对位芳纶纤维生产工艺开发与应用.doc

膀螈莄Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse膃蒂羀薈蒇螈对位芳纶纤维生产工艺开发与应用芃袃羅(2007-4-13)阅读数:4957艿芆蒄   一、前言莃罿莁   对位芳纶简称对位芳香族聚酰胺纤维,其中的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维,由于PPTA表现出溶致液晶性,是一种重要的主链型高分子液晶。高分子液晶的工业化是以对位芳纶的另一个差别化产品是浆粕纤维(PPTA-pulp)。它具有长度短(小于等于4mm)、毛羽丰富、长径比高、比表面积大(可达7-9m2/g)等优点,可以更好地分散于基体中制成性能优良的各向同性复合材料,其良好的耐热性、耐腐蚀性和好的机械性能,在摩擦密封复合材料(代替石棉)中得到了更好的应用。某些国家浆粕的应用高达芳纶用量的96%。螇肄蒀   二、对位芳纶的发展历史蒃莀螄   美国杜邦公司1972年投产的PPTA纤维(商品名Kevlar)系列为先导的。该纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、耐大多数有机溶剂腐蚀的特性,且Kevlar纤维尺寸稳定性也非常好。因此,对位芳纶的特点使得它在航天工业、轮船、帘子线、通信电缆及增强复合材料等方面得到了广泛的应用。葿肇薃   我国的清华大学、东华大学、晨光化工研究院、上海合成纤维研究所及巴陵石化有限责任公司等单位先后开展过PPTA的合成及纺丝研究工作。“七五”期间,国家在南通投资兴建了30吨/年的PPTA合成中试装置,但由于存在一些技术上的问题,已于1991年停运。最近几年来,广东新会已开始试产PPTA纤维,设计能力为500吨/年,仍采用国外相近的传统生产方法,但其产品的性能及价格明显不如美国杜邦的Kevlar纤维,最近几年来仍处于中试阶段但对位芳纶由于一些关键的技术问题没有解决,仍没有实现国产化。加快其开发及产业化步伐,已成为促进我国国防军工及相关产业快速发展的迫切需要。薃螁螂   从对位芳纶的历史价格趋势观察获悉:自对位芳纶问世以来,其价格呈现戏剧性的变化。最初,Kevlar芳纶价格高达100﹩/kg,随着产量增加其价格逐渐下降,1978年降到25-45﹩/kg。90年代初,荷兰AKZO公司推出对位芳纶Twaron,竞争加剧导致对位芳纶价格下降,最低时降到约15﹩/kg,被认为是无法投资盈利的水平。为了有利可图,杜邦和帝人公司联合上调价格,,目前对位芳纶的价格比90年代中期提高了30-40%,约为25~35﹩/kg。据介绍,芳纶应用于普通轮胎的性价比平衡临界点是12﹩/kg,而当前国际市场芳纶的价格约为30﹩/kg。羇袆袈   三、对位芳纶的主要性能蚂膂螇   对位芳纶最突出的性能是其高强度、高模量和出色的耐热性。同时,它还具有适当的韧性可供纺织加工。标准PPTA芳纶的重量比拉伸强度是钢丝的6倍,玻纤的3倍,高强尼龙工业丝的2倍;其拉伸模量是钢丝的3倍,玻纤的2倍,高强尼龙工业丝的10倍;在200℃下经历100hr,仍能保持原强度的75%,在160℃下经历500hr,仍能保持原强度的95%。据此,对位芳纶大多被用作轻质、耐热的纺织结构材料或复合结构增强材料。对位芳纶性能的缺点是压缩强度和压缩模量较低、耐潮湿和耐紫外辐射性差、表面与基体复合粘合性差。为了适应不同的应用需要,厂商开发了不同型号的对位芳纶品种,对位芳纶的主要应用特性如下表1所示。虿薅薃   表1对位芳纶的主要应用特性蚂薃衿商品牌号肇蚈蚀应用螂螀薆密度蝿莇蚃拉伸袂膁芀拉伸薁膆肈伸长率羂薂莅LOI羈羄螃分解肂羂蚁吸湿率蚀羇蝿膂聿莈特性膈螆袃g/cm3节蒀肁强度袀薅芇模量薆袁膆%莈薈羃蚅节蒂温度肀莇罿%螅蚃羅蒈肆肃袅袀虿//dtex蚇袈膃羅蚁肀荿蚆腿℃---- 另外,据悉俄罗斯的芳纶性能最好,芳杂环