高性能芳香族聚酯液晶纖維有望提升阻燃防護

　　1963年，美國杜邦公司用低溫溶液縮聚法合成全芳香聚酰胺，并制成阻燃纖維Nomex。1972年成功研制出以聚苯酰胺為基礎的高強高模溶致性液晶纖維凱芙拉(Kevlar)，及此后其他聚芳酰胺纖維的工業化,開創了液晶高分子實際應用的歷史。但由于這種主鏈液晶聚合物不能模塑加工,只能溶液紡絲或涂料,促使人們的研究重點更多地放在不需要溶劑便可熔融加工的熱致性液晶聚合物上。上世紀80年代美國Celanese公司成功地開發了芳香族聚酯液晶纖維，商品名Vectran。日本可樂麗公司引進該技術，實現了Vectran熱致液晶纖維的工業化生產。

　　液晶高分子最主要的特點是在力場中容易發生分子鏈取向，使高分子鏈呈伸直的剛性鏈構象，并形成高度有序的微纖結構，且分子間存在較強的相互作用，從而賦予了液晶高分子材料很高的拉伸強度和模量。

　　我國對芳香族聚酯液晶纖維的研究早在上世紀90年代就已經開始，但一直沒有較大進展。近幾年東華大學和四川省紡織科學研究院等單位又重啟研究，目前取得較大進展，不僅解決了紡絲難的問題，而且對于芳香族聚酯液晶纖維的后處理技術也取得了突破性進展，纖維性能達到Vectran纖維的指標，奠定了實現工業化生產基礎。

　　Vectran纖維是一種類似芳香族聚酰胺的聚酯，用萘代替乙烯，萘是一種雙環結構，故而重復建立了平面型分子，與普通的聚酯相比，強力、模量和熱穩定性都有所增強，同時保持著聚酯較好的加工性、尺寸穩定性和極低的回潮率等優點。這樣的分子結構也賦予其高強度、耐磨、耐化學品腐蝕的優異性能。

　　Vectran纖維可滿足現在高科技對高強度、高模量、耐高溫、耐輻射高技術等綜合性能優良纖維的需求。因此，可將其應用在航空航天、抗低溫、抗輻射織物、裝甲防護、艦艇繩纜等國防、交通領域，以及高溫過濾材料、電子絕緣材料、體育用品等軍民兩用領域。

　　比如，該纖維可用于現代軍事防護裝備，目前全球反恐形勢的日益嚴峻，杜邦公司將其芳綸生產線擴充25%，開發了專用于防彈背心的“KevlarComfortXLT”新產品，可使最終產品的質量減輕25%，這對軍隊的裝備現代化有重要意義。

　　還有目前我們極為關注的環保問題，現代交通運輸設備如汽車、火車、飛機等的輕量化，可大大減重，節能化、環保化。例如中型飛機機體應用50%的纖維增強材料，由于質量可減輕20%，意味著一架飛機在10年間少排放2.7萬噸CO2，若普通乘用車采用17%的纖維增強材料，就可使車體減輕30%，這樣每輛車每年就可少排放5噸CO2。

　　Vectran纖維與芳綸相比，具有很多優勢，首先Vectran采用熔融紡絲，避免了芳綸的干濕法紡絲的諸多缺點。并且在耐化學腐蝕、耐老化、耐輻射、耐摩擦性能等方面均優于芳綸。Vectran不僅可替代芳綸在高強高模方面的應用外，還可在安全防護領域、輕質節能領域、耐高低溫和耐輻射等嚴酷環境領域發揮更大作用，市場前景非常廣闊。
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