能上天能入地的芳纶　你知道吗？

　　2013年4月国家科技部下发文件，批准依托烟台泰和新材集团有限公司组建国家芳纶工程技术研究中心，旨在促进芳纶材料的研究和生产技术的创新发展。作为国防军工的关键战略物资，芳纶已经成为航天航空结构功能一体化的重要材料，现代工业发展的支撑材料，安全防护装备的可靠材料及环境保护的关键基础材料。作为芳纶生产研发领军企业的泰和新材，在其受到原有市场领域需求助推的同时，也开始转变思路，搭建产业链交流平台，积极开拓下游市场。

　　以芳纶1414应用开发为主导的“2014芳纶应用研讨会” 围绕其复合材料的应用、加工与制备等专业课题展开深入探讨，拉开国产芳纶全面进军高新技术应用领域的大幕。

　　在引导与超越间博弈

　　——泰和新材总经理宋西全谈芳纶成长新思路

　　在泰和新材的宣传资料中，各项业务都明确标明其世界排名。显然这并不只是自我标榜的噱头，踏实进取的心态铺就了其成为世界级领军企业的前路。

　　公司总经理宋西全在与记者的交流中强调尊重对手，他从历史经纬中明确了公司当前的位置：一方面行业进程与宏观背景在此时给了后来者超越的机会，另一方面，后来者在重建行业秩序方面也面临竞争与压力。更为重要的是，宋西全以发展的眼光看待这一切，他认为，在尊重对手的前提下要保持竞争的心态，后来者在打破前者威权的过程中要树立自身形象。

　　目前，泰和新材正与美国杜邦、日本帝人等公司进行直面竞争，在此期间，泰和新材积累经验，积攒成绩，有了超越的勇气和能力。与之掰手腕儿的较量，也让泰和新材发现了自身实力的优与劣，计划在增加硬实力之外，培育软实力。“引导市场、超越先行者”，此次研讨会的深层意义彰显于此。

　　创造客户 引领芳纶市场

　　美国管理大师彼得·德鲁克最著名的论述：“企业的有效定义只有一个，那就是创造顾客。”这似乎是中国企业觉醒后做强的唯一路径。

　　上世纪90年代，我国的工业制造经历了大发展阶段，经济体制也逐渐从计划经济转型到市场经济，然而，中国的企业一时还难以从“指令型经济”中转变观念，单纯等市场、卖产品的心态难以顺应大环境的变革。当然，这其中也包括氨纶行业。

　　正因如此，如今对于芳纶的发展布局，泰和新材不仅从与对手的竞争中找寻差距，也从以往的经验中寻求努力的空间。

　　宋西全介绍，泰和新材目前正在思考如何推进芳纶产业与其他行业的融合与交流。“产品正在从有到优的跨越，目前推广应用是短板，需要开发。泰和新材正投入更多精力，从培育市场做起，整合各种资源。”

　　目前，泰和新材的8位高管中有6位都领到了具体的任务，“我们的主要任务是开发相关的应用领域，寻找合作单位，组建产业链条，形成联盟圈子。”宋西全表示，大家的工作量都很大，企业在开发市场中投入的精力可见一斑。他认为，相关企业做好各自的专业，就能在短时间内把产业链建立起来。

　　芳纶的技术支撑已经夯实，2013年4月国家科技部下发文件，批准依托烟台泰和新材集团有限公司组建国家芳纶工程技术研究中心。作为该中心的主任，宋西全表示，中心组建加快了芳纶的技术发展，并带动相关产业的提升。目前，芳纶产品与竞争对手相比更加齐全。

　　“2014芳纶应用研讨会”作为打通产业链条的重要一环，其意义举足轻重。从与会专家学者的表述中可以看到，我国芳纶产品生产研发与市场推广亟须营造市场的繁荣期。“下游市场不缺好价钱，就缺好产品”的观点也表明，芳纶等一批高新技术纤维的发展被市场寄予厚望。而从专家介绍的国外应用情况可以看到，国内芳纶的应用市场是待挖掘的宝藏。泰和新材以市场为导向，前期布局紧锣密鼓，后续爆发也会顺理成章。

