芳綸家族中的戰(zhàn)斗機(jī) ———芳綸Ⅲ之完結(jié)篇

前段時(shí)間，我們推送了有關(guān)芳綸Ⅲ簡單介紹以及芳綸Ⅲ與碳纖維爭奪高富帥的文章，今天我們來談?wù)劮季]Ⅲ的應(yīng)用，也是有關(guān)芳綸Ⅲ的完結(jié)篇。

一、芳綸Ⅲ的簡述

芳綸Ⅲ是對(duì)位芳雜環(huán)共聚酰胺纖維系列產(chǎn)品，因獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和工藝技術(shù)而具有低密度、超高強(qiáng)度、超高模量、耐高溫、抗沖擊性好、耐磨性好、透波性好等優(yōu)良性能，是綜合性能最好的有機(jī)纖維之一，在飛機(jī)部件、星載/機(jī)載/艦載雷達(dá)罩、衛(wèi)星部件、防彈材料、儀器防艙、電力電信、輸送材料、體育用品等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

?芳綸III綜合性能優(yōu)異，力學(xué)性能居批產(chǎn)有機(jī)纖維之首

芳綸III纖維力學(xué)性能（股紗強(qiáng)度和模量）方面領(lǐng)先優(yōu)勢較大，在同類纖維（對(duì)位芳綸）領(lǐng)域，芳綸Ⅲ纖維力學(xué)性能水平較常規(guī)的芳綸II (芳綸1414)高出50%以上，強(qiáng)度超過高強(qiáng)型碳纖維T700水平，模量僅次于鋼絲和碳纖維。與其它纖維性能比較見表1

表1 中藍(lán)晨光（芳綸III）STARAMID F-358與其它纖維性能比較

圖1 中藍(lán)晨光芳綸III纖維（STARAMID F-3）與其它纖維力學(xué)性能分布圖

?突出的耐熱&耐熱老化性

芳綸Ⅲ不會(huì)發(fā)生熔融，具有突出的耐熱性。在氮?dú)猸h(huán)境中溫度達(dá)到538℃時(shí)或在空氣環(huán)境中溫度達(dá)到520℃時(shí)，芳綸Ⅲ才會(huì)分解。分解溫度會(huì)隨著升溫速度及暴露時(shí)間的變化而變化。另外，國產(chǎn)芳綸III（中藍(lán)晨光）系列產(chǎn)品比進(jìn)口芳綸1414具有更好的抗熱老化性能。

?優(yōu)異的阻燃性

芳綸Ⅲ具有優(yōu)異的阻燃特性，其極限氧指數(shù)(LOI)高達(dá)42，因此當(dāng)它離開火焰時(shí)不會(huì)繼續(xù)燃燒。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

芳綸III作為一種綜合性能最好的輕質(zhì)高強(qiáng)材料之一，廣泛應(yīng)用于國防軍工和現(xiàn)代工業(yè)等領(lǐng)域，其應(yīng)用形式主要有纏繞、UD、織物等。例如，芳綸Ⅲ UD預(yù)浸料可以用于飛機(jī)尾翼、腹鰭、機(jī)艙、安全防護(hù)、復(fù)合裝甲等制件的制備；織物可用于機(jī)載、艦載雷達(dá)罩、防彈頭盔等；纏繞可用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、壓力容器、隔爆裝置、鈾濃縮離心機(jī)等。

今天我們主要來講講芳綸Ⅲ在現(xiàn)代防彈衣領(lǐng)域中的應(yīng)用

【1】什么是現(xiàn)代防彈衣？

防彈衣是指“能吸收和耗散彈頭、破片動(dòng)能，阻止穿透，有效保護(hù)人體受防護(hù)部位的一種服裝”。從使用看，防彈衣可分警用型和軍用型兩種。從材料看，防彈衣可分為軟體、硬體和軟硬復(fù)合體三種。軟體防彈衣的材料主要以高性能紡織纖維的復(fù)合材料無緯布為主，這些高性能纖維遠(yuǎn)高于一般材料的能量吸收能力，賦予防彈衣防彈功能，并且由于這種防彈衣一般采用紡織品的結(jié)構(gòu)，因而又具有相當(dāng)?shù)娜彳浶?，稱為軟體防彈衣。

