芳綸纖維的研究現(xiàn)狀與進展

袁玥，李鵬飛，凌新龍

(廣西科技大學生物與化學工程學院，廣西柳州545006)

0 引言

芳綸纖維全稱為聚苯二甲酰苯二胺，其誕生于20世紀60年代末，現(xiàn)已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)。目前，芳綸纖維的生產(chǎn)主要集中在美國、日本及歐洲。我國于上世紀80年代開始，進行中試研究，積累了寶貴的工業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)驗，逐步建立起了生產(chǎn)線[1]。與其他纖維相比(芳綸纖維與其它幾種工業(yè)絲的性能對比如表1所示)，芳綸纖維具有強度高、模量高、耐高溫、耐酸堿腐蝕、絕緣性好、重量輕等優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于建材、電子電器、防彈制品、交通、軍事、航空等領(lǐng)域。

表1 芳綸與其它幾種工業(yè)絲性能對比[2]

1 芳綸纖維的品種與性能

芳綸纖維主要分為對位芳綸纖維、間位芳綸纖維和鄰位芳綸纖維的全芳族聚酰胺纖維以及含雜原子(N，O，S等)的雜環(huán)芳族聚酰胺纖維。按照聚合單體的種類，芳綸纖維包括芳綸I型(芳綸14)、芳綸II型(芳綸1414和芳綸1313)和芳綸III型(芳綸常見結(jié)構(gòu)中加入了第三單元單體)。實際應(yīng)用較多的只有對位芳綸纖維即聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)和間位芳綸纖維即聚間苯二甲酰間苯二胺(PMIA)[3]。

1.1 對位芳綸纖維

對位芳綸纖維即聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)，國內(nèi)稱之為芳綸1414(如圖1)，由美國杜邦公司于1971研制成功，具有良好的力學性能、熱性能、阻燃性、耐化學性；強度高、模量高；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熱分解溫度高；對大部分有機溶劑不敏感，蠕動變性低。其復(fù)合材料在軍事、航空航天、建筑、交通工具等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用[4]。

圖1 芳綸分子結(jié)構(gòu)式

1.2 間位芳綸纖維

間位芳綸纖維即聚間苯二甲酰間苯二胺(PMIA)，國內(nèi)稱之為芳綸1313(如圖1)。同為美國杜邦公司所研制，具有良好的耐熱性、超強的阻燃性、良好電絕緣性、力學特性、穩(wěn)定的化學性能。作為基礎(chǔ)材料廣泛應(yīng)用于航空航天、國防軍事、電子、通訊等高科技產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域[5]。

2 芳綸纖維的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，2014年全球芳綸纖維產(chǎn)能共計12.02萬噸，其中對位芳綸纖維產(chǎn)能7.68萬噸，間位芳綸纖維產(chǎn)能4.34萬噸，預(yù)計到2020年世界芳綸纖維需求將達到22萬噸[6-7]。2016年全球芳綸纖維產(chǎn)能共計11.52萬噸，其中對位芳綸纖維7.86萬噸，間位芳綸纖維產(chǎn)量3.66萬噸[8]。2016年全球產(chǎn)值404.694億美元，近五年的復(fù)合增長率為2.24%，按照目前芳綸纖維市場需求巨大的形勢來看，預(yù)計2023年全球產(chǎn)值將達到490億美元[8]。美國杜邦公司是最先研發(fā)和生產(chǎn)芳綸纖維的企業(yè)，目前其旗下的產(chǎn)品主要包括Kevlar-29、Kevlar-49、Kevlar-49AP等多個牌號，而每個牌號又有數(shù)十種規(guī)格的產(chǎn)品，在全球市場上占據(jù)絕對領(lǐng)導地位[8]。緊隨其后，日本、歐洲也開始生產(chǎn)芳綸纖維，如日本帝人、俄羅斯JSC Kamenskvolokno、韓國Kolon和Hyosung。目前，在國際市場上美國杜邦和日本帝人在芳綸纖維領(lǐng)域占有統(tǒng)治地位，他們兩家的產(chǎn)能占全世界產(chǎn)能的85%左右，而且?guī)缀鯄艛嗔烁叩燃壍膶ξ环季]纖維產(chǎn)品。根據(jù)QYResearch調(diào)研機構(gòu)分析可知，2016年全球芳綸纖維產(chǎn)量份額依次為歐洲35.42%、美國34.64%、中國11.04%、日本9.49%、韓國8.40%、其他國家1.01%[8]。

