芳綸是一種高強度、高模量、低密度和耐磨性好的有機合成的高科技纖維。它的全稱是芳香族聚酰胺纖維。1974年,美國貿易聯合會( U.S,Federal Trade Commission,FTC)將它們命名為“aramid fibers”,我國稱為芳綸。其定義是:至少有85%的酰胺鏈(-CONH-)直接與兩苯環相連接。根據此定義,可把主要化學鏈和環鏈脂肪基的一般聚酰胺聚合物和其清楚的分開。
20世紀60年代初,美國杜邦公司首先開發出具有優良熱穩定性的間位芳給-HF-1,即Nomex纖維;1966年,公司又生產出了對位芳綸即Kevlar纖維;1972年日本帝人公司生產出對位芳綸Conex纖維;1986年荷蘭Akzo公司生產出Twaron纖維;1987年日本帝人公司生產出Technora纖維。而我國于1972年開始進行芳綸的研制工作,并于1981年通過芳綸14的鑒定,1985年又通過芳綸1414的鑒定,它們分別相當于美國杜邦公司的Kevlar 29和Kevlar 49。
芳綸可分為鄰位、間位及對位3種,而鄰位無商業價值。對位芳綸主要有Kevlar(杜邦)、Technora(帝人)、Twaron(原AkzoNobel,現并人帝人)等;J司位芳綸主要有杜邦的Nomex、帝人的Conex等。
對位芳綸的主鏈結構具有高度的規則性,大分子是以十分伸展的狀態存在,它具有耐高溫、防火、耐化學腐蝕及高的力學性能和抗疲勞性。它的強度為鋼的3倍,為強度較高的滌綸工業絲的4倍,它的初始模量為滌綸工業絲的4—10倍,聚酰胺纖維的10倍以上。它的穩定性好,在150℃溫度下收縮率為0。它在高溫下仍能保持較高的強度,如在260℃溫度下仍可保持原強度的65%。
間位芳綸的大分子鏈呈鋸齒狀,它具有優良的物理力學性能,如強度、斷后延伸率等。同時還擁有極佳的耐火和耐氧化性。它在260℃溫度連續使用lOOOh后,其強度仍能保持原強度的65%;在300℃高溫下使用7cf,仍能保持原強度的50%;它的0強度約為500℃;在火焰中難以燃燒,離開火焰后具有自熄性;它在酸、堿、漂白劑、還原劑及有機溶劑中的穩定性很好。同時還具有良好的抗輻射性能。纖維主要性能見表2-17。
表2-17世界各國生產的主要芳綸的性能比較商品 名密度/(g/cm3)抗拉強度/GPa抗拉模懾/GPa斷裂伸長率/%Kevlar-29Kevlar-49Kcvlar-l49NomexTwa ronTechnora勞綸 1414巭1. 44巭1. 45巭1. 47巭1. 57144-1. 45巭1. 39巭1. 43巭2. 9巭2. 8巭2. 3巭0. 34巭2. 8巭3. 4巭2. 9872130144巭6. 080-12572103巭3.6巭2.4巭1.531巭3.3-2.O巭4.6巭2.7由于芳綸其獨特的物理性能和化學性能,使得其廣泛用于國防、航空、航天、造船、體育器材、汽車、建筑等工業,例如:在建筑業可以作增強混凝土構件、汽車業可替代石棉來制造剎車片、離合器、整流器等,以降低石棉對環境及人體健康的傷害。還可以用來制作防護服裝,如宇航服、消防服等;耐熱制品如芳綸增強的橡膠傳送帶;以及高性能的繩索等。