　　夯实基础 构建软实力

　　泰和新材走出去，站在市场角度看待研发意在表明，在芳纶市场的竞赛中其清晰地抓住了要害、认清了自身短板。打破威权，变追随者为引领者的目标也更为明确。

　　举办“2014芳纶应用研讨会”的初衷不仅是为芳纶的技术研发提供交流的平台，更是为其应用开拓思路，在潜移默化赢得行业话语权。

　　“企业当前还有一项重要任务是要做形象。实的和虚的都要做。”宋西全认识到，泰和新材与竞争对手的差距之一在于软实力。

　　先行者享受到了作为开拓者带来的市场回报。他们用商品名替代了产品学名，并被市场认可甚至受到业内的口口相传。泰和新材要在认知上打破这种藩篱显得非常困难，他们的宣传工作面临的是“洗脑”式的艰巨任务。比如，宋西全曾在一次风电绝缘材料标准的讨论中据理力争，为的就是更正以某品牌名称代替芳纶名称的表述。

　　2011年开始，公司的间位芳纶、对位芳纶开始使用泰美达、泰普龙品牌。尽管其间位芳纶、对位芳纶产能全球第二和第四，但这硬成绩不足以完全代表竞争力。泰和新材期待的是，泰美达、泰普龙品牌能够成为各自产品的代言人。

　　当然，与高手过招，除了品牌影响的碰撞，标准领域也是必争的高地。作为软实力的重要方面，泰和新材在竞争中锻炼其筋骨。尽管标准之争摩擦不断，泰和新材在打破了竞争对手的市场封锁后，也在实力增强后反制对方。宋西全说：“在韩国的消防与警察装备竞标中，我们的产品有多项指标超越对手。”这样的实力为泰和新材赢得行业话语权再添筹码。

　　芳纶的表面改性研究

　　天津理工大学化学化工学院副教授 王立成

　　由于芳纶与基体间的粘结性能较差，且当纤维表皮受到破坏时，力学性能下降很快，为了发挥芳纶优异的增强性能，必须对芳纶进行改性，改善芳纶表面粘结性能，增强与基材界面的结合状况。芳纶表面改性主要是为了使纤维表面取向度降低，使纤维表面增加一定数量的活性基团。

　　物理改性是通过等离子体、电子束和超声波等物理技术，改善纤维表面的物理和化学状态，加强纤维与基体之间的相互作用，最终改善纤维与基体之间的界面性能。其原理是通过对纤维表面进行浸润、刻蚀和清洗；在纤维表面引入羟基、羰基等极性或活性基团；在纤维表面形成一些活性中心，进而引发接枝反应，改善芳纶纤维的性能。表面涂层技术、等离子体技术、γ-射线改性技术是主要手段。

　　化学改性方法是通过硝化/还原、氯磺化等化学反应在纤维表面引入氨基、羟基、羧基等活性或极性基团，通过化学键合或极性作用，提高纤维与基体之间的粘合强度。包括表面刻蚀技术、表面接枝技术和偶联剂改性技术。在芳纶改性的各种方法中，表面接枝技术可能是化学工作者最期望使用，也是研究最多的技术手段。

　　芳纶改性的前提是在不损害纤维本体强度或对纤维本体强度影响很小的情况下，显著改善纤维与树脂基体的黏合性能。虽然目前已经出现的或各国技术人员正在研究的改性方法很多，但真正具有突出效果并且适用于工业化大批量生产的方法很少。

　　物理改性方法相对化学改性方法更容易实现工业化操作，今后应加强这方面的深入研究，以提高芳纶及其复合材料的各项性能。

　　化学方法改性芳纶的效果比较显著，能够提高复合材料的界面剪切性能。但由于化学法要求相应的处理方式、反应溶剂、反应时间、反应温度等反应条件，涉及车间工况腐蚀，环境安全卫生，以及后序的洗涤、干燥、倒筒收丝等操作，所以一般化学法改性纤维均采用间歇处理方式。针对该方法发展高活性的反应试剂，控制纤维改性的反应条件，采用连续加工的处理方式将是今后研究的发展方向。

　　芳纶纤维复合材料界面力学设计

　　清华大学航空航天学院教授 姚学锋

　　复合材料在国外军用机、民用机上都有广泛的应用，例如EF2000中复合材料占40%，B787应用的复合材料甚至占到50%。可以说，复合材料是航空航天结构的未来，也是未来航空航天动力系统的关键材料，是航空航天武器装备先进性的标志之一。芳纶纤维作为先进的复合材料具有比玻璃纤维复合材料更好的性能，是用于飞机、火箭、卫星、飞船等航空航天飞行器的理想材料。