受困于國際社會對我國的技術(shù)封鎖，我國芳綸纖維的生產(chǎn)和商業(yè)化都起步較晚，無論是技術(shù)水平還是規(guī)模化生產(chǎn)均處于落后階段。上世紀70年代，我國開始進行芳綸纖維的研制工作，直到2004年煙臺氨綸(現(xiàn)名泰和新材)才實現(xiàn)間位芳綸纖維的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，目前已經(jīng)發(fā)展成為了全球第二大間位芳綸纖維供應(yīng)商。2011年，泰和新材又在國內(nèi)率先實現(xiàn)對位芳綸纖維的商業(yè)化運營，其對位芳綸纖維產(chǎn)能1500噸/年，位居國內(nèi)第一位，全球第四位。隨著我國芳綸纖維生產(chǎn)技術(shù)的進步，2016年我國芳綸纖維產(chǎn)量將近13000噸，占全球市場的11%[8]。我國的泰和新材、中藍晨光等企業(yè)的產(chǎn)能均達到了千噸級，另外其他的生產(chǎn)商還有河南的神馬股份集團、中石化儀征化纖、藍星(成都)新材料、四川金路公司等。但是我國對位芳綸纖維的產(chǎn)量僅僅2000噸左右，遠遠無法滿足每年10000噸的需求，而且未來幾年我國對位芳綸纖維的需求量將會呈兩位數(shù)的增長。在間位芳綸纖維方面，我國間位芳綸纖維需求約10000 噸，而國內(nèi)總產(chǎn)能為8600 噸，產(chǎn)能也明顯不足。泰和新材自2015年以來積極進行產(chǎn)能升級，擬投建6000噸/年芳綸纖維項目，公司計劃在2019年底第一套3000噸裝置投料試車，2020年底第二套3000噸裝置投料試車。項目達產(chǎn)后，預(yù)計每年可實現(xiàn)銷售收入8.10億元，利潤總額1.77億元[9]。2018年4月11日泰和新材宋西總經(jīng)理在“煙臺泰和新材料股份有限公司2018-2022年五年規(guī)劃” 專題記者招待會上提出“到 2022 年，計劃總投資 70 億元，形成間位芳綸產(chǎn)能 1.2 萬噸，對位芳綸產(chǎn)能 1.2 萬噸，氨綸產(chǎn)能9萬噸，間位芳綸產(chǎn)能保持全球前二位，對位芳綸產(chǎn)能躋身全球前三位，氨綸產(chǎn)能保持全球前六位。上述項目全部達產(chǎn)后，預(yù)計可實現(xiàn)年銷售收入58.8億元，利潤總額 11.8 億元。公司將在未來五年實現(xiàn)氨綸、間位芳綸、對位芳綸全球市場占有率分別達到 10%、25%、10%，國內(nèi)市場占有率分別達到 15%、60%、40%?！盵10]

目前雖然我國的芳綸纖維產(chǎn)量逐年在攀升，但是我們也必須注意到相對于國外，我國對芳綸纖維的基礎(chǔ)理論知識研究還有待提高，研究不夠全面系統(tǒng)，整體研發(fā)水平還有較大提升空間。另外，雖然我們的生產(chǎn)線在逐步的提升產(chǎn)能，但是我們的關(guān)鍵技術(shù)還未完善，穩(wěn)定生產(chǎn)還不能全程控制。

3 芳綸纖維的合成方法

美國杜邦公司最早制備芳綸纖維是采用對苯二甲酰氯和對苯二胺在低溫溶液中縮合聚合制備得到，后日本的帝人公司也采用該種方法制備得到Conex芳綸纖維。該方法研究比較成熟，目前工業(yè)化生產(chǎn)基本采用該方法。