硬體防彈衣則是以特種鋼板、超強(qiáng)鋁合金等金屬材料或者氧化鋁、碳化硅等硬質(zhì)非金屬材料為主體防彈材料，由此制成的防彈衣一般不具備柔軟性，以插板形式為主。軟硬復(fù)合式防彈衣的柔軟性介于上述兩種類型之間，它以軟質(zhì)材料為內(nèi)襯，以硬質(zhì)材料作為面板和增強(qiáng)材料，是一種復(fù)合型防彈衣。

【2】什么材料可以被用作制造防彈衣？

目前工業(yè)化、大規(guī)模生產(chǎn)的高性能纖維主要有對(duì)位芳香族聚酞胺纖維(芳綸纖維)、超高分子量聚乙烯纖維和炭纖維, 廣泛應(yīng)用于防彈領(lǐng)域的是前兩種。

目前將高性能纖維紡成布有兩種類型:機(jī)織布和無緯布。前者是通過織機(jī)進(jìn)行編制,后者則是通過特殊的單向復(fù)合(U D )工藝制成。目前芳綸纖維防彈品種涵蓋了兩種工藝, 而超高分子量聚乙烯纖維作為防彈材料多為無緯布。

【3】為什么不選用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）？

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維具有較高的防彈實(shí)力，在國防軍需裝備方面，由于該纖維的耐沖擊性能好，比能量吸收大，可以制成防護(hù)衣料、頭盔、防彈材料。

圖2.1 特種有機(jī)纖維在不同溫度下耐老化性能對(duì)比

但是超高分子量聚乙烯（UHMWPE）有一個(gè)致命的缺陷：耐熱性能不好，抗蠕變性差。這種材料不適用于軍事防彈衣。因?yàn)槌叻肿恿烤垡蚁┫拗撇僮鳒囟炔荒艹^90攝氏度。而在軍事上，有存在與火或熱物體特定接觸的可能性較大，當(dāng)溫度較高時(shí)，超高分子量聚乙烯性能會(huì)大幅降低，不再具備防彈能力。如圖2.1所示在100度時(shí)，超高分子聚乙烯的強(qiáng)度保持率降低到了45%，120度時(shí)，只剩下了25%。相較而言，芳綸III纖維不僅具有更高的力學(xué)性能，且在高溫下強(qiáng)度保持率是最高的。

【4】性能對(duì)比

國產(chǎn)芳綸III由中藍(lán)晨光化工研究設(shè)計(jì)院有限公司于2006年率先開發(fā)成功，商品名為STARAMID F-3。其產(chǎn)品拉伸強(qiáng)度達(dá)到5.0GPa，拉伸彈性模量150-180GPa，性能居國內(nèi)批產(chǎn)有機(jī)纖維之首，達(dá)到俄羅斯Rusa批產(chǎn)產(chǎn)品水平，具有優(yōu)異的防彈性能。

圖3 中藍(lán)晨光芳綸III（STARAMID F-3）、芳綸1414、UHMWPE纖維防彈性能測試

相較于芳綸1414和UHMWPE纖維，國產(chǎn)芳綸III纖維（中藍(lán)晨光）具有更優(yōu)異的耐沖擊性和防彈性能。如3圖所示，分別采用51式7.62mm鉛芯彈和9mm鉛芯彈測試?yán)w維防彈性能，可以發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)芳綸III纖維具有更高的比吸能SEA值。

三、總結(jié)

相對(duì)于芳綸1414，芳綸Ⅲ防彈性能更優(yōu)，制造的防彈材料更輕，而且不存在UHMWPE纖維具有的蠕變現(xiàn)象與不耐溫問題。芳綸Ⅲ應(yīng)用在現(xiàn)代戰(zhàn)爭和反恐中更利于發(fā)揮人員和裝備快速機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)而贏得勝利。芳綸Ⅲ尤其適合制作高端防彈材料，如VIP防彈服、先進(jìn)裝甲戰(zhàn)車等裝備，保障重要人員的人身安全與先進(jìn)戰(zhàn)車在陸地移動(dòng)和空中運(yùn)輸過程中的快速機(jī)動(dòng)能力。

看了這么多，想必大家都能猜到小編心中誰才是正真的“高富帥”了吧。當(dāng)然是芳綸Ⅲ了。

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