聚间苯二甲酰间苯二胺纤维

芳纶纳米纤维基导电复合材料的发展与应用芳纶是以芳香族大分子原料经缩聚纺丝制得的线性高分子纤维，具有机械性能强、质量轻、耐酸碱等优异性能，分为间位芳纶和对位芳纶［口。

间位芳纶(PMIA)全称为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，常称为芳纶1313纤维，由于间位芳纶聚合导致得到的聚合物呈锯齿状，强度模量都略低于对位芳纶，所以本文所介绍的芳纶以对位芳纶为主。

对位芳纶(PPTA)全称为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，常称为芳纶1414纤维，其分子结构如图1所示。

PPTA分子以一种网状相互交联的形式结晶成高聚物，分子链中被苯环分离的酰胺基团与苯环形成了π-π共朝结构，内旋位能高，使分子链呈现为刚性的平面棒状［1］。

以PPTA为原料利用造纸技术制备出的功能性薄膜材料，由于具有很好的抗冲击性、阻燃性和热稳定性，因此被广泛用于航空航天材料及军事领域。

但由于纤维表面光滑，缺少化学活性基团，限制了其在纳米复合材料中的应用［2］。

芳纶纳米纤维(ANFs)是将芳纶纤维通过处理制成的直径为十几到几百纳米、长度为几至几十微米的纳米化纤维［3］。

ANFs作为一种高分子纤维，分子间可以通过氢键作用结合制成芳纶纳米纸或芳纶纳米膜，由于具有较强的力学性能和良好的高温稳定性，被广泛用于特种纸的制备及航空航天重要的结构减重与耐高温材料。

ANFs既保留了芳纶纤维的化学组成和晶体结构，又具有较大的比表面积与长径比，因此可以与其他材料进行复合，在电池隔膜、复合增强材料和柔性电极等多个领域都显示出一定的应用潜能与发展前景。

图1对位芳纶的分子结构图Fig. IMolecularstruetureofpara-aramid柔性电子器件以其独特的柔性、延展性和高效、低成本的制造工艺，在信息能源、医疗和国防等领域具有广泛的应用［4］。

将纳米纤维材料与导电复合材料结合制作柔性、可穿戴电子器件已成为近些年来的研究热点。

由于ANFs具有良好的力学性能，以及纤维表面丰富的酰胺基团，其与导电材料复合应用在电磁屏蔽、传感、电化学储能等领域，具有广阔的发展前景。

芳纶纤维材料及其应用摘要：本文对芳纶纤维的发展概况，结构性能以及主要应用领域作简单介绍。

最后分析一下芳纶纤维的发展前景。

关键词：芳纶纤维材料；芳纶1313；芳纶1414；结构性能；应用；发展前景Aramid fiber material and its applicationAbstract：In this paper, the general development of aramid fiber, structure, performance and main application field are introduced.Finally, analysis of the development of the aramid fiberKey words:Aramid fiber material;Aramid 1313; Aramid 1414;Structure performance; Application; Future development1 芳纶纤维概况芳纶纤维即芳香族聚酞胺纤维，是以芳香族化合物为原料经缩聚纺丝制得的合成纤维。

芳香族聚酰胺纤维首先是由美国杜邦公司于1965年引入市场的。

这种间位取向的芳香族聚酰胺纤维称作Nomex。

上世纪70年代早期，杜邦公司开发了第二种产品即对位芳香族聚酰胺纤维Kevlar，并且此后一直占据芳纶的首要地位，直到1986年荷兰Akzo公司的Twaron、1987年日本帝人公司的Technora及俄罗斯的ARMOC纤维的出现，才使Kevlar独占体系崩溃。

[1]芳纶纤维工业化的产品有两种：芳纶1313（全称为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维）和芳纶1414（全称为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维）。

芳纶纤维具有良好的抗冲击和耐疲劳性能，有良好的介电性和化学稳定性，耐有机溶剂、燃料、有机酸及稀浓度的强酸、强碱，耐屈折性和加工性能好。

它可用普通织机编织成织物，编织后其强度不低于原纤维强度的90%[2]。

芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺是20世纪60年代首先由美国杜邦公司开发成功的耐高温、耐辐射、耐腐蚀尼龙新品种。