孔海娟等以氯化鈣的 N -甲基吡咯烷酮(NMP)作為溶劑，同時加入正己烷(與 NMP不互溶)，以對苯二胺和對苯二甲酰氯為反應(yīng)單體，采用低溫溶液縮聚反應(yīng)制得PPTA。研究結(jié)果表明，正己烷的引入可以推遲 PPTA 聚合反應(yīng)過程中產(chǎn)生凝膠的時間，有利于聚合反應(yīng)的進行；當正己烷與 NMP 的體積比為 1∶2 時，可以制得較高相對分子質(zhì)量的 PPTA；正己烷的加入可使 PPTA 樹脂顆粒的比表面積更大，但對其結(jié)構(gòu)和性能影響不大[11]。

張康等以氯化鋰的 NMP作為溶劑，以對苯二胺和對苯二甲酰氯為反應(yīng)單體，同時加入2-(4- 氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑 (DAPBI)作為第三單體，采用低溫溶液縮聚法制備得到改性PPTA共聚物。結(jié)果表明，該方法制備的有規(guī)共聚物比無規(guī)共聚物的相對分子質(zhì)量大；DAPBI的引入使得改性 PPTA為非晶無定形聚合物，有規(guī)共聚物比無規(guī)共聚物的有序性和結(jié)晶性能好；有規(guī)共聚物的起始分解溫度略低于PPTA ，但溶解性能和力學性能得到了提升[12]。

梁敏思以氯化鋰的二甲基乙酰胺作為溶劑，以對苯二胺和對苯二甲酰氯為反應(yīng)單體，同時加入4,4' -二氨基二苯砜作為第三單體，采用低溫溶液縮聚法制備得到改性PPTA共聚物。研究結(jié)果表明，共縮聚后可以得到粘度高、溶解性好、熱穩(wěn)定性好的共聚物[13]。

劉國文等以二甲基乙酰胺作為溶劑，以間苯二胺和間苯二甲酰氯為反應(yīng)單體，制備得到PMTA。該聚合反應(yīng)是在微通道反應(yīng)器中進行，反應(yīng)物的配比為1.005～ 1.000，控制反應(yīng)溫度0℃～10℃，溶劑中水份300×10-6g/g 以下，兩種單體進料速率5∶4～5∶3，制備過程中無需添加縛酸劑，制備得到的聚合物粘度為1.9～2.1，分子量分布穩(wěn)定[14]。

芳綸纖維的其他合成方法還包括界面縮聚法[15]、直接縮聚法[16]、氣相聚合法[17]和酯交換法[18]等。但是這些方法因為各自的限制，僅僅局限于理論研究，一直未實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，本文不作詳述。

4 芳綸纖維的表面改性

芳綸纖維屬于一種高性能纖維，其具有優(yōu)異的力學性能、耐輻射、良好的耐熱性能、穩(wěn)定的化學性能、耐久性等性能，但是由于芳綸纖維是由剛性分子鏈組成，其沿纖維軸向排列，屏蔽了較為活潑的酰胺鍵，同時定向程度和結(jié)晶度都很高，表面光滑，導致芳綸纖維的化學反應(yīng)活性很低、浸潤性差等缺點，限制了芳綸纖維的實際應(yīng)用。因而對芳綸纖維表面進行改性，增加其表面的活性基團，一直是研究熱點。

目前，芳綸纖維的改性主要包括物理改性和化學改性兩大類[3]，物理改性包括超聲波處理、等離子體處理、高能射線輻照處理、紫外輻照和涂覆處理等；化學改性包括表面刻蝕、接枝改性、超臨界CO2改性、絡(luò)合改性等。

4.1 物理改性方法

基于物理的改性方法是通過物理方法(如超聲波、等離子體、高能射線輻照、以及紫外輻照等方法)對芳綸纖維進行表面改性[19]，以此改善芳綸纖維的力學性能、染色性能、表面活性以及表面粗糙度。

4.1.1 超聲波處理

超聲波振動在液體內(nèi)傳播，產(chǎn)生強力，將液體分子拉開形成“氣泡”，當“氣泡”破裂時產(chǎn)生強烈沖擊，利用超聲波空化效應(yīng)的作用，引發(fā)纖維一定程度的損傷，使其光滑度下降。

