在切割工业中,由于电弧的高温,电弧切割是最常见的切割方法之一,但为了抵御电弧和火星的焊接飞溅,工人穿的防护服需要使用耐用、高强度、高性能的阻燃织物。
芳纶全称为“聚对苯二甲酰对苯二胺”,英文名称为Aramid fiber,是一种新型的高科技合成纤维,具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优异性能。其强度是钢丝的5-6倍,模量是钢丝或玻璃纤维的2-3倍,韧性是钢丝的2倍,重量只有钢丝的五分之一左右,在560度时。它具有良好的绝缘性和抗老化性能,具有很长的生命周期。芳纶的发现,被认为是材料界一个非常重要的历史进程。
芳纶纤维是重要的国防军工材料,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。在海湾战争中,美、法飞机大量使用了芳纶复合材料。除了军事上的应用外,现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、体育用品等国民经济的各个方面。在航空、航天方面,芳纶由于质量轻而强度高,节省了大量的动力燃料,据国外资料显示,在宇宙飞船的发射过程中,每减轻1公斤的重量,意味着降低100万美元的成本。除此之外,科技的迅猛发展正在为芳纶开辟着更多新的民用空间。据报道,目前,芳纶产品用于防弹衣、头盔等约占7~8%,航空航天材料、体育用材料大约占40%;轮胎骨架材料、传送带材料等方面大约占20%左右,还有高强绳索等方面大约占13%。
芳纶外观呈金黄色,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。
芳纶的连续使用温度范围极宽,在-196℃至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。
芳纶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。在防弹衣中,由于芳纶纤维强度高,韧性和编织性好,能将子弹冲击的能量吸收并分散转移到编织物的其它纤维中去,避免造成“钝伤”,因而防护效果显著。芳纶防弹衣、头盔的轻量化,有效地提高了军队的快速反应能力和防护能力。
目前,在军事领域以外,芳纶已被广泛用作航空航天、机电、建筑、汽车、海洋水产品、体育器材等国民经济领域的高科技纤维材料。
在航空航天领域,芳纶纤维树脂基增强复合材料被用作航空航天、火箭、飞机的结构材料,可以减轻重量,增加有效载荷,节省大量动力燃料。比如波音飞机的外壳、内饰、座椅都成功使用了芳纶材料,重量减轻了30%。
由于芳纶比重小,强度高,耐热性好,并且对橡胶有良好的粘附性,所以我们成为一个最理想的帘子线纤维。芳纶帘子线可使轮胎降低层薄,减轻重量,容易进行散热,减小形变,减轻滚动阻力,提升经济高速运转工作性能,使轮胎的使用网络寿命以及相应时间延长,而且耐刺扎性能可以大大学生提高,其强韧的特性研究使得我国轮胎漏气后还能行驶到修车厂而不会伤及轮胎侧面。芳纶特别适合作学习高速公路行驶或超重负载的汽车和飞机不断强化型轮胎帘子线使用,具有影响很大关系发展国家前途。目前对于世界几大轮胎巨头米其林、固特异、倍耐力等公司管理都已采用芳纶作为一种轮胎帘子线,大量资金用于一些高级轿车市场领域。
在土木建筑结构设计工程上,由于芳纶具有一种轻质材料高强、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、隧道及电气化发展铁路、海港城市码头企业进行管理维修、补强,特别需要适合对混凝土内部结构的加固与修复。
此外,芳纶还可用作充气橡胶制品(如充气救生筏、充气浮桥等)、耐腐蚀容器、轻质油罐和大口径排油管的骨架材料。它可用于制造耐高温和耐切割的防护手套,可用致癌物质取代石棉制造隔热板、防护服和密封材料。它还可以取代石棉和玻璃纤维,加强耐摩擦、隔热和电绝缘的树脂,制造船用电缆、海底电缆、雷达浮标系统和光纤增强电缆。总之,凡要求强度高、抗拉、耐撕裂、耐穿刺和耐高温的场合,均属芳纶领域,具有不可替代的优点。