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    “高溫大圣”——芳綸纖維,消防服用的


    某倉庫突發(fā)大火,倉庫中的貨物幾乎完全焚為灰燼。而就在這一堆廢墟中,保險(xiǎn)公司的人員驚訝地發(fā)現(xiàn),大量杜邦Kevlar紗線雖然被熏黑,但卻依然完整,沒有被大火焚毀。其中的紙卷芯也依然完好,其下的木質(zhì)托盤竟也得以保留下來。究其原因,杜邦Kevlar維除了擁有非常卓越的耐磨性和強(qiáng)度外,同時(shí)也具有出色的阻燃、耐高溫特性。

    芳綸纖維究竟是何方神圣,又到底能芳綸纖耐受多高的溫度呢?芳綸纖維誕生于20世紀(jì)60年代末,最初作為宇宙開發(fā)材料和重要的戰(zhàn)略物資而秘不示人,平添了許多神秘色彩。冷戰(zhàn)結(jié)束后,芳綸作為高技術(shù)含量的纖維材料大量用于民用領(lǐng)域,才逐漸露出廬山真顏。芳綸的全稱是“芳香族聚酰胺纖維” ( aramid fibers ) ,是一類新型的特種用途合成材料。因?yàn)闃?gòu)成纖維的高聚物長鏈分子中含有酰胺基,所以與錦綸一樣,同屬于聚酰胺類纖維。不同的是,構(gòu)成錦綸的高聚物大分子中連接酰胺基的是脂肪鏈,而芳香族聚酰胺纖維中連接酰胺基的是芳香環(huán)或芳香環(huán)的衍生物,所以把這類纖維統(tǒng)稱為芳香族聚酰胺纖維,簡稱芳綸。芳綸纖維主要分為兩種:對位芳酰胺纖維(PPTA)和間位芳酰胺纖維(PMIA)。其中,間位芳酰胺纖維主要以芳綸1313為代表,有“防火纖維”之美稱。對位纖維以芳綸1414為代表,有“防彈纖維”之美稱。

     

    芳綸1313 最早由美國杜邦公司研制成功,并于1967年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。芳綸1313最突出的特點(diǎn)就是耐高溫性能好,可在220 ℃高溫下長期使用而不老化,其電氣性能與機(jī)械性能的有效性可保持10年之久,而且尺寸穩(wěn)定性極佳,在250 ℃左右的熱收縮率僅為1%,短時(shí)間暴露于300℃高溫中也不會收縮、脆化、軟化或者融熔,只在370 ℃以上的強(qiáng)溫下才開始分解, 400 ℃左右開始碳化。如此高的熱穩(wěn)定性在目前有機(jī)耐溫纖維中是絕無僅有的。

    用芳綸1313制作的特種防護(hù)服,遇火時(shí)不燃燒、不滴熔、不發(fā)煙,具有優(yōu)異的防火效果。尤其在突遇900-1 500 ℃的高溫時(shí),布面會迅速碳化及增厚,形成特有的絕熱屏障,保護(hù)穿著者逃生。若加人少量抗靜電纖維或芳綸1414,可有效防止布料爆裂,避免雷弧、電弧、靜電、烈焰等危害。用芳綸1313有色纖維可制作飛行服、防化作戰(zhàn)服、消防戰(zhàn)斗服及爐前工作服、電焊工作服、均壓服、防輻射工作服、化學(xué)防護(hù)服、高壓屏蔽服等各種特殊防護(hù)服裝,用于航空、航天、軍服、消防、石化、電氣、燃?xì)狻⒁苯?、賽車等諸多領(lǐng)域。除此之外,在發(fā)達(dá)國家,芳綸織物還普遍用作賓館紡織品、救生通道、家用防火裝飾品、熨衣板覆面、廚房手套以及保護(hù)老人兒童的難燃睡衣等。

    幾乎與芳綸1313的發(fā)明同步,杜邦公司在20世紀(jì)60年代末研制出另一種高性能合成纖維芳綸1414,其商品于1972年首次問世。
    芳綸1414外觀呈金黃色,貌似閃亮的金屬絲線,實(shí)際上是由剛性長分子構(gòu)成的液晶態(tài)聚合物。由于其分子鏈沿長度方向高度取向,并且具有極強(qiáng)的鏈間結(jié)合力,從而賦予纖維空前的高強(qiáng)度、高模量和耐高溫特性。芳綸1414的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是材料界發(fā)展的一個的重要里程碑。芳綸1414有極高的強(qiáng)度,是優(yōu)質(zhì)鋼材的5-6倍,模量是鋼材或玻璃纖維的2-3倍,韌性是鋼材的2倍,而重量僅為鋼材的1/5。芳綸1414的連續(xù)使用溫度范圍極寬,在-196-204 ℃范圍內(nèi)可長期正常運(yùn)行。在150 ℃下的收縮率為0,在560 ℃的高溫下不分解不熔化,耐熱性更勝芳1313一籌,且具有良好的絕緣性和抗腐蝕性,生命周期很長,因而贏得“合成鋼絲”的美譽(yù)。

    芳綸1414首先被應(yīng)用于國防軍工等尖端領(lǐng)域。為適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭及反恐的需要,美、俄、英、德、法、以色列、意大利等許多國家軍警的防彈衣、防彈頭盔、防刺防割服、排爆服、高強(qiáng)度降落傘、防彈車體、裝甲板等均大量采用了芳綸1414,除了軍事領(lǐng)域外,芳綸1414已作為一種高技術(shù)含量的纖維材料被廣泛應(yīng)用于航天航空、機(jī)電、建筑、汽車、海洋水產(chǎn)、體育用品等國民經(jīng)濟(jì)各個方面。

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