吳國輝等利用超聲波對對位芳綸纖維進行超聲波侵蝕處理，實驗發(fā)現(xiàn)經(jīng)超聲波侵蝕處理后的纖維表面受到了一定程度的損傷，纖維的結(jié)晶度下降，但是分子結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變，超聲波處理后的芳綸纖維的染色性能得到了一定程度的改善[20]。

4.1.2 等離子體處理

利用等離子體在纖維表面進行刻蝕，使纖維表面的基團與空氣中的H、O、N等元素發(fā)生反應(yīng)，形成活性中心，以利于后續(xù)接枝聚合等的改性處理，同時經(jīng)過等離子體刻蝕后，纖維表面的粗糙程度也增大，有利于增強芳綸纖維復(fù)合材料的界面強度。

陳加敏等利用等離子體技術(shù)對芳綸纖維進行改性，采用單因素和正交兩種試驗優(yōu)化了處理工藝條件，研究發(fā)現(xiàn)處理后的芳綸纖維靜摩擦系數(shù)提高，表面有明顯的溝槽；將改性后的芳綸纖維織造成針織物，并將其用作E44 環(huán)氧樹脂的增強體制成復(fù)合材料，該復(fù)合材料在橫、縱兩向的抗拉強度分別提高了33%、49%[21]。

王曉曉等采用空氣等離子體對芳綸纖維進行表面處理，根據(jù)斷裂強力和摩擦性能確定了芳綸纖維的最佳處理工藝條件，并將改性后的芳綸纖維制成無紡布，發(fā)現(xiàn)無紡布的力學性能和防刺性能均得到了提高，最大拉伸載荷提高了40.13%，錐刺的最大壓縮載荷提高了5.27%[22]。

4.1.3 高能射線輻照處理

采用射線輻照(包括γ 射線、X射線、高能電子束等)，由于射線與芳綸纖維之間的相互作用，電離和激發(fā)產(chǎn)生活化原子與活化分子，使芳綸纖維發(fā)生交聯(lián)、降解、接枝等變化，提高芳綸纖維表面的潤濕性、粗糙程度，改善其物理化學性能[2]。

由于γ 射線具有能量高、穿透力強等優(yōu)勢，可以作用在纖維的表面和內(nèi)部，實現(xiàn)對纖維的表面改性。謝非等采用 γ 射線輻照處理芳綸纖維F-3A，研究了γ 射線輻照強度對纖維性能的影響。結(jié)果表明，輻照處理后，芳綸纖維表面變得粗糙，輻照劑量增大，纖維表面甚至出現(xiàn)微纖剝離現(xiàn)象；當輻照強度為 600kGy 時，纖維的拉伸強度和比濃黏度最大，表面能提高，纖維增強環(huán)氧樹脂的層間剪切強度達到 51.86MPa，提高了23.09%[23]。

邢麗欣等通過Cobalt-60高能射線在環(huán)氧氯丙烷(作為接枝劑)中采用200kGy 和 400kGy 輻照劑量輻照國產(chǎn)芳綸纖維F3，對芳綸纖維表面進行改性處理，然后與環(huán)氧樹脂進行復(fù)合制備得到芳綸纖維/環(huán)氧復(fù)合材料。結(jié)果表明，共輻照技術(shù)增大芳綸纖維的表面粗糙度和活性，將環(huán)氧氯丙烷接枝到了芳綸纖維表面，增加了芳綸纖維的表面自由能，有利于芳綸纖維/環(huán)氧復(fù)合材料界面性能的提高；與未處理芳綸纖維/環(huán)氧復(fù)合材料相比，處理后復(fù)合材料的界面剪切強度和層間剪切強度分別提高了 51.56%和 25.79%，且輻照處理后芳綸纖維表面活性的穩(wěn)定性良好，可保持半年以上[24]。

4.1.4 紫外輻照

紫外輻照(UV 輻照)可使分子主鏈上酰胺鍵發(fā)生斷裂以及末端基團被氧化，并引入了新的含氧官能團。對纖維表面有明顯的刻蝕作用，改善表面粗糙度和表面活性。另外紫外輻射技術(shù)擁有環(huán)保、高效、安全等特點[25]，因此也常常被用來改性芳綸纖維。

