分子量对芳纶1414性能的影响

1、分子量对芳纶1414性能的影响13150006 黄婷婷芳纶1414 （PPTA）具有高强度、高模量、耐高温性能，广泛用于防弹衣材料、装甲防 护材料、导弹壳体材料、光纤增强材料、防切割材料、耐高温过滤材料等，同时由于其比 强度是钢的6倍，作为减重材料可以用于大飞机项目中。自20世纪70年代美国杜邦研发 成功对位芳纶产业化之后，芳纶始终被作为一种战略性材料进行使用，其主要生产技术始 终掌握在美日苏等国际巨头手中，其军用领域纤维更是作为战略物资，对中国实行禁运禁 售。为克服一系列技术难关，中国一批科研人员及企业开始了长期的探索，如泰和新材（原烟台氨纶）、仪征化纤、河北硅谷、神马股份、中蓝晨光等，20

2、11年5月，泰和新材 （原烟台氨纶）率先发布公告宣布实现对位芳纶的产业化生产，实现了从实验室到商业化生 产的飞跃。芳纶1414纺丝属于液晶纺丝，采用干喷湿纺。影响芳纶1414强度、模量的因素有很 多，包括聚合体（PPTA）相对分子质量、喷头拉伸比、纺丝浆液浓度、浆液温度等多种因 素，但决定其强度的根本因素在于其相对分子质量的大小。不仅是强度，相对分子质量的 大小对芳纶1414纤维其他机械性能如模量、冲击强度等有所影响。相对分子质量还会影响 纤维的热学性能，光学性能，电学性能，磨损性能，耐化学药品性能等。分子量对芳纶1414强度和模量的影响PPTA相对分子质量表征采用比浓对数黏度（ninh表示。

3、芳纶1414比浓对数粘度与 纤维强度的关系如表1所示。表1芳纶1414比成对数栽度用I纤维强度的左系纤维比浓对数黏度恤&纤维纤度MtexT维强度惟Mdy）4.081.8716.471.9616.474.101.9317334.431.9918.764.51.919,384.491.9018.64.951.9120295.091.9420341.9520.625.51.8&22.675.491.9223.055必1.W923.31由表1可知，纤维的比浓对数黏度（ninh每提高1 dL/g,其强度大约可以提高3- 4cN/dtex。对于国外产品的分析测试也表明，要保证足够的强度，其最终纤维的比浓对

4、数 黏度必须控制在5 dL/g以上。一般对纤维来说，随着相对分子质量的增长，分子间总的次 价键力增大，分子链间不易滑移，其抗拉强度，断裂伸长等会随之提高。当相对分子质量 增加到一定程度时，它对力学性能的提高变得不再明显，会趋向一极限值。芳纶1414的 分子量高达20000以上，故其断裂强度也高达24 cN/dtex，模量5.4410.89 cN/dtex， 比强度是钢的6倍，比模量是钢的2倍，用于复合材料时压缩和抗弯强度仅低于无机纤 维。分子量对芳纶1414冲击强度的影响相对分子质量对纤维冲击韧性的影响作用与强度类似，刚开始随着相对分子质量的增 加，其冲击任性有明显地增长，之后增长趋于缓慢，当

5、相对分子质量达到一定值后，其冲 击韧性便趋于一稳定值，不再增加。分子量对纤维热学性能的影响相对分子质量对纤维玻璃化温度有显著影响。当相对分子质量较低时，玻璃化温度随 着相对分子质量的增加而增加，当相对分子质量超过一定量后，玻璃化温度随相对分子质 量的增加就不明显了。这是因为分子量两端各有一个链端链段，这种端链段的活动能力要 比一般链段来得大。当相对分子质量较低时，链端效应较高，所以玻璃化温度较低。随着 相对分子质量的增加，链端效应减少，所以玻璃化温度升高，当相对分子质量达到一定值 时，这种端链端所占比例很小，因此玻璃化温度不再随相对分子质量而变。芳纶1414的玻 璃化温度在300C以上，这与它

6、较高的分子量有着密切的联系。分子量对纤维光学性能影响相对分子质量会影响分子的排列方式，影响纤维的远程结构和聚集态结构，进而影响 纤维的折射率。同时，由于分子尺寸和构象的不同会影响纤维的反射和光泽。并且纤维的 分子量会影响的结晶度和密度，故也会对纤维的双折射产生影响。虽然分子量对纤维光学 性能影响不是特别显著，却也起到了一定的作用。分子量对纤维电学性能的影响纤维导电的机制分为电子导电和离子导电。一般纤维中导电的主要物质来源于水分， 杂质以及其他低分子物质，而这些物质的主要电离或导电形式是离子。所以可以认为，纤 维导电的主要机制是离子导电。纤维的相对分子质量或聚合度对纤维导电的影响主要是： 纤维大都为线性大分子构成，故相对分子质量大一聚合度大一链长一电子通道的连续性增 强一电子导电性好；而正由于相对分子质量大一端基数、游离基的分子少一离子导电减少。 纤维以离子导电为主，故相对分子质量的增大，导电性下降。芳纶1414具有较大的相对分 子质量，一定程度上降低了其导电性，故纤维在加工过程中容易产生静电，影响加工过程 的顺利进行，一般需添加抗静电剂。其他分子量的增加还会增强纤维的耐磨性，耐化学药品性，影响纤维通透性，但其机理有 待进一步探讨。结论相对分子质