芳纶纤维的分类与形态和在工业领域中的应用

赵春保（上；；ぱ芯吭菏忠湛⒅行模

　　
　　一、前言
　　现在，，，，，，国际市场上一些公司依旧热衷于Nomex纤维项目的投资和扩建事情，，，，，，如美国杜邦公司宣布扩大高性能对位Nomex的产能，，，，，，该公司妄想投入5亿美元，，，，，，在位于南卡罗莱纳州库珀河的该公司设施内新建工厂，，，，，，扩大其高性能对位Nomex(Para-aramid)纤维品牌“KEVLAR”的产能。。Para-aramid主要被应用于工业及军事领域尚有如中国大的间位Nomex纤维制造和供应商—烟台氨纶股份有限公司用于防护服及过滤等高耐热性、年产1500吨间位Nomex生产线扩能项目已经在2008年下半年胜利完工，，，，，，并已投入生产。。此次扩能刷新使该公司的间位Nomex总产能提升到4300吨/年。。何谓Nomex纤维呢？？？？？？Nomex纤维通称为芬芳族聚酰胺纤维，，，，，，为区别脂肪族聚酰胺（通称为尼龙），，，，，，美国将芬芳族聚酰胺称为Aramid，，，，，，将它制造的纤维称为Nomex纤维。。Nomex纤维主要品种有：聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，，，，，，称为Nomex1313，，，，，，又称为间位Nomex；；聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，，，，，，称为Nomex1414。。Nomex纤维普遍应用于信息工业、土木修建、密封填料、大型客机的结构质料及抗燃、耐热的防护服等。。据统计，，，，，，现在Nomex产品用于防弹衣、头盔等约占7%~8%，，，，，，航空航天质料、体育用质料约占40%，，，，，，轮胎骨架质料、传送带质料等约占20%，，，，，，高强绳索等约占13%。。而作为增强质料，，，，，，Nomex纤维有其不可替换的作用。。很是是在异彩纷呈的高性能纤维各人族中，，，，，，Nomex以其卓越的耐热防火性、电绝缘性和力学性能，，，，，，兼有超高强度、高模量优异品种，，，，，，成为先进防护质料和结构质料的主要基础原质料，，，，，，不但在航空、航天、国防、电子等尖端领域大显身手，，，，，，并且开发出越发辽阔的民用空间，，，，，，已成为当今用途广、产量大、有希望前途的高科技特种纤维。。

　　二、Nomex纤维的希望历史
　　Nomex纤维降生于20世纪60年月末，，，，，，初作为宇宙开发质料和主要的战略物资而秘不示人，，，，，，平添了许多神奇色彩。。冷战竣事后，，，，，，Nomex作为高手艺含量的纤维质料大宗用于民生领域，，，，，，才逐渐露出庐山真颜。。Nomex早由美国杜邦公司研制乐成并实现工业化生产，，，，，，其间位Nomex注册为Nomex（诺美克斯），，，，，，对位Nomex注册为Kevlar（凯芙拉），，，，，，二者划分在间位、对位Nomex领域占有着主导职位。。例如防火纤维Nomex1313早由美国杜邦公司研制乐成，，，，，，并于1967年实现了工业化生产，，，，，，产品注册为Nomex（诺美克斯）。。这是一种柔软雪白、纤细松散、富有完泽的纤维，，，，，，外观和一般化学纤维并无二致，，，，，，却集众长于一身，，，，，，拥有超乎寻常的“特异功效”。。险些和防火纤维Nomex1313的创立同步，，，，，，美国杜邦公司在20世纪60年月末研制出另一种高性能合成纤维-防弹纤维Nomex1414，，，，，，其商品于1972年首次问世，，，，，，命名为Kevlar（凯芙拉）。。Nomex1414外观呈金黄色，，，，，，貌似闪亮的金属丝线，，，，，，现实上是由刚性长分子组成的液晶态聚合物。。由于其分子链沿长度偏向高度取向，，，，，，并且具有极强的链间结协力，，，，，，从而给予纤维空前的高强度、高模量和耐高温特征。。Nomex1414的觉察被以为是质料界希望的一个的主要历程碑。。Nomex1414有极高的强度，，，，，，大于28克/旦，，，，，，是优质钢材的5-6倍，，，，，，模量是钢材或玻璃纤维的2-3倍，，，，，，韧性是钢材的2倍，，，，，，而重量仅为钢材的1/5。。（Nomex1414的的强韧性也使其裁切和整理异样难题，，，，，，需要腾贵的专用工具）。。恒久以来，，，，，，由于投资本钱高、手艺难度大，，，，，，上仅美国、日本和前苏联有能力举行生产，，，，，，工艺手艺属于绝密，，，，，，产品被视为战略物资而严加管制。。现在，，，，，，Nomex市场主要由美国杜邦公司、日本帝人公司以及烟台氨纶股份有限公司三大Nomex供应商来朋分。。

