代通信技术

芳纶纤维可以增加光缆的刚性和强度，广泛应用于室内外光纤和电力缆的增强件，对推动我国新一代通信技术的发我国将宽带升级工程上升为展起到重要作用。２０１２年７月，即“宽带中国”战略。在未来三年，中国对光纤宽带国家战略，

的投资额将超过１对高模量对位芳纶的需求将急剧５００亿元，增加。３．４．４　新能源

风力发电机叶片是风力发电系统的关键动力部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素。为了减轻叶片重量，同时又提高刚度，提高叶使风机的输出功率更平稳更均衡，提片对恶劣环境的适应性，

高风能利用效率是风电叶片设计的最大难题。采用芳纶、碳纤维等高性能纤维增强的树脂基复合材料是解决上述难题的首选方案。但由于碳纤维叶片具有导电性，防雷击是风机组芳纶具有绝缘特性，因此可以避免首要考虑技术问题。相反，

９］。雷击造成的损坏［

４　结论

芳纶是我国发展航天航空和国防军工必不可少的重要材料，也是支撑我国轨道交通、先进汽车、环保、新能源和通讯技术等产业发展的关键基础材料。提升国产芳纶及其复合材料的技术水平，推动应用工程化水平，对推动我国战略性新兴产业的发展、保护生态环境和公众健康都具有重要意义。

芳纶产品相对于其它常规的化纤产品来讲，具有高技术高资金门槛和高市场风险的特点，其下游市场开发和应含量，

用受限于对材料性能要求较高的专业领域，高端应用领域仍因此，国家有关部门应该统筹规划，而不应需依靠进口产品，

该盲目发展，以避免造成自相残杀的局面，影响我国芳纶及其相关行业的稳步健康发展。

参考文献

［］化工新型材料，１］２００８年世界高性能纤维的回顾［Ｊ．　罗益锋．

（）：２００９，３７２１５．－

［顾裕梅，毕景中．迎接芳纶时代的到来［２］Ｃ］．２０１１年全　宋翠艳，

国高分子学术论文报告会，大连：中国化学会高分子学科委员会，２０１１：９１６．

［］宋翠艳，张曙光．等．间位芳纶的性能及应用［产业３］Ｊ．　宋西全，

）：用纺织品，２００７，２５（７３０３２．－

［］张建春，林子光．芳纶防弹头盔的研制与试验［天津４］Ｊ．　李邵东，

（）：纺织工学院学报，１９９９，１８４５７６１．－

［］张春花．高性能防护服在欧洲的应用［中国个体防５］Ｊ．　宋翠艳，

（）：护装备，２００９，９７４５３５４．－

［］芳纶纤维在胶管胶布制品中的应用［沈阳化工，６］Ｊ．　张国滨．

（）：１９９７，１３１４１４３．－

［孙茂健，朱敏英，等．蜂窝结构材料用国产芳纶纸性能７］　黄钧铭，

］（）：分析［高科技纤维与应用，Ｊ．２００８，３３６３３３８．－

［］王凤德，彭涛．对位芳纶及其复合材料发展思考［化８］Ｊ．　陈超峰，

（）：工新型材料，２０１０，３８６１５．－

［］风力发电市场前景与风电叶片生产现状［化工装备９］Ｊ．　侯德宝．

（）：技术，２００９，３０３６５６８．－

［］蔡伟龙，程雷．耐酸型玻纤填充芳纶１１０３１３复合针刺毡　郑玉婴，

］：高分子材料科学与工程，滤料的制备与性能［Ｊ．２０１１，２７（８）１２２１２５．－

３．５　环保领域３．５．１　高温粉尘过滤

，目前，我国水泥年产量约８亿ｔ占全球总产量的４钢０％；，占全球总产量的２铁年产量约２．４亿ｔ５％。这两个行业在生产过程中均产生大量高温粉尘，对耐高温除尘袋的性能和数量都提出了迫切要求。

芳纶通过针刺、水刺方式制成非织造布除尘袋作为高温粉尘过滤基材，在持续过滤２其５０℃干热烟气１０００ｈ条件下，强力保持率可达６能有效滤除冶炼、水泥、公路建设０％以上，精细化工、食品等产生过程产生的高温有害气体，沥青搅拌、

减少粉尘排放和大气污染，成为我国有效治理ＰＭ２．５危害的

１０］。解决方案之一［

３．５．２　石棉替代品

石棉已被国际癌症研究中心肯定为致癌物，石棉及其制美、日等国家以及我国台湾地区已被禁止使用。对位品在欧、

芳纶浆粕具有较高的吸收能量功能，密度比石棉低，制件质量轻，摩擦因数稳定，使用寿命是石棉的２倍，因此可替代石棉

收稿日期：２０１３１０２４－－

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