芳綸III纖維 - 世界最優防彈纖維之一

2021-02-08 藍星芳綸

芳綸纖維III的特點

芳綸III纖維具有優異的防彈性能,具有高強高摸性,質量輕,抗衝擊性好,能抵抗子彈或破片的衝擊。

國外芳綸III的概況

目前俄羅斯芳綸III產品Rusar已經大量用於個人防護領域,被公認為世界上最好的防護材料之一。


在2008年採用芳綸III纖維製造的防彈頭盔已為俄羅斯軍方大量採用,頭盔型號為6B7-1M。由芳綸III(Rusar)製造的防彈頭盔6B7-1M具有無與倫比的優勢,與其他纖維製造的防彈頭盔如6B7-1MM比較,在防彈性能相同的情況下,6B7-1M重量僅為1公斤!


芳綸III纖維的獨特性已被各國專家所認可

美國學者報導了對俄羅斯芳綸III纖維(Rusar)的研究結果,指出纖維的動態強度超過了著名的ZAYLON材料,更不用說Kevlar了。芳綸Ⅲ的表面較粗糙,Kevlar49表面較光滑,芳綸Ⅲ和Kevlar49纖維表面的碳、氧元素均比化學式計算值有所增加,但氮元素含量下降;芳綸Ⅲ表面的極性基團種類比Kevlar49多.芳綸Ⅲ的單纖維拉伸強度是Kevlar49的1.5倍,斷裂伸長率比Kevlar49提高了45%~65%;2種纖維的斷裂方式均為劈裂斷裂,具有皮芯結構,但芳綸Ⅲ分子間的作用力比Kevlar 49纖維強.另作者大為驚奇的是由芳綸III(Rusar)製備的盔甲板的面密度要比kevlar面板低27%,但他的防彈性能卻比kevlar高出了12%.這個數據在2007年12月從美國堪薩斯州威奇託測試實驗室獲得。

在2008年9月和12月,對由芳綸III(Rusar) 製造的盔甲板和織物各項性能進行重新測試。其穩定的測試結果表明了芳綸III纖維對抗子彈和破片衝擊均處於高級別防護。


俄羅斯芳綸III (Rusar)防彈纖維也被英國、德國等實驗室反覆測試,結果顯示其性能在同類產品中屬最優。同時,國際防彈市場調研報告顯示,來自於芳綸III(Rusar)的防彈製品處於頂尖地位。

來自英國利茲大學的科學家得出結論:芳綸III (Rusar)纖維穩定性是杜邦Kevlar和帝人Twaron的2-2.5倍。科學家分別將Rusar、kevlar和Twaron放在沸水中煮300小時,結果顯示長時間的沸騰使kevlar和Twaron強度降低到了初使的60%,而Rusar強度僅僅降低了10%。




國內芳綸III的發展

1972年,我國開始進行芳綸的研製工作,並與1981年通過芳綸1313的鑑定,1985年又通過芳綸1414的鑑定,他們的性能特性分別與美國杜邦公司的Kevlar-29和Kevlar-49相同。國內芳綸III在1998年,根據國家需要及軍工需求,以俄羅斯同類產品Armos為參照進行研發,於2005年由中藍晨光率先研製成功,現以實現完整工業化生產,其商品名為STARAMID F-3,主要有兩種產品,分別為高模型(STARAMID F-358)和高強型(STARAMID F-368)。


STARAMID F-358特性指標

特徵

單位

指標

基本物性

密度

g/cm3

1.44

紗線直徑

μm

15

含水率

%

≤3.5

上油量

%

≤3.0

線密度

D

675,1350,5400

dtex

  750,1500,6000

力學特性

拉伸強度

g/d(幹紗)

≥31

cN/dtex(幹紗)

≥27.5

MPa(浸膠法)

≥4400

彈性模量

g/d(幹紗)

1070-1360

cN/dtex(幹紗)

950-1200

GPa(浸膠法)

≥145

HASR

%

≥92

斷裂伸長率

%

≥2.6

拉伸強度離散係數

%

≤5.0

比強度

106cm(幹紗)

27.9

比模量

106cm(幹紗)

1215

熱學特性

LOI

%

38-42

分解溫度(空氣)

520

比容熱

25℃

J/kg·K

0.94

100℃

J/kg·K

1.95

180℃

J/kg·K

1.15

傳熱係數

W/(m·K)

0.04

空氣中熱收縮(19min,177℃)

%

<0.1



STARAMID F-368特性指標

特徵

單位

指標

基本物性

密度

g/cm3

1.44

紗線直徑

μm

14-15

含水率

%

≤3.5

上油量

%

≤3.0

線密度

D

675,900,5400

dtex

750,1000,6000

力學特性

拉伸強度

g/d(幹紗)

≥32

cN/dtex(幹紗)

≥27.5

MPa(浸膠法)

≥4400

彈性模量

g/d(幹紗)

850-1070

cN/dtex(幹紗)

750-950

GPa(浸膠法)

≥125

HASR

%

≥92

斷裂伸長率

%

≥3.2

拉伸強度離散係數

%

≤5.0

比強度

106cm(幹紗)

28.8

比模量

106cm(幹紗)

990

熱學特性

LOI

%

38-42

分解溫度(空氣)

520

比容熱

J/kg·K

25℃

0.94

100℃

1.95

180℃

1.15

傳熱係數

W/(m·K)

0.04

空氣中熱收縮(19min,177℃)

%

<0.1



目前國產芳綸III產品拉伸強度達到5.0GPa,拉伸彈性模量150-180GPa,性能居國內批產有機纖維之首,達到俄羅斯Rusar批產產品水平。芳綸Ⅲ的研製成功,使我國成為除俄羅斯以外第二個擁有該技術的國家,填補了國內空白,具有顯著的軍事與社會效益,同時也為我國防彈製品性能的提升提供了新的材料。




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