揭开芳纶神秘的面纱——芳纶纤维的概述
芳纶纤维是冷战时期军备竞赛的产物，最初作为宇宙开发材料和重要的战略物资而秘不示人，因而平添了许多神秘色彩。冷战结束后，芳纶才作为高新技术的纤维材料，开始用于民生领域，逐渐露出其庐山真面目。
芳纶纤维的全称是“聚对苯二甲酰对苯二胺”，是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高品质和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能。芳纶纤维的强度是钢丝的5~6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2~3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右。
芳纶纤维的连续使用温度范围极宽，为-196℃~204℃，可耐受超过538℃的材料作有限度接触。它还具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。芳纶纤维的发现，被认为是材料界一个非常重要的历程碑。
芳纶纤维被广泛的应用于军工领域，是一种理想的军工材料。为了适应现代战争的需要，目前，美、英等发达国家的防弹衣均为芳纶材质。芳纶纤维防弹衣、头盔的轻量化，有效提高了军队的快速反应能力和杀伤力。
除用于军工领域外，芳纶纤维还作为一种高技术含量的纤维材料，被广泛应用于航天航空、机电、建筑、汽车、体育用品等国民经济的各个领域。用在航空航天方面，芳纶纤维质量轻、强度高，可以节省大量的动力燃料。目前，芳纶纤维产品用于防弹衣、头盔等占7%~8%；航空航天材料、体育用材料占40%；轮胎骨架材料、传送带材料等方面占20%左右，还有高强绳索等方面大约占13%。
芳纶纤维主要分为两种：对位芳酰胺纤维和间位芳酰胺纤维。自20世纪60年代由美国杜邦公司成功地开发出芳纶纤维并率先产业化后，在以后30多年的时间里，芳纶纤维走过了由军用战略物资向民用物资过渡的历程，价格也降低了将近一半。现在国外芳纶纤维无论是研发水平还是规模化生产都日趋成熟。在芳纶纤维生产领域，对位芳酰胺纤维发展最快，产地主要集中在日本和美国、欧洲。如美国杜邦的Kevlar纤维，荷兰阿克苏诺贝尔公司（已与帝人合并）的Twaron纤维，日本帝人公司的Technora纤维及俄罗斯的Terlon纤维等。美国的杜邦是芳纶纤维开发的先驱，他们无论在新产品的研发、生产规模上，还是在市场占有率上都居世界前列。仅他们生产的Kevlar纤维，目前就有Kevlar-49、Kevlar-29等10多个牌号，每个牌号又有数十种规格的产品。帝人、赫斯特等芳纶纤维生产的知名企业也不甘示弱，纷纷扩大生产或联合，并积极开拓市场，希望成为这个朝阳产业的生力军。
德国Acordis公司近期开发出高性能超细对位芳纶产品，它既不燃，也不熔融，还有很高强度和极大抗切割能力，主要可用于生产涂层及非涂层织物、针织产品和针剌毡等既耐高温又抗切割的各种纺织服装装备。Twaron防切割手套主要用于汽车制造业、玻璃工业及金属零部件生产厂，还能为森林工业生产护腿用品，为公共运输行业提供防破坏装备等。利用Twaron的阻燃耐热性，可为铸造、炉窑、玻璃厂、消防队等高温作业部门提供耐热防火服防护套装。用这一高性能纤维还能制造汽车轮胎、冷却软管、V形皮带等机件、光学纤维电缆和防弹背心等防护装备，还能代替石棉做摩擦材料和密封材料等。
全球对芳纶纤维的需求呈现不断增长的态势，芳纶纤维作为一种新兴的高性能纤维进入了飞速发展的时期。
当国外芳纶纤维产业发展得红红火火时，我国的芳纶纤维生产才刚刚起步。
受起步晚、国外对核心技术的封锁垄断等因素的影响，目前我国芳纶纤维的技术水平、产品档次及生产能力都与国外发达国家存在着一定的差距。阻碍我国芳纶纤维产业发展的原因主要有两点：一是生产技术瓶颈难以突破；二是大部分原料需要进口，特别是国产的溶剂不能达标。但作为在我国的新生产业，芳纶纤维有着不可限量的国内市场，所以更有待于我们去研究、去开发。