目前投入实际应用的主要有两种：诺梅克斯（间位芳纶或芳纶1313）：人造纤维，化学名称：为聚间苯二甲酰间苯二胺（MPIA）。

结构特性：1、分子链中交替排列的苯环，使分子链不能内旋转。

2、极性酰胺基在分子链之间形成氢键，增大分子主链之间的作用力。

3、苯环与酰胺基之间形成共轭体系。

以上三点赋予了材料有很优异的耐热性、突出的强度、刚度、高熔点、高黏度。

制备方法：以间苯二甲酰氯和间苯二胺为单体进行界面缩聚或低温溶液缩聚。

界面缩聚是将间苯二甲酰氯溶于环己酮中成为有机相，间苯二胺溶在碳酸钠水溶液中成为水相，在快速搅拌下将水相倒入有机相，两相在界面进行缩聚。

Nomex具有远高于脂肪族PA的力学性能和耐热性能，1、寿命长：作为纤维织物，是脂肪族PA纤维布的8倍，棉布的20倍；2、良好的耐热老化性：250oC经2000h热老化后，表面电阻率和体积电阻保持不变；3、较好的电性能：在较高温度或潮湿的环境下仍可保持较好的电性能。

主要用于 H级电绝缘材料和制备高性能纤维（HT-1纤维）耐热性能测试：在实验室中进行耐热测试。

必须能够经受距离为3厘米，摄氏300到400度的明火，如果在10秒内没有点着，才可用于制造赛服。

车手和车队人员的内衣、头罩、袜子和手套都是用诺梅克斯制造的。

全对位聚芳酰胺是酰胺基位于苯环对位的一种聚芳酰胺，制备方法有两种。

1、对苯二胺与对苯二甲酰氯缩聚缩聚产物称聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA），又称芳纶1414树脂主要用于制备凯夫拉（Kevlar）纤维2、对氨基苯甲酸自缩聚缩聚产物为聚对苯甲酰胺（PBA），又称芳纶14，也用于制纤维，称为B纤维如欲加入艾邦高分子工程塑料交流群，可以加群主：181431895这是一种芳纶复合材料，全对位聚芳酰胺具有超高强度、超高模量、耐高温、耐腐蚀、阻燃、膨胀系数小等一系列优异性能。

芳纶题库一、填空题1、芳纶纤维根据其化学结构的不同，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芳纶，全称为聚间苯二甲酰间苯二胺，英文缩写为PMIA，美国商品名为NOMEX，我国称为芳纶1313；一类是以高强度、高弹性模量、耐热性为特征的对位芳纶，全称为聚对苯二酰对苯二胺，英文缩写为PPTA，我国称为芳纶1414。

2、对位芳纶纤维泛指至少有85%的酰胺键基团直接与两个苯环基团连接的线性高分子聚合物，是世界化纤发展史上一个里程碑式的发明。

3、PPTA树脂合成的方法有界面缩聚法、直接低温缩聚法、低温溶液缩聚法、酯交换反应、气相聚合等方法。

4、目前低温溶液缩聚法是工艺比较成熟的方法，也是工业上能够实现规模化生产的方法，美国杜邦Kevlar、日本Tawron等公司均是采用这种方法制备。

即在低温溶液中将对苯二胺（PPD）和对苯二甲酰氯（TPC），通过低温溶液缩聚法制得。

5、对苯二甲酰氯（TPC）分子式C8H4C120T分子量为203.02，白色固体，蒸汽压为0.01kPa/38℃，密度70（空气=1），熔点83-84℃，沸点266℃，闪点180℃，危险标记20 （酸性腐蚀品）。

受热或遇水分解放热放出有毒腐蚀性气体，遇明火、高热可燃，与强氧化剂可发生反应，有腐蚀性。

6、对苯二胺（PPD）分子式C6H8N2，分子量108.14,白色至淡紫红色晶体，68 2暴露空气中变紫红色或深褐色，蒸气压320Pa（100℃），密度32（空气=1），熔点145-147℃，沸点267℃,稍溶于冷水，溶于乙醇、乙醚、氯仿和苯，爆炸极限1.3%〜9.8%,本品属于6.1类毒害品。

7、N-甲基-2-毗咯烷酮（NMP）分子式C5H9NO,分子量99.13,无色透明油状液体，微有胺的气味，密度1.028,熔点-24℃,沸点203℃,闪点91 ℃, 能与水、醇、醚、酯、酮、卤代烃、芳烃和蓖麻油互溶。

挥发度低，热稳定性、化学稳定性均佳，能随水蒸气挥发，有吸湿性，对光敏感。