王樺：高性能芳香族聚酯液晶纖維有望提升阻燃防護

　   1963年，美國杜邦公司用低溫溶液縮聚法合成全芳香聚酰胺，并制成阻燃纖維Nomex。1972年成功研制出以聚苯酰胺為基礎(chǔ)的高強高模溶致性液晶纖維凱芙拉（Kevlar），及此后其他聚芳酰胺纖維的工業(yè)化,開創(chuàng)了液晶高分子實際應(yīng)用的歷史。但由于這種主鏈液晶聚合物不能模塑加工,只能溶液紡絲或涂料,促使人們的研究重點更多地放在不需要溶劑便可熔融加工的熱致性液晶聚合物上。上世紀80年代美國Celanese公司成功地開發(fā)了芳香族聚酯液晶纖維，商品名Vectran。日本可樂麗公司引進該技術(shù)，實現(xiàn)了Vectran熱致液晶纖維的工業(yè)化生產(chǎn)。

　　王樺教授
　　
　　液晶高分子最主要的特點是在力場中容易發(fā)生分子鏈取向，使高分子鏈呈伸直的剛性鏈構(gòu)象，并形成高度有序的微纖結(jié)構(gòu)，且分子間存在較強的相互作用，從而賦予了液晶高分子材料很高的拉伸強度和模量。
　　
　　我國對芳香族聚酯液晶纖維的研究早在上世紀90年代就已經(jīng)開始，但一直沒有較大進展。近幾年東華大學(xué)和四川省紡織科學(xué)研究院等單位又重啟研究，目前取得較大進展，不僅解決了紡絲難的問題，而且對于芳香族聚酯液晶纖維的后處理技術(shù)也取得了突破性進展，纖維性能達到Vectran纖維的指標，奠定了實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)基礎(chǔ)。
　　
　　Vectran纖維是一種類似芳香族聚酰胺的聚酯，用萘代替乙烯，萘是一種雙環(huán)結(jié)構(gòu)，故而重復(fù)建立了平面型分子，與普通的聚酯相比，強力、模量和熱穩(wěn)定性都有所增強，同時保持著聚酯較好的加工性、尺寸穩(wěn)定性和極低的回潮率等優(yōu)點。這樣的分子結(jié)構(gòu)也賦予其高強度、耐磨、耐化學(xué)品腐蝕的優(yōu)異性能。
　　
　　Vectran纖維可滿足現(xiàn)在高科技對高強度、高模量、耐高溫、耐輻射高技術(shù)等綜合性能優(yōu)良纖維的需求。因此，可將其應(yīng)用在航空航天、抗低溫、抗輻射織物、裝甲防護、艦艇繩纜等國防、交通領(lǐng)域，以及高溫過濾材料、電子絕緣材料、體育用品等軍民兩用領(lǐng)域。
　　
　　比如，該纖維可用于現(xiàn)代軍事防護裝備，目前全球反恐形勢的日益嚴峻，杜邦公司將其芳綸生產(chǎn)線擴充25%，開發(fā)了專用于防彈背心的“KevlarComfortXLT”新產(chǎn)品，可使最終產(chǎn)品的質(zhì)量減輕25%，這對軍隊的裝備現(xiàn)代化有重要意義。
　　
　　還有目前我們極為關(guān)注的環(huán)保問題，現(xiàn)代交通運輸設(shè)備如汽車、火車、飛機等的輕量化，可大大減重，節(jié)能化、環(huán)?；?。例如中型飛機機體應(yīng)用50%的纖維增強材料，由于質(zhì)量可減輕20%，意味著一架飛機在10年間少排放2.7萬噸CO2，若普通乘用車采用17%的纖維增強材料，就可使車體減輕30%，這樣每輛車每年就可少排放5噸CO2。
　　
　　Vectran纖維與芳綸相比，具有很多優(yōu)勢，首先Vectran采用熔融紡絲，避免了芳綸的干濕法紡絲的諸多缺點。并且在耐化學(xué)腐蝕、耐老化、耐輻射、耐摩擦性能等方面均優(yōu)于芳綸。Vectran不僅可替代芳綸在高強高模方面的應(yīng)用外，還可在安全防護領(lǐng)域、輕質(zhì)節(jié)能領(lǐng)域、耐高低溫和耐輻射等嚴酷環(huán)境領(lǐng)域發(fā)揮更大作用，市場前景非常廣闊。