二、芳綸制備方法

低溫溶液縮聚法合成PPTA聚合物是目前世界上最為成熟的工藝方法，PPTA纖維的制備方法為:首先將對苯二胺(PPDA)和對苯二甲酰氯(TPC)通過低溫溶液縮聚得到PPTA聚合物，然后將這種聚合物溶解在濃硫酸中，采用干噴濕法紡制成PPTA纖維。

PMIA的合成是由間苯二甲酰氯和間苯二胺通過低溫縮聚反應聚合而成，間位芳綸可采用干法紡絲、濕法紡絲或干噴濕紡法制得。PMIA的反應式如下所示。

PMIA制備流程

芳綸Ⅲ是將第三單元體即5(6)-胺基-2-(4-胺基苯基)苯并咪唑引入PPTA的大分子鏈上進行共縮聚，并改進了纖維成形加工工藝，從而得到一種含有雜環(huán)結(jié)構(gòu)的新型三元共聚聚酰胺纖維。芳綸Ⅲ樹脂是將第三單元體(M3)引入縮聚反應中，部分代替PPDA與TPC在低溫溶液中進行縮聚反應而得到的三元共聚物，且在此聚合反應中需加入強極性溶劑N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)和助溶劑氧化鋰(LiCl)，其生產(chǎn)工藝流程見下圖。芳綸Ⅲ樹脂原液再經(jīng)過紡絲和熱處理兩步成形工藝制成芳綸Ⅲ。芳綸Ⅲ具有高強高模、耐酸堿試劑腐蝕性、超強耐高溫性、電絕緣性等特點，同對位芳綸類似，可應用于高強度，耐高溫燒蝕等構(gòu)件的制造。

芳綸Ⅲ生產(chǎn)工藝流程

芳綸纖維強度高、并具有一定的耐腐蝕性，可用于火箭發(fā)動機殼體及飛機、航天器的機身、主翼、尾翼等結(jié)構(gòu)件的制造。隨著航天材料要求越來越苛刻，芳綸纖維逐漸由承受沖擊力的結(jié)構(gòu)部件發(fā)展到二次結(jié)構(gòu)材料，如機艙門窗、整流罩體表面以及機內(nèi)天花板、隔板、艙壁、行李架、座椅等。其實芳綸纖維在飛機上的廣泛應用還與芳綸纖維質(zhì)量輕的特點密不可分，有資料記載，采用芳綸纖維復合材料可使飛機減重30%。

芳綸纖維堅韌耐磨用于制造坦克裝甲車，經(jīng)得起反復撞擊，大大提高其防護性能。若采用玻璃鋼，防護性能相當時質(zhì)量比用kevlar材料重一半，且韌性不如kevlar層壓薄板好。綜合kevlar薄板與鋼裝甲的性能優(yōu)勢，采用“鋼—芳綸—鋼”型復合裝甲，可以對700mm厚的反坦克導彈甚至中子彈都具有一定的防護能力。kevlar層壓薄板與鋼鋁板的復合裝甲，廣泛用于坦克、裝甲車、核動力航空母艦及軍艦的防彈板。

在防彈背心和頭盔中，加入適量芳綸纖維，可使體積和質(zhì)量減少的同時防彈效果提高40%，將逐步取代老式尼龍背心和罐性鋼盔。采用芳綸無緯布與高性能聚乙烯薄膜制成的軟質(zhì)高檔防彈背心，防彈性能和耐熱性均優(yōu)于聚乙烯纖維。

芳綸纖維復合材料在建筑領域主要是充當增強材料使用，用芳綸纖維增強水泥，可獲得輕質(zhì)高強的結(jié)構(gòu)件，有效防止水泥制品開裂；同時芳綸纖維韌性好，可加工成布、索、編織成鋼筋狀，作為水泥增強骨架材料，質(zhì)量輕強度高，耐腐蝕、抗剪切。國外研究開發(fā)用芳綸纖維增強膠粘層壓木梁的技術(shù)，采用低級木材取代高級貴重木材而極大地降低成本，性能不比鋼筋水泥構(gòu)件差且降低了成本。此項技術(shù)在歐美國家如美國、德國、日本、澳大利亞等國研究開發(fā)較多，應用前景廣闊。

個體防護裝備的阻燃耐高溫性能是保障人員安全的重要條件。隨著材料科學技術(shù)及紡織加工技術(shù)的發(fā)展，阻燃防護服已經(jīng)由暫時性阻燃整理、半耐久性阻燃整理逐步發(fā)展為耐久性阻燃整理以及本質(zhì)阻燃材料的應用。

由于橡膠的彈性大，彈性模量較低，在外力作用下極易產(chǎn)生變形，因此很多橡膠制品都必須用纖維材料或金屬材料作為骨架。以芳綸制成的簾子布、線繩、紗線、帆布、整體帶芯、直經(jīng)直緯織物等被用作輪胎、動力傳動膠帶、物料輸送膠帶、膠管的骨架材料。

芳綸具有優(yōu)異的耐熱性、阻燃性和化學穩(wěn)定性，可在高溫惡劣環(huán)境中長期工作，是加工耐高溫過濾袋的理想材料，用于鋼鐵、水泥、炭黑等空氣污染較重領域的高溫煙塵過濾。由芳綸1313纖維所織成的非織造布具有非常好的過濾粉塵性質(zhì)，例如：380g/m²的間位芳綸非織造布作為高溫過濾布具有較滌綸布530 g/m²及腈綸布600 g/m²更好的過濾性質(zhì)。在袋式除塵領域，對于間位芳綸濾袋，在廢氣溫度不超過200℃，濕度6%，SO₂的含量為100ppm的情況下，使用壽命超過兩年。

芳綸纖維強度高，可用于光纖加工，當光纖受拉力時不會因伸長變形而影響光的傳輸；若將芳綸纖維與碳纖維復合加工，可用于制作高電壓裝置中降低電場的材料；利用芳綸短切纖維優(yōu)異的耐磨和非磨耗表面特性，可用于制作電子電器設備上用的制動器(閘)、離合器、斷路器等。還可與天然云母片結(jié)合用作耐熱性電機的絕緣材料。

纖維介電系數(shù)低及電磁波透過率好的性能特點，可制作雷達天線防護罩，再加上芳綸纖維密度低，加入后復合材料的整體厚度降低30%，電磁波透過率提高10%；結(jié)合芳綸纖維線膨脹系數(shù)低的優(yōu)勢可與陶瓷匹配，將芳綸與環(huán)氧、酚醛、聚酰亞胺等樹脂復合制成層壓基板抗熱脹冷縮效果好。

充分利用芳綸耐高溫、耐疲勞等特性，制作運動條件苛刻的拳擊手套、登山鞋靴、賽車車體、賽馬頭盔等，還可用于制作球拍、滑雪板、滑雪桿、雪橇、弓箭、弓弦、釣魚竿、風箏骨架、高爾夫球棍、賽艇等。