【DT新材料】获悉光伏材料中采用多层结构的技术挑战是什么，10月15日央视军事报道， 国产F12芳纶纤维已实现自动化生产，此前在国际上作为航天材料和 战略物资，一直秘不示人30年。这种单根直径只有 14μm的材料是头发丝的六分之一，用它做成12毫米的细绳，能拉动 20多吨的重物，同样粗的钢绳只能拉动8吨。
高性能芳纶纤维的拉力试验
芳纶纤维是材料界重要的高科技材料，应用领域可横跨 国防安全及军事、航空航天、高端制造、民用工业、建筑、运动器材、通信、汽车、环保过滤、轨道交通等各行各业。如今，国产高性能芳纶纤维在火箭发动机、飞机功能结构件等尖端领域支撑着国之重器跨越发展。
芳纶纤维即芳香族聚酰胺纤维，是芳香基团和酰胺基团组成的线性聚合物，是一种新型高性能合成纤维，具有优异的力学性能，稳定的化学结构，理想的机械性质，具有 超高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、质量轻，耐磨损等优良性能。
它与 碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玄武岩纤维一起被列为我国重点发展的四大高性能纤维。
其强度是钢丝的 5～6倍 ，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化，它具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。广泛应用于复合材料、防弹制品、建材、特种防护服装、电子设备等领域。
纤维手套切割试验
上世纪90年代，中国航空航天领域使用的高性能芳纶纤维还只能依赖进口。中国 航天科工六院历经十多年潜心研制，终于走通了F-12纤维的国产化之路，打破美、日、俄等进口垄断的局面。开发了低温缩聚、混合、过滤、脱泡、湿法纺丝、真空热处理、动态热牵伸和溶剂回收等成套工艺技术及装备。
按化学结构不同，芳纶纤维可分为对位芳纶、间位芳纶和邻位芳纶3种，其中邻位芳纶很少使用。
芳纶1313——对位芳纶（也称芳纶Ⅱ）
对位芳纶 (PPTA或PBA)区别于普通柔性聚合物分子链，对位芳纶纤维的主链结构主要由苯环对位而成的棒状分子结构构成，由于大共轭的苯环存在，分子链段难以发生内旋转，从而呈现一种线性刚性结构。
对位芳纶的主要突出优点是 高强度、高模量。主要应用于安全防护、防弹，橡胶制品增强，高强度缆绳以及石棉摩擦材料替代。
防弹头盔是一个典型对位芳纶的应用领域
目前全世界范围内主要对位芳纶产能集中于美国、日本、中国、韩国，下表列举了2021年对位芳纶的产能统计。
芳纶1414——间位芳纶
间位芳酰胺纤维(PMIA)的分子链共价键没有共轭效应，分子链内旋转位能低于对位芳纶，大分子链的柔性较对位芳纶强，纤维结晶度比对位芳纶小。
间位芳纶具有优异的 耐热性、耐焰性及绝缘性，主要用于防火材料和防机械损伤，如纤维形式的防护服，热气体过滤材料，电绝缘纸及复合材料轻量蜂窝结构，由于其特殊性能，也可用于 电池包中防火绝缘材料使用。
目前全世界范围内主要对位芳纶产能集中于美国、中国、日本、荷兰、韩国，下表列举了2021年间位芳纶的产能统计。
F12-芳纶Ⅲ（对位杂环芳纶）
芳纶Ⅲ和全对位芳纶在结构和性能上有极大不同，是在聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）的分子主链上引入 杂环结构，使其具有芳纶Ⅱ更好的力学性能，同时有利于纤维和树脂的复合性能提升。
F-12高强有机纤维属于芳纶类纤维，显黄褐色，有明显的金属光泽，具有 高比强度、高比模量、低密度、阻燃性、耐磨性、耐酸碱、耐腐蚀、韧性好等优异性能，也是当前高新技术纤维领域最具代表性的品种之一。强度是同样直径钢丝的 ８—１０倍，韧性是同样直径钢丝的 ３倍，而重量仅为同样直径钢丝的 １／５左右，在 ５６０℃高温下不分解、不融化。
芳纶Ⅲ分子结构
芳纶Ⅲ最早由俄罗斯于上世纪70年代开发成功并实现商业化。最早开发的品种为 SVM，属于二元杂环芳纶，后又成功开发三元杂环芳纶 Armos。上世纪90年代俄罗斯在Armos的基础上采用新型纺丝工艺开发出性能更优的 Rusar纤维并实现量产，至今俄罗斯杂环芳纶总产能已达2000t/a。
俄罗斯芳纶Ⅲ纤维，拉伸强度可达6.0GPa以上，性能 优于碳纤维T800的性能，已成功用在最先进的导弹 布拉瓦导弹和发动机上。