　　三、Nomex纤维的分类和形态和性能
　　1.Nomex纤维的分类
　　Nomex纤维凭证其化学结构的差别，，，，，，可以分为两种主要类型：一类是以耐热性、难燃性为特征的间位Nomex，，，，，，全称为聚对间苯二甲酰间苯二胺，，，，，，英文缩写为PMTA，，，，，，美国商品名为Nomex，，，，，，我国称为Nomex1313；；一类是以高强度、高弹性模量、耐热性为特征的对位Nomex，，，，，，全称为聚对苯二甲酰对苯二胺，，，，，，英文缩写为PPTA，，，，，，商品名美国为Kevlar，，，，，，日本为Technora，，，，，，荷兰为Twaron，，，，，，俄罗斯为Tevlon，，，，，，我国称为Nomex1414。。
　　Nomex纤维是一种耐高温的高强度高弹模特种纤维，，，，，，兼有无机纤维的机械性能和有机纤维的整理性能，，，，，，密度和涤纶相当。。同时还具有极好的耐化学侵蚀性，，，，，，耐辐射性，，，，，，耐劳累性，，，，，，尺寸稳固性等优良性能以及和橡胶树脂肯定的粘合性能。。现在产品有浆粕和纤维两种形态。。成为航空航天、橡胶、树脂工业、电子电器装备、运输工具、体育器材及土木修建等种种领域的新型质料。。特殊以Nomex纤维制备的高性能Nomex纸贴合质料可普遍用作高级电器绝缘质料、印刷线路板及电磁波防护质料等而备受瞩目。。
　　2.Nomex纤维的形态
　　1414纤维为亮黄色，，，，，，1313纤维为亮白色。。划分具有短纤维（或长丝）和浆粕纤维（或称沉析纤维）两种纤维形态。。长丝主要用于布料、橡胶等领域，，，，，，造纸行业中使用短纤维和浆粕纤维。。
　　3.Nomex的应用特征
　　3.1不导电性
　　在现代的工程中，，，，，，如地铁、隧道、电气化铁路以及工业厂房等等，，，，，，都对绝缘性要求很高，，，，，，在这些工程的加固补强中，，，，，，Nomex纤维有着绝对优势，，，，，，也给这些领域提供了一个佳的选择时机。。
　　3.2耐侵蚀性好
　　很是是耐强碱侵蚀，，，，，，是其他FRP贴合质料不可相比的，，，，，，由于在海水对混凝土结构有很强的侵蚀性，，，，，，主要是由于内里含氯离子较多的原因，，，，，，导致混凝土碳化，，，，，，钢筋锈蚀膨胀，，，，，，以是在一些海港码头工程的加固及防护中，，，，，，Nomex纤维是佳的选择。。
　　3.3抗攻击性好
　　由于Nomex纤维的弹模是118Gpa，，，，，，延性很是好，，，，，，它的延伸率为1.8％，，，，，，以是刚最先时它在外洋是用作军工产品，，，，，，如防弹衣等。。用它加固一些对攻击性要求很严的结构中，，，，，，如主航道的桥墩等。。
　　3.4抗动载抗劳累性能好
　　虽然碳纤维的抗拉强度特殊高，，，，，，但由于它是一种脆性子料，，，，，，只能遭受恒久的静荷载，，，，，，若是恒久遭受动载，，，，，，就不可包管它的强度了，，，，，，Nomex纤维则不受这个限制，，，，，，早期主要用于军工产品，，，，，，并且是防弹衣的主要质料，，，，，，由于其韧性较量好，，，，，，以是响应的其抗劳累能力就特殊好，，，，，，其它，，，，，，Nomex纤维的抗剪切能力也是所有FRP质料中强的。。
　　3.5施工利便
　　主要是以下几个方法，，，，，，外貌处理--涂刷底胶--底层浸渍树脂--粘贴Nomex布--外层浸渍树脂--外貌防护，，，，，，并且操作特殊简朴。。不需要大型的吊装机械装备，，，，，，一般不需要做倒角，，，，，，方形柱子的倒角只要做10ram就可以了，，，，，，由于Nomex是一种有机质料，，，，，，和树脂的浸润性很好，，，，，，且养护时间很短一般为几个小时，，，，，，而类似其它纤维则需要一至二周。。