据悉，近几年，电子、建筑、轮胎工业迅速发展，使得我国芳纶纤维的用量迅猛增长。芳纶纤维被列入国家鼓励发展的高新技术产品目录之中，在间位芳酰胺的开发和生产方面，我国已取得可喜的成果。
防火纤维——芳纶1313
走近芳纶1313
芳纶1313最早由美国杜邦公司研制成功，并于1967年实现了工业化生产，产品注册为Nomex(诺美克斯)。它是一种柔软洁白、纤细蓬松、富有光泽的纤维，外观与普通化纤相同，却集众长于一身，拥有超乎寻常的“特异功能”。
芳纶1313具有持久的热稳定性——芳纶1313最突出的特点就是耐高温性能好，可在220℃高温下长期使用而不老化，其电气性能与机械性能的有效性可保持10年之久，在250℃左右时热收缩率仅为1%，短时间暴露于300℃高温中也不会收缩、脆化、软化或者熔融，只在370℃以上的强温下才开始分解，400℃左右开始碳化，如此高的热稳定性在目前有机耐温纤维中是绝无仅有的。
芳纶1313具有骄人防火性能——芳纶1313不会在空气中（空气的含氧量为27%）燃烧，不自燃，有自熄性。阻燃性能高低常用极限氧指数来表示。
极限氧指数是指材料在空气中燃烧所需氧气体积的百分比，极限氧指数越大，其阻燃性能就越好。
通常空气中氧气含量为21%，而芳纶1313的极限氧指数大于28%，属于难燃纤维。芳纶1313被人们称为“防火纤维”。
芳纶1313具有极佳的电绝缘性——芳纶1313介电常数很低，固有的介电强度使其在高温、低温、高湿条件下均能保持优良的电绝缘性，是全球公认的最佳绝缘材料。
芳纶1313具有杰出的化学稳定性——芳纶1313是由酰胺键连接芳基所构成的线性大分子，其晶体中，氢键在两个平面内排列成三维结构，这种较强的氢键作用使得其化学结构异常稳定，可耐大多高浓无机酸及其他化学品的腐蚀、抗水解作用和蒸汽腐蚀。
芳纶1313具有优良的机械特性——芳纶1313是柔性高分子材料，低刚度高伸长特性使之具备与普通纤维相同的可纺性，可用常规纺机加工成各种织物或无纺布，而且耐磨，抗撕裂，适用范围十分广泛。
芳纶1313具有超强的耐辐射性——芳纶1313耐α、β、χ射线以及紫外光线辐射的性能十分优异。独特而稳定的化学结构赋予芳纶1313优异的性能，通过对这些特性加以综合利用，一系列新功能、新产品不断地被开发出来，适用领域越来越广，普及程度越来越高。
正是由于芳纶1313所具以上的特征，也决定了其用途的广泛性。
特种防护服——芳纶1313织物遇火时不燃烧、不滴熔、不发烟，具有优异的防火性能。尤其在突遇900℃~1500℃的高温时，布面会迅速碳化及增厚，形成特有的绝热屏障，保护穿着者逃生。用芳纶1313有色纤维可制作飞行服、防化作战服、消防战斗服及炉前工作服、电焊工作服、均压服、防辐射工作服、化学防护服、高压屏蔽服等各种特殊防护服装，用于航空、航天、军服、消防、石化、电气、燃气、冶金、赛车等诸多领域。除此之外，在发达国家，芳纶织物还普遍用作宾馆纺织品、救生通道、家用防火装饰品、熨衣板覆面、厨房手套以及保护老人、儿童的难燃睡衣等。
在防火设备上起到了保护屏蔽或保护膜的作用。
高温过滤材料——芳纶1313的耐高温性、尺寸稳定性以及耐化学性，使其在高温滤材领域占据主导地位。
芳纶滤材广泛用于化工厂、火电厂、碳黑厂、水泥厂、石灰厂、炼焦厂、冶炼厂、沥青厂、喷漆厂以及电弧炉、油锅炉、焚化炉的高温烟道和热空气过滤，既能有效除尘，又能抵抗有害烟雾的化学侵蚀，同时有助于贵重金属的回收。
蜂巢结构材料——用芳纶1313结构材料纸可制作仿生型多层蜂巢结构板材，其具有质量轻、耐冲击、抗燃、绝缘、耐腐蚀、耐老化以及良好的透电磁波性等特点，适于制作飞机、导弹及卫星上的宽频透波材料和大刚性次受力结构部件（如机翼、整流罩、机舱内衬板、舱门、地板、货舱和隔墙等），也适合于制作游艇、赛艇、高速列车及其他高性能要求的夹层结构。
独特而稳定的化学结构赋予芳纶1313诸多优异性能，通过对这些特性加以综合利用，一系列新产品不断地被开发出来，在安全防护、高过滤、电气绝缘、结构材料等领域的应用越来越广，普及程度越来越高，已成为军事、产业、科技等许多领域不可或缺的重要基础材料。