戴駿等采用UV 輻照改性芳綸纖維表面，然后采用改性芳綸纖維與炭黑、天然橡膠符合制備得到改性芳綸纖維/炭黑/天然橡膠復(fù)合材料。結(jié)果表明，UV 輻照后，芳綸纖維表面的含氧官能團增加，其表面被刻蝕，粗糙程度和表面活性均增加，紫外輻照芳綸纖維(8 min)/炭黑/天然橡膠復(fù)合材料的力學性能明顯提高。但是增加UV 輻照的時間，芳綸纖維的結(jié)晶度和單絲抗拉強度均降低[25]。

4.1.5 涂覆處理

表面涂層法是在芳綸纖維表面涂覆一層聚合物樹脂或低分子物質(zhì)，然后與樹脂基體復(fù)合，從而增大芳綸纖維增強復(fù)合材料的力學性能[3]。

Kausar等使用聚乙二醇甲基醚(PEGME)修飾的多壁碳納米管(MWCNT)涂覆芳綸纖維。改性芳綸纖維與環(huán)氧樹脂完全相容，填料在芳綸纖維之間的空間分布良好，環(huán)氧樹脂/芳綸-MWCNT-PEGME復(fù)合材料的拉伸強度、最大彎曲強度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等性質(zhì)均優(yōu)于未改性纖維的環(huán)氧/芳綸復(fù)合材料[26]。

朱大勇等采用氯化鈣乙醇溶液浸漬芳綸纖維，發(fā)現(xiàn)芳綸纖維表面處理后出現(xiàn)溝槽，表面粗糙度增大，改性芳綸纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的層間剪切強度明顯增大，但是纖維單絲的拉伸強度下降，說明纖維結(jié)構(gòu)被破壞；采用多巴胺水溶液浸漬芳綸纖維后，聚多巴胺沉積在芳綸纖維表面，形成涂層，增大了芳綸纖維表面的粗糙度，改性芳綸纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的層間剪切強度提高，纖維單絲的拉伸強度降幅較?。徊捎寐然}乙醇溶液和多巴胺水溶液依次浸漬芳綸纖維，纖維表面的聚多巴胺涂層更致密，復(fù)合材料的層間剪切強度達到最大值，同時改性后的纖維具有一定的抗紫外性能，用最后一種方法改性效果最優(yōu)[27]。

4.2 化學改性方法

與物理改性相比，化學改性的效果更好，而且持久。利用化學試劑與芳綸纖維作用，不僅改變芳綸纖維的表面形狀，而且將活性基團引入到芳綸纖維表面，從而改變了芳綸纖維的性能。常用的化學改性方法包括表面刻蝕、表面接枝、超臨界二氧化碳改性、絡(luò)合改性等。

4.2.1 表面刻蝕

表面刻蝕就是直接用化學試劑對芳綸纖維進行處理，使其結(jié)構(gòu)中的酰胺鍵水解，或者破壞芳綸纖維表面的結(jié)晶狀態(tài)，增加芳綸纖維的表面粗糙程度，同時使其表面極性增強，提高芳綸纖維復(fù)合材料的強度[3]。該技術(shù)操作簡單、方便，也較為經(jīng)濟，但是存在對纖維結(jié)構(gòu)有破壞、大多數(shù)處理過程有毒等缺點，限制了其使用。

陸趙情等采用磷酸改性對位芳綸纖維，研究其對芳綸纖維性能的影響和破壞機理。結(jié)果表明，磷酸改性是破壞芳綸纖維皮層的結(jié)構(gòu)，使其皮層的酰胺鍵因發(fā)生水解反應(yīng)而斷裂，導致拉伸強度降低；磷酸改性是首先使芳綸纖維皮層中未完全結(jié)晶的部分水解而脫落，從而使芳綸纖維表面的結(jié)晶度提高，韌性下降[28]。

