芳綸纖維及其復合材料—國防軍工領域的關鍵基礎材料

• 薛圳揚 2023年6月26日 來源：中研網 448 23
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軍事防護領域：鑒于優異的抗沖擊特性，芳綸纖維被廣泛用于制造防彈背心和坦克裝甲材料的軍事用途。

芳綸纖維全稱為“芳香族聚酰胺纖維”，具有超高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優良性能，芳綸纖維于1960s由美國杜邦公司（商品名為Kevlar）研發成功并商業化，因此在碳纖維出現之前，芳綸纖維一直占據著高性能纖維市場。與碳纖維一樣，芳綸纖維并不會直接作為最終產品，至少要做成織物或相應的復合材料才能使用。

根據中研普華研究院撰寫的《2023-2028年中國復合裝甲行業深度分析與發展前景預測報告》顯示：

1、芳綸纖維及其復材的應用領域

芳綸纖維具有特殊的性能，包括優異的抗沖擊和耐磨性、耐高溫性以及低重量等。由于這些特性，這種材料經常用于陸軍、空軍、水上運動和汽車運動，以及輪胎、服裝和防護手套的制造和許多其他用途。

圖表：芳綸纖維及其復材應用領域

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資料來源：中研普華產業研究院整理

航空航天領域：在航空航天方面，芳綸由于質量輕而強度高，作為結構材料可節省了大量的動力燃料，比如常用作蜂巢結構材料，采用環氧樹脂浸漬芳綸布形成芳綸預浸料，并直接與蜂窩或泡沫結構相黏結制備的多層蜂巢結構的板材，由于具有突出的耐沖擊、質量輕、優良的透電磁波性等特性，可以適用于制作導彈、飛機上的寬頻透波材料和可以承受沖擊力量的結構部件，例如整流罩、機艙內襯板等高性能夾層結構。

軍事防護領域：鑒于優異的抗沖擊特性，芳綸纖維被廣泛用于制造防彈背心和坦克裝甲材料的軍事用途。防彈背心通常是由幾十層芳綸組成的材料制成，并在兩層之間包括一個陶瓷板。一些裝甲車（如美國M1坦克）所用的防護罩是由鋼-芳綸-鋼材料制成的，可以抵抗直徑達700mm的反坦克導彈。此外，除了保護坦克本身外，鋼-芳綸-鋼護盾還通過吸收穿透導彈產生的動能來保護乘員。

2、分類

按照結構分類，芳綸可分為對位芳綸、間位芳綸和鄰位芳綸；按照聚合單體種類，芳綸可分為芳綸I型、芳綸II型、芳綸III型和雜環芳綸。芳綸中最具實用價值的品種分別為分子鏈呈鋸齒狀的間位芳綸1313、分子鏈呈直線狀的對位芳綸1414。

我國把對位芳綸及纖維列入我國重點發展的新材料之一，國務院、國家發展改革委、工業和信息化部多次將對位芳綸列入重點關鍵新材料發展名單。

間位芳綸（芳綸1313）是一種柔軟潔白、纖細蓬松、富有光澤的纖維，化學名為聚間苯二甲酰間苯二胺，間位芳綸屬難燃纖維，在空氣中不會自燃或融化，離開火焰后會自熄。纖維遇高溫時，會迅速膨脹碳化，形成隔熱層，能阻擋熱量的傳遞，起到有效的保護作用。間位芳綸對日光的穩定性較差，難以染色。純間位芳綸制成的芳綸紙具有高強度、低變形、耐高溫、耐化學腐蝕、阻燃和優良的電絕緣性能，廣泛應用于國防、航空航天、高速列車和電工絕緣等領域，是一種關系國家安全的高科技新材料。

對位芳綸（芳綸1414））呈金黃色，貌似閃亮的金屬絲線，化學名為聚對苯二甲酰對苯二胺，在芳綸1313基礎上，美國DuPont公司成功研制出芳綸1414，芳綸1414具有比芳綸1313更好的綜合性能，它的出現被認為是材料界發展的一個重要里程碑。可應用于航空航天工業中用于制造導彈的固體火箭發動機殼體和用于制作大型飛機的二次結構材料（如機艙門、窗、機翼有關部件等）、國防工業中的防彈衣、防彈頭盔、防刺防割服、排爆服、高彈度降落傘、防彈車體、裝甲板等。

3、現狀分析

我國由于起步較晚，與發達國家還存在著很大的差距，目前芳綸纖維的使用大部分還依賴于進口，尤其是對位芳綸，技術難度和性能指標遠高于間位芳綸。但隨著我國對芳綸纖維的重視和投入，部分國產廠商在芳綸纖維市場也占有一席之地。如泰和新材已實現了芳綸纖維的商業化生產，在國內芳綸纖維的產業化中走在前列，年產量逐年提升。

芳綸纖維具有優異的阻燃耐高溫和高強高模特性，一直是國防軍工領域的關鍵基礎材料，主要用于軍警作戰服、蜂窩結構材料，防彈衣、防彈裝甲等。芳綸纖維產品主要有間位芳綸和對位芳綸兩種，國內對位芳綸國產自給率僅有23%，存在巨大的替代空間，而間位芳綸，我國雖然產能充足，但從產品形態來看都是低端的工業過濾材料，急需向高端發展。目前從全球競爭來看，行業基本被國外巨頭所壟斷，但國內廠商經過自主發展，目前已經可以實現產業化，未來有望在國際舞臺上進行競爭。

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