芳綸的全稱為“芳香族聚酰胺纖維”,我國稱為芳綸,芳綸纖維工業(yè)化的產(chǎn)品主要有兩種:芳綸1313(全稱為聚間苯二甲酞問苯二胺纖維,英文簡稱PMI)和芳綸1414。芳綸1313是開發(fā)最早、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣,也是最有發(fā)展前途的有機耐高溫纖維,到目前為止,全球年生產(chǎn)能力已達3.1萬噸左右。芳綸1414(聚對苯二甲酰對苯二胺)是一種高模量、高強度、耐磨損、低電導率、尺寸穩(wěn)定、密度為鋼絲1/4的輕質(zhì)增強和耐高溫材料, 常被作為制備高性能復(fù)合材料的增強物質(zhì),素有高分子材料中的“百變金剛”之譽,是當今世界高性能纖維材料的代表。芳綸1414外觀呈金黃色,貌似閃亮的金屬絲線,實際上是由剛性長分子構(gòu)成的液晶態(tài)聚合物。最早20世紀60年代由美國杜邦(DuPont)公司成功地開發(fā)出芳綸纖維并率先產(chǎn)業(yè)化。芳綸的生產(chǎn)原料主要是是聚合級苯二胺和聚合級苯二甲酰氯。其中,聚合級苯二甲酰氯是芳綸的生產(chǎn)原料之一,大約占成本的1/3。 芳綸1414纖維自誕生之日起就成為軍用戰(zhàn)略物資,是當今極為重要的國防軍工材料。它具有超高強度、高模量和耐高溫、重量輕、耐酸耐堿等優(yōu)異性能,其強度是鋼絲的5~6倍,模量為鋼絲或玻璃纖維的2~3倍,韌性是鋼絲的2倍,重量僅為鋼絲的1/5左右,且絕緣性能好,抗老化,有很長的使用周期。
為適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭需要,目前美、英等發(fā)達國家的防彈衣均采用了芳綸材質(zhì)。芳綸防彈衣、頭盔的輕量化,有效提高了軍隊的快速反應(yīng)能力和殺傷力。1983年10月25日,美國侵入南美洲島國格林納達。戰(zhàn)斗中一頂頭盔經(jīng)受住了22發(fā)子彈的強烈沖擊,其中甚至包括一顆大約23米以外射來的AK-47步槍7.62毫米子彈,但沒有一顆子彈能將頭盔擊穿。抵擋住AK-47子彈的這種頭盔材料是芳綸1414(凱夫拉纖維)。當今世界上,除美軍外,德國、西班牙、意大利、比利時、新加坡、日本、加拿大等國軍隊都裝備了“凱夫拉”防彈頭盔。 在海灣戰(zhàn)爭中,美、法飛機大量使用了芳綸復(fù)合材料?;蟠筇岣吡丝焖俜磻?yīng)能力、戰(zhàn)斗力和防護能力。在航空、航天方面,芳綸由于質(zhì)量輕而強度高,節(jié)省了大量的動力燃料,在宇宙飛船發(fā)射過程中,每減輕1公斤重量,意味著降低100萬美元成本。 德國Acordis公司近期開發(fā)出高性能超細對位芳綸 (Twaron)產(chǎn)品,既不燃,也不會熔融,還有很高強度和極大杭切割能力,主要可用于生產(chǎn)涂層及非涂層織物、針織產(chǎn)品和針剌氈等既耐高溫又抗切割的各種紡織服裝裝備??蔀橄狸犔峁┓雷o套裝和氈毯等裝備,以及為鑄造,爐窯、玻璃廠等高溫作業(yè)部門提供耐熱防火服,以及生產(chǎn)飛機座阻燃防火包覆材料。用這一高性能纖維還能創(chuàng)造汽車輪胎、冷卻軟管、V型皮帶等機件、光學纖維電纜和防彈背心等防護裝備,還能代替石棉做磨擦材料材抖和密封材料等。 目前,芳綸產(chǎn)品用于防彈衣、頭盔等約占7~8%,航空航天材料、體育用材料大約占40%;輪胎骨架材料、傳送帶材料等方面大約占20%左右,還有高強繩索等方面大約占13%。 國際上芳綸纖維走過了由軍用戰(zhàn)略物資向民用物資過渡的幾十年艱難歷程,目前發(fā)展成為在工業(yè)和民用領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用的高端材料;對位芳綸已成為全球發(fā)展最快、產(chǎn)量最高、用途最廣的高科技纖維,,近年全球?qū)ξ环季]的需求量為5.5萬噸/年~5.7萬噸/年,近兩年世界對位芳綸年產(chǎn)量可達7.6萬噸;預(yù)計2010年全球?qū)ξ环季]需求量達7.8萬噸~9萬噸。
目前全球芳綸產(chǎn)能主要集中在日本和美國、歐洲;生產(chǎn)對位芳綸的廠家主要有美國杜邦公司、日本帝人公司和俄羅斯耐熱公司等,前兩家公司的年產(chǎn)量分別占世界總產(chǎn)量的55%和40%;僅美國Kevlar纖維目前就有十多個牌號,每個牌號又有數(shù)十種規(guī)格。中國從20世紀60年代初開始研究開發(fā)間位芳綸生產(chǎn)技術(shù),直到2004年,該項技術(shù)才得以攻破,煙臺氨綸股份有限公司在國內(nèi)率先實現(xiàn)間位芳綸的工業(yè)化生產(chǎn),打破了國外公司壟斷的局面。到2009年,煙臺氨綸股份有限公司的間位芳綸生產(chǎn)能力已達到4300t/a,在世界間位芳綸供應(yīng)商中列居第二位。除煙臺氨綸外,中國蘇州圣歐、廣東彩艷公司也共有1000t/a的間位芳綸生產(chǎn)裝置投產(chǎn),使得中國在全球僅有的6個間位芳綸供應(yīng)商中占據(jù)了3席。間位芳綸的國產(chǎn)化大大拉動了上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在中國紡織工業(yè)加工制造優(yōu)勢明顯的背景下,全球間位芳綸產(chǎn)業(yè)特別是間位芳綸下游加工業(yè)出現(xiàn)了明顯向中國轉(zhuǎn)移的趨勢。