我国高性能纤维应用有望取得新突破

近日，山东省烟台市泰和新材国际创意中心项目正式开工。泰和新材是国内对位芳纶产业化企业之一，此次项目落地，主要是为了改善生产线技术，形成具有自主知识产权的项目。目前，对位芳纶在国内的应用潜力十分看好。

中国纺织工业联合会2022年度发布了科学技术奖励名单，仪征化纤的超高模量对位芳纶制备关键技术研发获技术发明二等奖。仪征化纤突破了聚合、纺丝、工程放大等关键核心技术，形成了具有自主知识产权的对位芳纶成套技术。此次仪征化纤技术获奖，标志着我国对位芳纶产业的发展取得了长足的进步。

芳纶是一类合成的芳香族聚酰胺纤维。美国联邦贸易委员会采用了一个简单的芳纶定义，即聚合物分子中至少85%的酰胺键直接连接到两个芳香环。对位芳纶是芳纶的一种，由对苯二胺和对苯二甲酰氯缩合聚合而成，因其结构中酰胺基团在苯环的对位而得名。对位芳纶的主链由于共轭苯环的存在，分子链段不易发生内旋转，从而呈现线性刚性结构，具有一般纤维没有的高强度、高模量、热稳定性等特征，最终开拓了应用领域。

对位芳纶被公认为三大高性能纤维之一，它的发现被认为是世界材料发展史上非常重要的篇章：它是在技术上第一个采用新型高分子液晶纺丝技术制成的纤维，对之后纤维的开发具有指导意义，其优异的力学性能和耐高温的特点极大地丰富了人造纤维的应用领域。

作为一种工程材料，对位芳纶被广泛用于防弹衣、飞机、汽车等领域，其应用潜力引起人们越来越大的兴趣。

对位芳纶纤维最重要的应用莫过于安全防护领域，主要在于其强度为同等质量钢铁的5倍，而密度仅为钢铁的五分之一。对位芳纶制成的防弹衣体积小、重量轻。除此之外，对位芳纶还可与其他材料，如金属、陶瓷等形成复合材料，制备多种多样的安全防护装备。

对位芳纶可作为汽车或飞机轮胎的帘子线。加入对位芳纶制成的轮胎，重量轻、滚动摩擦阻力小，并且承重更高，特别应用到卡车轮胎上能够大幅延长轮胎的寿命。

对位芳纶抗碱腐蚀能力强、抗冲击性好，很适合作为混凝土加固材料，防止混凝土在梁之间开裂。20世纪80年代，日本由于地震多发和地铁建设，将芳纶应用于混凝土结构中，不仅延长了建筑物使用寿命，而且节约了修理时间和费用。

对位芳纶的发现和后续应用开发都与美国杜邦公司密不可分。早在1945年，随着尼龙纤维的商业化和聚酯纤维的发展，杜邦公司领导层就制定了长远发展规划，希望开发出一种兼具超高强度和耐高温的纤维。到了20世纪60年代，杜邦公司对低温溶液聚合方法的完善和对无机盐溶液促进难溶聚合物溶解过程的研究，为芳纶的诞生奠定了基础。1972年，杜邦公司解决了对位芳纶的纺丝问题，从而推出了商业化的对位芳纶产品。

各国在对位芳纶研发上也不甘落后，相继推出类似产品：日本的帝人公司于1972年开始生产自己的对位芳纶，并命名为德克诺拉；荷兰的阿克苏诺贝尔公司在1986年推出的对位芳纶商品名为特瓦伦；韩国的科龙公司于1979年开始研发，2005年实现工业化生产；俄罗斯早在1985年就建成了生产线，商品名为特纶，后来转向生产杂环芳纶。

我国对位芳纶的研究始于1972年，在之后20年间先后经历了实验室研究、小试和中试等几个阶段，取得了一系列科研成果，但由于诸多原因未能实现产业化。近年来，泰和新材、中蓝晨光、平煤神马等公司在芳纶领域持续攻坚克难，向市场推出了许多工业化产品，但其中对位芳纶的性能和产能对比国外领先水平仍有差距，大多只能满足低端应用，能够用于军事国防和航空航天的少之又少。因此，对位芳纶及其产品的研发生产在我国仍是个亟需解决的技术难题。