　　然而目前，芳纶复合纤维的研究还存在一些不足，如缺乏纤维/基体界面相的设计、缺乏有效的实验表征方法监测固化应力、缺少纤维束对基体裂纹的阻裂机理研究、缺少有效的实验表征、对三维编织复合材料疲劳性能的分析较少。

　　基于此，我们主要进行三方面的研究实验：1.纤维-基体梯度界面设计，纤维复合材料中，纤维与基体之间存在一个过渡区域，通常称为界面相，界面相可以设计成梯度分布来解决由于两种材料弹性常数、热力学常数失配引起的界面应力。提出一种弹性模量沿径向梯度分布的纤维/基体界面相，建立了不同梯度形式纤维/基体梯度界面相热力耦合Navier方程，并对界面相厚度进行了相关优化分析。

　　2.纤维复合材料界面固化变形实验与模拟，通过DGS方法试验测量了树脂在固化过程中的应力梯度演化，并分析了纤维束对固化应力的影响。

　　3.基体裂纹—纤维相互作用焦散线分析基于Esheby等效夹杂理论得到了纤维附近裂纹尖端应力场，推导了纤维附近裂纹焦散线控制方程，分析了纤维束弹性常数，纤维束粗细，纤维束到裂尖距离对焦散线的影响，通过静动态焦散线试验验证了理论推导结果。

　　总体来说，该研究是纤维复合材料中纤维-基体梯度界面相在热力耦合载荷作用下的损伤与疲劳等力学问题的理论求解与试验验证；纤维复合材料固化成型过程中树脂的浸润过程，纤维与树脂的相互作用以及织物复合材料固化应力与变形的试验表征；基体裂纹-纤维束在疲劳载荷作用下的相互作用，纤维对基体疲劳裂纹扩展的阻裂作用以及对疲劳寿命的影响。

　　应用前瞻

　　电力领域

　　对位芳纶纤维具有的优异性能，越来越受到电力系统的青睐，应用呈现逐年增加的态势。芳纶纤维在电力领域应用的范围包括变压器、开关设备绝缘拉杆、脐带缆及光缆等。在未来的3~5年内，芳纶材料将大量出现在胶管中，高压胶管产业将迎来一次大的变革。

　　芳纶纸蜂窝

　　以芳纶纸为增强体，经过一系列复杂工艺制成的蜂窝形结构材料，可以和不同类型的蒙皮形成重量轻，刚性强，强度高的夹层结构。芳纶纸蜂窝芯可应用于航空航天，轨道交通，船舶游艇，汽车制造，运动器材，医疗器械等对重量，强度和防火有特殊要求的高端领域。

　　高性能微孔薄膜

　　芳纶因其耐高温、阻燃、绝缘、高强高模的特性在高温条件下的复合膜材料领域有重要应用。例如，新一代锂离子电池隔膜，电池应用给隔膜发展提出3D立体空隙、高温条件下的形态稳定性及增强的电解液吸收、保持能力等新要求。

　　体育器材

　　芳纶纤维应用到体育器材中的优势：轻质高强、减振阻尼、耐冲击、成型性好、低蠕变性、耐酸碱、耐摩擦。根据不同需求，以芳纶和其他纤维复合可以起到优势互补作用。在赛艇、球拍、帆船、滑板、登山杖等各项体育器材领域都将大有作为。

　　橡塑制品

　　芳纶在轮胎、胶管、胶带等橡胶制品中应用广泛。国内外企业，如固特异、倍耐力、北京首创轮胎公司等采用芳纶帘线或芳纶/锦纶混纺帘线应用于汽车、航空轮胎。全球芳纶胶管的三大应用领域：汽车胶管、海底电缆及普通液压机械。

　　防弹产品

　　五种形式：以织物、无纬布形式的柔性软质防弹材料，如防弹衣；硬质树脂基复合材料材料形式作为刚性硬质防弹材料，如防弹插板；以恰当的树脂性能、含量、界面强度制成的中高强度防弹复合材料，如防弹头盔；具有一定可塑性的防弹复合材料，如特种防弹车；复合装甲用夹层复合材料板，具有结构、功能、吸能的芳纶复合材料板。