李雅泊等使用鄰苯二甲酸酐對芳綸纖維進行刻蝕處理，研究改性芳綸纖維與回收聚對苯二甲酸乙二醇酯的界面相容性。結(jié)果表明，刻蝕時間越久，芳綸纖維表面的粗糙程度和含氧量也越大。與純的回收聚對苯二甲酸乙二醇酯相比，改性芳綸纖維/回收聚對苯二甲酸乙二醇酯復(fù)合材料更容易結(jié)晶，其彎曲強度和沖擊強度均有較大提高[29]。

4.2.2 表面接枝

將反應(yīng)活性基團或相容性分子連接到芳綸纖維分子鏈上，增加芳綸纖維的表面吸附、反應(yīng)、相容和潤濕作用，達到改善界面粘性的效果，通常分為苯環(huán)上的接枝反應(yīng)和基于酰胺的反應(yīng)[3,30]。

周俊等根據(jù)傅瑞德-克拉夫茨反應(yīng)，在芳綸纖維分子結(jié)構(gòu)中的苯環(huán)上接枝柔性烷基分子鏈和高活性環(huán)氧基團，改變了芳綸纖維表面的惰性。該方法對芳綸纖維的結(jié)構(gòu)破壞很小，又增加了芳綸纖維表面的粗糙度，有利于提高其復(fù)合材料的界面粘結(jié)力。將處理后的纖維加入三元乙丙橡膠(EPDM)絕熱層中，不僅改善了EPDM絕熱層的力學性能，而且也提高了其斷裂伸長率，同時彈性模量和黏性模量均增加[31]。他們還采用甲苯-2，4- 二異氰酸酯(TDI)和異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)兩種不同異氰酸酯對芳綸纖維進行活化處理，并用間苯二酚-甲醛-膠乳(RFL)浸漬液處理，然后將改性纖維大量加入到EPDM制備成絕熱層。結(jié)果表明，芳綸纖維采用TDI活化，然后浸漬 RFL，改性的效果最好。EPDM 絕熱層的斷裂伸長率和模量均得到了提高，但是抗拉強度降低了[32]。

Cheng等在芳綸纖維表面接枝可降解配位聚合物，該聚合物層不僅提高了纖維/環(huán)氧樹脂界面之間的機械互鎖、極性匹配和化學鍵合水平，同時界面抗剪強度也提高了37%[33]。

4.2.3 超臨界二氧化碳改性

超臨界二氧化碳具有超強的擴散性和溶解滲透性，以其作為反應(yīng)介質(zhì)，利用其超強的擴散性和溶解滲透性將改性試劑帶到芳綸纖維表面進行滲透、刻蝕、接枝、擴鏈等反應(yīng)。

劉新東等利用超臨界二氧化碳作為反應(yīng)介質(zhì)，利用其物理溶脹和攜帶功能將甲苯-2，4-二異氰酸酯攜帶到芳綸纖維表面，使其與芳綸纖維表面酰胺鍵上的仲氮氫發(fā)生取代反應(yīng)，從而在芳綸纖維表面接枝親油性基團。結(jié)果表明，改性后芳綸纖維表面變得粗糙，同時極性基團增加。將改性芳綸纖維與環(huán)氧樹脂復(fù)合制備得到芳綸/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料界面剪切強力明顯增加，改性后的芳綸纖維更適合用作復(fù)合增強材料[34]。

余帆等利用超臨界二氧化碳流體的超強擴散性和溶解滲透性攜帶乙酸酐對芳綸纖維表面進行刻蝕、接枝，然后與環(huán)氧樹脂復(fù)合制備芳綸/環(huán)氧復(fù)合材料。結(jié)果表明，改性芳綸纖維表面的粗糙度明顯增加，含氧官能團數(shù)量增多，復(fù)合材料的力學性能顯著提高[35]。

4.2.4 絡(luò)合改性

絡(luò)合改性就是采用金屬無機鹽與芳綸纖維表面的羰基或氨基作用，發(fā)生配位反應(yīng)，破壞芳綸纖維分子鏈之間的氫鍵，使其表面結(jié)晶度下降，從而變粗糙。

