芳纶纤维及其复合材料—国防军工领域的关键基础材料

芳纶纤维全称为“芳香族聚酰胺纤维”，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，芳纶纤维于1960s由美国杜邦公司（商品名为Kevlar）研发成功并商业化，因此在碳纤维出现之前，芳纶纤维一直占据着高性能纤维市场。与碳纤维一样，芳纶纤维并不会直接作为最终产品，至少要做成织物或相应的复合材料才能使用。

根据中研普华研究院撰写的《2023-2028年中国复合装甲行业深度分析与发展前景预测报告》显示：

1、芳纶纤维及其复材的应用领域

芳纶纤维具有特殊的性能，包括优异的抗冲击和耐磨性、耐高温性以及低重量等。由于这些特性，这种材料经常用于陆军、空军、水上运动和汽车运动，以及轮胎、服装和防护手套的制造和许多其他用途。

图表：芳纶纤维及其复材应用领域

资料来源：中研普华产业研究院整理

航空航天领域：在航空航天方面，芳纶由于质量轻而强度高，作为结构材料可节省了大量的动力燃料，比如常用作蜂巢结构材料，采用环氧树脂浸渍芳纶布形成芳纶预浸料，并直接与蜂窝或泡沫结构相黏结制备的多层蜂巢结构的板材，由于具有突出的耐冲击、质量轻、优良的透电磁波性等特性，可以适用于制作导弹、飞机上的宽频透波材料和可以承受冲击力量的结构部件，例如整流罩、机舱内衬板等高性能夹层结构。

军事防护领域：鉴于优异的抗冲击特性，芳纶纤维被广泛用于制造防弹背心和坦克装甲材料的军事用途。防弹背心通常是由几十层芳纶组成的材料制成，并在两层之间包括一个陶瓷板。一些装甲车（如美国M1坦克）所用的防护罩是由钢-芳纶-钢材料制成的，可以抵抗直径达700mm的反坦克导弹。此外，除了保护坦克本身外，钢-芳纶-钢护盾还通过吸收穿透导弹产生的动能来保护乘员。

2、分类

按照结构分类，芳纶可分为对位芳纶、间位芳纶和邻位芳纶；按照聚合单体种类，芳纶可分为芳纶I型、芳纶II型、芳纶III型和杂环芳纶。芳纶中最具实用价值的品种分别为分子链呈锯齿状的间位芳纶1313、分子链呈直线状的对位芳纶1414。

我国把对位芳纶及纤维列入我国重点发展的新材料之一，国务院、国家发展改革委、工业和信息化部多次将对位芳纶列入重点关键新材料发展名单。

间位芳纶（芳纶1313）是一种柔软洁白、纤细蓬松、富有光泽的纤维，化学名为聚间苯二甲酰间苯二胺，间位芳纶属难燃纤维，在空气中不会自燃或融化，离开火焰后会自熄。纤维遇高温时，会迅速膨胀碳化，形成隔热层，能阻挡热量的传递，起到有效的保护作用。间位芳纶对日光的稳定性较差，难以染色。纯间位芳纶制成的芳纶纸具有高强度、低变形、耐高温、耐化学腐蚀、阻燃和优良的电绝缘性能，广泛应用于国防、航空航天、高速列车和电工绝缘等领域，是一种关系国家安全的高科技新材料。

对位芳纶（芳纶1414））呈金黄色，貌似闪亮的金属丝线，化学名为聚对苯二甲酰对苯二胺，在芳纶1313基础上，美国DuPont公司成功研制出芳纶1414，芳纶1414具有比芳纶1313更好的综合性能，它的出现被认为是材料界发展的一个重要里程碑。可应用于航空航天工业中用于制造导弹的固体火箭发动机壳体和用于制作大型飞机的二次结构材料（如机舱门、窗、机翼有关部件等）、国防工业中的防弹衣、防弹头盔、防刺防割服、排爆服、高弹度降落伞、防弹车体、装甲板等。

3、现状分析

我国由于起步较晚，与发达国家还存在着很大的差距，目前芳纶纤维的使用大部分还依赖于进口，尤其是对位芳纶，技术难度和性能指标远高于间位芳纶。但随着我国对芳纶纤维的重视和投入，部分国产厂商在芳纶纤维市场也占有一席之地。如泰和新材已实现了芳纶纤维的商业化生产，在国内芳纶纤维的产业化中走在前列，年产量逐年提升。

芳纶纤维具有优异的阻燃耐高温和高强高模特性，一直是国防军工领域的关键基础材料，主要用于军警作战服、蜂窝结构材料，防弹衣、防弹装甲等。芳纶纤维产品主要有间位芳纶和对位芳纶两种，国内对位芳纶国产自给率仅有23%，存在巨大的替代空间，而间位芳纶，我国虽然产能充足，但从产品形态来看都是低端的工业过滤材料，急需向高端发展。目前从全球竞争来看，行业基本被国外巨头所垄断，但国内厂商经过自主发展，目前已经可以实现产业化，未来有望在国际舞台上进行竞争。

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