纤维，说起来是我们最熟悉的材料，它与我们的生活息息相关，我们日常穿的各式风格的衣服主要就是用它制成的。可是如果了解了纤维家族，你会发现纤维材料可并不像你认识的那么简单，它包含的内容相当广泛，涉及的领域非常普遍，可以说纤维的用途已渗透到各个行业，已不仅仅局限于服装领域。许多品种的纤维都充满着高科技，除了满足服饰的需要，更多的应用于国民经济的各个产业部门，已经发展成为现代纤维，作为结构材料、功能材料甚至生命材料使用。接下来我们就来认识一下纤维家族的成员吧。

千钧一发----芳纶

成语“千钧一发”想必大家都知道，指一根头发上系着千钧（钧：古代重量单位，一钧为30斤）的重物，听起来是极危险极玄乎的事，不过这是形象地比喻情况万分危急或异常要紧，实际中是不可能发生的。但是，假如有人用不到一根铅笔粗的绳子吊起一辆4000斤的汽车，你信不信呢？乍一听，许多人都不相信，但千真万确这是真的。 技术人员给人们作了一次精彩的表演，他们开来一辆吊车，在吊车下停了一辆重两吨的小面包车。工作人员当场用一根6毫米粗的绳子将小面包车捆起来，然后挂在吊车上。不一会，吊车的长臂慢慢升起，小面包车就悬空吊了起来。

当然，这种绳子并不是一种普通的绳子，而是由一种高科技纤维制成的。这是一种芳香族的聚酰胺纤维，学名叫聚对苯二甲酰对苯二胺，国外把这种纤维叫“凯芙拉”，其实是美国杜邦公司的一个商品名，而我们国家习惯叫它“芳纶”，主要指芳纶1414。大家知道，在绳子中钢丝绳的强度是比较高的，但要和这种“凯芙拉”绳比起来，可以说是“小巫见大巫”，凯芙拉简直是绳子中的贵族！“凯芙拉”绳的强度是钢丝绳的六倍，而它的密度却只有钢丝的五分之一。不仅如此，钢丝绳在存放的时候容易出现打结，使用不便，而且在使用一段时间后很容易出现个别钢丝折断的情况，使用的时候需要多加注意防止手被扎。而凯芙拉除了具有耐高温，防火阻燃的优点，还有重量轻，强度高，耐磨好等诸多特点，在使用中要比钢丝绳方便好用性能优越很多 

凯芙拉的发现可以说是偶然的，由被誉为“防弹衣之母”的斯蒂芬妮·露易丝·克沃勒克（Stephanie Louise Kwolek）发明。1964年，Kwolek在杜邦公司任实验室助理，正在帮助团队寻找一种轻量级新型强力纤维用于制作轮胎以帮助汽车省油。当时她一直使用的是聚合物材料，但制作过程中意外地合成了一种独特的质地轻薄的乳状溶液，然后她说服了一位心存疑虑的同事，协助她一起把这种溶液纺成了丝，结果发现这种纤维非常坚韧，抗拉伸能力比之前所有的纤维都要强上许多倍。Kwolek的导师和实验室主任意识到这一意外发现的意义和重要性：Stephanie Kwolek，这位年轻的女实验室助理正开启高分子化学的一个新的领域。1971年，凯芙拉（Kevlar）纤维成功问世，被首次用在商业用途上，用于替代赛车轮胎中的部分钢丝，后来被用于制造防弹背心。

20世纪60～70年代是美国和前苏联两国争夺海空优势、拼命发展高性能飞机和舰艇的时代，而高性能飞机和舰艇的基础就是高性能材料。轻量高强的材料对于航天航空领域和舰艇汽车领域性能提高是至关重要的。例如飞机的重量直接影响燃油消耗，降低飞机的结构重量，会提高飞行效率，减少燃料消耗，同时提高航空器的强度和耐久性。再比如，卫星质量对轻型化要求极为苛刻。据估算，卫星每增加1 kg质量，发射系统就相应递增几百公斤重量。每减少1 kg卫星质量，就相应减少500 kg的燃料，减少2万美元的发射成本，这就意味着可以增加更多的仪器设备，提高卫星的有效载荷。而高性能飞机和舰艇的基础就是高性能材料，轻量高强的凯芙拉就是这样的高性能纤维，加上其良好的收缩率和抗蠕变性能，自从它问世，可以说就是理想的航空材料“坯子”。这样，杜邦公司在1972年开始成批生产“凯芙拉”，到80年代中，“凯芙拉”就生产了21000吨，首先用于军用飞机，使这些飞机轻装，速度特快。以后又扩大到民用飞机，例如，美国波音飞机公司的767型机使用“凯芙拉”和碳纤维制成的复合材料机身，使整个机身的重量减轻了一吨，仅此一项就使燃料消耗比波音727型机节省了30％。英国国防部一个研究机构从1984年开始用“凯芙拉”研制出防弹衣。穿这种防弹衣后，可使重伤者减少30％，死亡减少40％。而戴钢盔一般只减少重伤15％，死亡减少20％。穿防弹衣的士兵仍可能因炮弹（流弹）、地雷，或手榴弹弹片受伤，但是不会被弹片穿透身体，也不会受致命伤，只是像挨了一重锤砸伤那样。

凯芙拉纤维的制备在纤维发展史上具有重要的地位，因为它开创了一种新的纺丝方法--液晶纺丝，进一步发展和丰富了高分子理论，在新的理论指导下，又相继开发出了超高分子量聚乙烯纤维、PBO纤维，其中PBO纤维是目前高科技纤维中强度和模量最高的纤维，被认为是2l世纪代表性的高科技纤维。

凯芙拉纤维的强韧性能与聚对苯二甲酰对苯二胺的结构密切相关。因为在大分子链中存在对位苯环结构的原因，凯芙拉有着长而直、相对刚性的分子链，而且在氢键的作用下，分子链之间还经常紧密地彼此结合，形成片状结构，由此而获得高强度耐高温的性质。

1972年Kwolek公开的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(Kevlar)，是首次合成的刚直性大分子链。由于强度模量太高，采用常规的纺丝方法很难形成纤维。Kwolek通过首次采用高分子液晶纺丝技术，利用液晶溶液高浓度低粘度的特点，顺利纺成纤维，获得高强度、高模量和耐高温的性能。工业生产上使用低温溶液缩聚法制备聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）聚合物。以对苯二甲酰氯(TCl)和对苯二胺(PPD)为单体，NMP—CaCl₂，即酰胺—盐溶剂体系为缩聚溶剂。

随着“凯芙拉”的产量增加，成本逐渐降低，它的用途也日益扩大，已不仅仅用于不计成本的航空航天和舰艇领域。现在有许多汽车的轮胎帘子线也采用“凯芙拉”，因为它强度高，可以减少帘布的层数，从而减少了轮胎的重量，节省车辆的燃料用量。现在“凯芙拉”已广泛用于缆绳、高压软管、运输带、空气支撑的顶篷材料、高压容器、火箭发动机外壳、雷达天线罩；还在高层建筑物中代替钢筋。现在用凯芙拉纤维制备的高端手机壳也已问世。相信随着成本下降产能提高，凯芙拉还将在更多领域发挥它的作用。