李誠采用CaCl2、LiCl對芳綸纖維進行表面改性，研究發(fā)現(xiàn)溶劑用乙醇比水處理效果好。另外，他還研究了CaCl2、LiCl在改性芳綸纖維過程中的反應(yīng)機理，研究發(fā)現(xiàn)CaCl2或LiCl是與芳綸纖維結(jié)構(gòu)中的羰基發(fā)生絡(luò)合，破壞芳綸纖維分子鏈間的氫鍵，降低芳綸纖維的結(jié)晶度，使芳綸纖維表面形成溝槽，表面粗糙度增大[36]。

5 芳綸纖維的應(yīng)用

芳綸纖維由于具有優(yōu)異的電絕緣性、耐熱性、高強度、高模量、低密度、耐高溫、阻燃、成本低等特點，廣泛應(yīng)用于電子電氣、交通、航空航天、軍事裝備、應(yīng)急救援裝備、建筑等領(lǐng)域。

5.1 電子電氣領(lǐng)域

芳綸纖維是一種擁有優(yōu)異電絕緣性、耐熱性的特種纖維材料。芳綸纖維紙阻燃、耐熱、絕緣、抗潮，可作為絕緣材料用于變壓器、電機、印制電路板和雷達天線功能結(jié)構(gòu)部件[37]。

5.2 交通領(lǐng)域

芳綸纖維具有可與碳纖維相媲美的比強度、高模量、低密度、耐高溫、阻燃等特性，在汽車輪胎、膠管膠帶、電機、剎車片，車體骨架、軸承等方面均有應(yīng)用[38-39]。

5.3 航空航天領(lǐng)域

高性能芳綸纖維具有耐高溫、質(zhì)量輕、超高強度和高模量等優(yōu)良的性能，以及良好的絕緣性和抗老化性能，可滿足軍工航空領(lǐng)域的重量輕、質(zhì)量高、成本低的要求，可用于制作多種航空結(jié)構(gòu)材料如飛機機翼[40]。

5.4 軍事及應(yīng)急救援領(lǐng)域

芳綸纖維具有阻燃、高耐磨、耐沖擊、耐切割的性質(zhì)，可以其及其復(fù)合材料制造阻燃耐切割手套、防火毯、高阻燃繩索、柔性阻燃通道、沖鋒舟、便攜式高壓氧艙、搶險救援服[41]、防彈裝備[42]。

5.5 建筑領(lǐng)域

芳綸纖維具有良好的抗腐蝕性、耐疲勞性、無磁性、絕緣造價低等優(yōu)點，近年來被應(yīng)用于鋼筋混凝土構(gòu)件的加固。通過芳綸纖維加固的鋼筋混凝土構(gòu)件，極大的提升了鋼筋混凝土梁的安全儲備和正截面承載力[43]。

6 結(jié)語與展望

芳綸纖維是一種高性能的纖維，由于其優(yōu)異的性質(zhì)，已經(jīng)被應(yīng)用于各行各業(yè)，尤其是國防和航空航天。(1)鑒于目前我國芳綸纖維的生產(chǎn)現(xiàn)狀，未來我國應(yīng)該在芳綸纖維的基礎(chǔ)理論研究上進一步加強，以期在高性能機制上取得突破，能夠為制備更高性能的芳綸纖維提供理論依據(jù)。(2)對位芳綸纖維的聚合和生產(chǎn)過程還存在很多問題，比如分子量及其分布難以控制、聚合過程易出現(xiàn)凝膠化、紡絲的穩(wěn)定性等，如何開發(fā)新的聚合方法以改進聚合過程中芳綸纖維的問題，以及在紡絲過程中如何控制雙螺桿的結(jié)構(gòu)和紡絲工藝以提高紡絲的穩(wěn)定性，是芳綸纖維聚合和生產(chǎn)中急需解決的問題。(3)積極推動小分子有機化合物的合成，為芳綸纖維共聚提供更多合適的單體，從而合成不同結(jié)構(gòu)的芳綸纖維，以期找到性能更優(yōu)異的芳綸纖維。(4)芳綸纖維的改性方法很多，物理改性和化學改性方法均有各自的優(yōu)缺點，如何取長補短，開發(fā)復(fù)合處理或多級處理方式，是未來解決芳綸纖維表面功能化的途徑。