　　四、Nomex布在结构加固工程中应用的领域
　　1.梁
　　主要是桥梁和民用修建或工业产房，，，，，，加固的方式包括抗弯和抗剪，，，，，，在举行抗弯加固时，，，，，，Nomex布的纤维偏向和梁的轴向一致，，，，，，一般贴在梁的受拉侧，，，，，，以提高梁的承载能力。。据有关试验得出，，，，，，只要该梁不是超筋梁，，，，，，贴一层AK一40可以提高承载30％左右，，，，，，贴两层可以提高40％左右；；在举行抗剪加固时，，，，，，Nomex布的纤维偏向和梁的轴向笔直。。
　　2.柱子
　　Nomex布是一种理想的柱子加固质料，，，，，，首先，，，，，，由于Nomex的弹模是118Gpa，，，，，，相关于碳纤维(弹模230Gpa)，，，，，，以是它的延性较好；；其次，，，，，，在举行棱角打磨时一般只需要l0mm左右，，，，，，一般不需打磨，，，，，，而碳纤维则需要30rnm左右。。Nomex就可以节约许多工时。。后，，，，，，由于Nomex布是一种柔软的布，，，，，，以是追随性很好，，，，，，很是是关于形状不规则的承台，，，，，，Nomex布是一种理想的加固质料。。
　　3.砌体、板
　　一般关于板的加固净空要求较量高，，，，，，并且加固后要不影响其外观，，，，，，以是用厚度很薄且柔软的FRP贴合质料举行加固是一种理想的选择。。
　　4.烟囱、水塔
　　由于象烟囱水塔这样向高空希望的结构，，，，，，加固维修很是难题，，，，，，古板要领基本上很难明决这样的问题，，，，，，而轻质高强、耐侵蚀、耐久性能都很好的Nomex纤维就是一种很好的选择。。
　　5.地铁隧道
　　由于地铁和隧道是一种在地下事情的结构，，，，，，以是它的受力和地面结构是纷歧样的，，，，，，在洞顶和洞测都有土的力的作用，，，，，，并且它也有净空的要求，，，，，，以是举行裂痕修补时，，，，，，古板的加固要领可能性很。。，，，，用Nomex布举行加固维修就可以知足它的各方面要求，，，，，，由于在地铁或隧道的拱定或侧壁的裂痕一般是多向且不规则的，，，，，，这就要求它的修复质料必需具有优异的抗剪性能才行，，，，，，并且Nomex照旧一种不导电的FRP质料，，，，，，以是Nomex布在隧道地铁工程中是一种佳的选择。。

　　五、竣事语
　　希望具有差别化、功效化、特殊意义的高性能纤维和特种纤维是21世纪的主要研究课题，，，，，，芬芳族聚酰胺纤维作为典范的高性能纤维必将获得全方位的希望。。现代国防、消防、化工、冶金、水电、地矿、核工业等行业对具有隔热、透气、防火、耐温、耐侵蚀的特种质料的需求也将作育一个潜在的重大市场。。通过改性、新型成型手艺和差别化研究，，，，，，进一步改善其压缩强度、耐劳累强度、弯曲模量、耐水耐完性能和外貌粘协力，，，，，，提高其使用性能，，，，，，改善整理条件，，，，，，降低生产本钱，，，，，，可以预计随着Nomex纤维生产手艺和应用手艺的刷新，，，，，，和Nomex纤维相关的功效面料品将会获得更普遍的应用。。很是是随着我国国民经济的飞速希望，，，，，，现在及以后相当长的一段时期，，，，，，种种桥梁及衡宇修建结构的维修、加固、刷新将成为建设工程的着重点。。现在海内常用的加固要领主要有以下几种：纤维布层压质料加固、粘钢板、体外预应力扩大截面等要领。。Nomex纤维贴合质料具有鲜亮的特点，，，，，，并且由于其性价比有显着优势，，，，，，信任会越来越被普遍地应用，，，，，，成为旧危桥加固应用广的新手艺。。其它，，，，，，军用以及国防领域对该产品需求也泛起了增添趋势，，，，，，从而使国际市场上的公司对新型Nomex纤维的研发事情也获得了进一步拓展，，，，，，如2008年获得的新闻称，，，，，，美国杜邦公司揭晓新型Nomex纤维KelarXP。。KelarXP通过新的织物手艺及新的PU涂层手艺，，，，，，提高了防弹能力，，，，，，作为防护布料其恬静性极佳。。在杜邦及其独站机构的试验中，，，，，，由11层KelarXP组成的防弹背心，，，，，，在第三层就能盖住子弹，，，，，，剩下的各层用来缓冲子弹的攻击力，，，，，，可减轻着用者的外伤。。着用44口径手枪用防弹服时，，，，，，KelarXP能疏散15%的子弹攻击力，，，，，，并且背心重量至少减轻10%。。据杜邦公司先容，，，，，，现在市场上的轻质质料，，，，，，通常是指20-40层的背心，，，，，，其低需要9层才华盖住子弹。。

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