教学素材：“黄金丝”芳纶材料是什么？

【教学素材】

“黄金丝”芳纶纤维是什么？

湖北省石首市文峰初级中学  刘涛（正高级教师）

【知识链接】（人教版上册第4面图7）芳纶复合纤维

我国研制的高强度芳纶复合材料已应用于国防、交通等领域高端装备的制造，实现了关键材料自主可控。

芳纶纤维全称为“聚芳酰胺纤维纸”，和碳纤维、高强高模聚乙烯纤维并称世界三大高科技纤维。不仅拥有出色的力学性能，还具备稳定的化学结构和理想的机械性质。这些特性赋予了芳纶纤维超高强度、高模量、低变形、耐高温、耐酸碱、质量轻、耐磨损、化学性质稳定等诸多优点。与普通柔性聚合物分子链不同，芳纶纤维的主链结构以苯环对位为基础，形成棒状分子结构。这种独特的分子结构使得分子链段难以进行内旋转，进而呈现出一种线性刚性结构。

芳纶纤维不仅拥有出色的力学性能，还具备稳定的化学结构和理想的机械性质。这些特性赋予了芳纶纤维超高强度、高模量、低变形、耐高温、耐酸碱、质量轻、耐磨损、化学性质稳定等诸多优点，使用寿命很长在航空航天、汽车、机电、建筑、体育等多个领域得到广泛应用。

目前，已实现工业化的产品主要以间位芳纶和对位芳纶为主。这两大类芳纶的主要区别在于酰胺键与苯环上的C原子的连接位置不同。两类纤维均采用溶液缩聚及干湿法纺丝工艺制备，但存在耐紫外线性能缺陷。

（1）间位芳纶：材料界的“耐热王者”

间位芳纶学名为聚间苯二甲酰间苯二胺（芳纶 1313），间位芳纶分子链呈锯齿状排列，耐260℃高温且具备自熄性，主要应用于消防服、工业滤材及电气绝缘材料。

两类纤维均采用溶液缩聚及干湿法纺丝工艺制备，但存在耐紫外线性能缺陷。

（2）对位芳纶：材料界的 “大力士”

对位芳纶为聚对苯二甲酰对苯二胺（芳纶 1414），对位芳纶通过液晶纺丝形成伸直链结晶结构，强度是钢丝的5～6 倍，模量是钢丝和玻纤的 2～3 倍，密度却只有钢丝的 1/5，广泛用于防弹装备、航天缆绳与轮胎帘子线。

【同步训练设计】

1．芳纶纤维可用作航天、航空、国防等高科技领域的重要基础材料。芳纶纤维属于（   ） 

A．合成材料   B．无机非金属材料     C．天然材料    D．金属材料

2．材料是时代进步的标志。下列有关材料的说法错误的是（　　）

A．制造5G芯片的氮化铝晶圆属于无机非金属材料

B．制造阻燃或防火线缆的橡胶都是人工合成材料

C．制造特种防护服的芳纶纤维属于有机高分子材料

D．可降解聚乳酸塑料的推广应用可减少“白色污染”

3．某种芳纶的强度是钢丝的5～6 倍，耐热性能好，广泛用作防护材料。下列关于该种芳纶纤维的说法错误的是（   ）

A．燃烧会闻到烧焦羽毛的气味

B．属于合成纤维，没有固定的沸点

C．芳纶纤维用于制备防弹衣和头盔，增强强度

D．具有密度低、强度高、耐高温、耐低温，防电磁辐射等优良性能

4．极高的抗拉强度的对位芳纶纤维，化学式为C14H10N2O2，下列关于这种物质的说法正确的是（   ）

A．对位芳纶由四种非金属组成

B．对位芳纶中氮元素质量分数最小

C．该物质由14个碳原子、10个氢原子、2个氮原子和2个氧原子构成

D．对位芳纶中氮元素与氧元素质量比为1∶1

5．嫦娥五号在月面展开的五星红旗采用了国产高性能芳纶纤维材料。间苯二胺C6H8N2是制备芳纶的原料之一。下列说法正确的是（   ）