由于芳纶1313生产工艺极其复杂、技术难度大、投资成本比较高等原因，长期以来，世界上仅美国、日本有能力生产，并控制着全球芳纶市场。值得骄傲的是，在我国，烟台氨纶股份有限公司经过数年攻关，冲破各种艰难险阻，终于掌握了芳纶1313关键技术，并成功地实现了工业化生产，在2007年我国烟台氨纶股份有限公司超过日本的CONEX和俄罗斯的PHENYLON，跃居世界芳纶1313生产的第二大企业。使我国成为世界上第四个芳纶生产国，打破了少数发达国家在这一领域的市场垄断。
防弹纤维——芳纶1414
芳纶1414的概述
几乎与芳纶1313的发明同步，杜邦公司在20世纪60年代末研制出另一种高性能合成纤维——芳纶1414，其商品于1972年首次问世，定名为Kevlar(凯芙拉)。
芳纶1414外观呈金黄色，貌似闪亮的金属丝线，实际上是由刚性长分子构成的液晶态聚合物。由于其分子链沿长度方向高度取向，并且具有极强的链间结合力，从而赋予纤维空前的高强度、高模量和耐高温特性。
芳纶1414的发现被认为是材料界发展的一个重要里程碑。芳纶1414有极高的强度，是优质钢材的5~6倍，模量是钢材或玻璃纤维的2~3倍，韧性是钢材的2倍，而重量仅为钢材的1/5。
芳纶1414的连续使用温度范围极宽，在-196℃～204℃范围内可长期正常运行。
在150℃下的收缩率为0，在560℃的高温下不分解、不熔化，耐热性更胜芳纶1313一筹，且具有良好的绝缘性和抗腐蚀性，生命周期很长，因而赢得“合成钢丝”的美誉。
从军工到民用——芳纶1414的用途芳纶1414首先被应用于国防军工等尖端领域。为适应现代战争及反恐的需要，美、俄、英、德、法、以色列、意大利等许多国家军警的防弹衣、防弹头盔、防刺防割服、排爆服、高强度降落伞、防弹车体、装甲板等均大量采用了芳纶1414。芳纶纤维强度高，韧性和编织性好，可避免“钝伤”，且芳纶轻量化，有效提高了军队的反应和防护能力。
随着科学技术的发展，人们也揭开了芳纶1414神秘的面纱，逐步将其应用于普通领域。目前，芳纶1414已作为一种高技术含量的纤维材料被广泛应用于航天航空、机电、建筑、汽车、海洋水产、体育用品等国民经济的各个方面。
在航空航天方面，芳纶纤维树脂基增强复合材料用作宇航、火箭和飞机的结构材料，可减轻重量，增加有效负荷，节省大量动力燃料。如波音飞机的壳体、内部装饰件和座椅等成功地运用了芳纶1414材料，重量减轻了30%。
在航空事业中，减轻1克相当于节省100美元。芳纶帘子线可使轮胎降低层薄，减轻重量，容易散热，减小形变，减轻滚动阻力，提升高速运转性能，使轮胎的使用寿命相应延长。
其耐刺扎性能大大提高，强韧的特性使得轮胎漏气后还能行驶到修车厂而不会伤及轮胎侧面。芳纶1414特别适合作高速行驶或超重负载的汽车和飞机强化型轮胎帘子线使用，具有很大发展前景。
在土木结构工程上，由于芳纶1414具有轻质高强、高弹模、耐腐蚀、不导电和抗冲击等性能，可用于对桥梁、柱体、地铁、烟囱、水塔、隧道及电气化铁路、海港码头进行维修、补强，特别适合对混凝土结构的加固与修复。
除此之外，芳纶1414还可作充气胶皮制品（如充气救生筏、充气舟桥等）、耐腐蚀容器、轻型油罐及大口径原油排吸管中的骨架材料；用于制作耐高温、耐切割防护手套；利用其自润滑性、耐热性和韧性，可代替有致癌物质的石棉制造隔热防护屏、防护衣及密封材料；还可替代石棉和玻璃纤维来补强树脂，用作耐摩擦、绝热和电绝缘材料；等等。总之，凡要求高强度、耐拉伸、抗撕裂、防穿刺及耐高温的场合，都是芳纶1414大显身手的领域，其具有不可替代的优越性。
5.建筑行业的理想材料——木质纤维素
前面的芳纶纤维的特性和功能已超乎寻常，异彩闪亮，木质纤维又有哪些特性呢？这里将探索木质纤维的神奇。
木质纤维素概述
木质纤维素是天然可再生木材经过化学处理、机械法加工得到的有机絮状纤维物质，具有无毒、无味、无污染、无放射性的特性。广泛用于混凝土砂浆、石膏制品、木浆海绵、沥青道路等领域，对防止涂层开裂、提高保水性、提高生产的稳定性和施工的合宜性、增加强度、增强对表面的附着力等有良好的效果。其技术作用主要是触变、防护、吸收，常用作载体和填充剂。