2003年， 中蓝晨光化工研究设计院有限公司又成功开发了芳纶Ⅲ（其化学结构与Armos类似），随后国内也开发了该类杂环芳纶，并命名为 F12。
中国工程院院士 蒋士成、哈尔滨工业大学教授 黄玉东等专家认为，年产 50吨F12纤维产业化生产线投产后，可稳定生产多种规格的F12纤维，产品性能与国外同类纤维相当，纤维稳定性能够满足航空、航天用户要求，可更广泛应用于能源、交通、建筑等工程领域。
F12纤维与其他几种纤维性能对比
芳纶纤维商业化竞争格局
1962年美国 杜邦公司率先研制出商品名为“Nomex”的间位芳纶，并于1967年开始工业化生产光伏材料中采用多层结构的技术挑战是什么；1966年又研制出商品名为“Kevlar”的对位芳纶，并于1971年开始工业化生产。由于Kevlar纤维取得了巨大成功，众多科学家们又致力于对Kevlar纤维进行进一步共聚改性研究，如 Twaron纤维和 杂环芳纶“Armos”等，其性能超越了Kevlar纤维。
2000年，日本 帝人集团接管了Twaron所有的业务，在全世界销售四种不同品牌的芳纶产品，以Twaron为最强大品牌。2006～2009年，韩国科隆集团和晓星集团也踏上了芳纶产业的市场，相继投产了对位芳纶Heracron和Akex。
海外巨头长期占领芳纶市场，国内企业对位芳纶布局较多，但有效产能有限。美国杜邦、日本帝人分别于1972年、1987年实现对位芳纶产业化，具有丰富的芳纶生产经验与先进技术，目前两家企业拥有产能合计约占全球产能的 3/4，同时还有韩国可隆、晓星、泰光的产能布局。
芳纶Ⅲ之前 仅俄罗斯能够工业化量产，产品 Rusar 已经大量用于个人防护领域，被公认为世界上最好的防护材料之一。
芳纶III与其他全球主要市场竞品的性能指标对比
在芳纶领域中，国产企业相对弱势，如 中国航天科工集团，中蓝晨光，山东烟台泰和新材，广东彩艳等，整体产能占比不足14%，但随着芳纶Ⅲ的工业化生产突破，我国成为继俄罗斯之后 第二个拥有 芳纶Ⅲ生产能力的国家，随着成本下沉，商用领域扩大，商业格局将迎来新局面。
未来发展前景
随着科技进步，材料创新成为大势所趋，芳纶纤维只有实现量产才能规模化广泛应用。 安全、环保、节能是芳纶的主要应用领域，符合社会发展的潮流。
近两年， 《防护服装阻燃服》《个体防护装备配备规范》等国家强制标准先后发布，随着我国个体防护装备各项标准制定工作有序开展和落地、国家对个体防护装备配备要求的提高， 阻燃防护市场需求会不断扩大，为芳纶等阻燃材料相关行业带来新的市场空间。
随着我国高端装备制造业的发展，国产芳纶在 通信、汽车、航空、轨道交通等领域的用量也将逐步增加。而2022年虽仅有部分企业新增产能投产，但需求也会在新领域的带动下出现较大增长，2022年芳纶行业将在竞争中 稳步增长。
芳纶III 的应用领域举例
目前国内芳纶产业化和国外相比还存在一定的差距。未来几年，国内外芳纶的市场需求还将 快速增长星空体育客户端。我国芳纶企业在未来一段时期的主要技术研发方向将是光伏材料中采用多层结构的技术挑战是什么：
1.通过 共聚改性提高芳纶的性能，改善加工生产条件和 降低生产成本；
2.通过 表面改性处理、混杂纤维及新型成型技术使芳纶适应各种用途，提高使用性能，降低应用成本等。
随着材料创新，打破垄断，高性能纤维市场迎来商业竞争新格局！芳纶纤维的应用机遇与挑战并存！快来“第七届中国国际工程塑料产业创新大会”，现场参与众多专家与工程师现场互动 新材料、新产品、新技术、新设备星空体育官网、新应用！
2022第七届中国国际工程塑料产业创新大会
一年一次全产业链盛会
汇聚全球顶级科技力量
新产品、新技术、新设备、新应用
邀请
科研单位、设备企业、用户企业
共同破局
特设三大应用专场
新能源汽车、电子通信、可持续发展
针对新赛道
整合工程塑料全产业链
开拓完整创新链
促进行业整体发展
我们关注您关注的所有问题
特针对 用户单位
（汽车、3C、航天航空、动力电池、燃料电池、光伏、风电、5G、智能穿戴等涉及工程塑料应用的企业）
开放 100名免费参会名额
数量有限，您来参加吗？
会议同期，还将举办
中国国际工程塑料产业创新评选颁奖盛典
权威评审
入选丰厚回报
快来免费报名吧！
点击图片查看详情
参会联系：
张丹
联系我们，获取会议最新资讯
侯张霞
联系我们，获取会议最新资讯
徐蕾
联系我们，获取会议最新资讯
申请报告及其他事宜联系：
李怀宇
联系我们，获取会议最新资讯
信息来源：成都新晨新材科技，复合材料社区，产业信息网，公开信息，DT新材料整理
