芳纶纤维是纤维界的另一群超级英雄。凯夫拉尔和其他聚酰胺，都让人联想到超强材料的形象，这些材料正在挤掉更传统的建筑材料，如钢铁。虽然在船中很少用作绳索，但它有时用于帆船和独木舟或皮划艇的高端复合材料。
什么是芳纶（Kevlar®、Twaron®）
“芳纶”由“芳族聚酰胺”形成。美国联邦贸易委员会将芳纶纤维定义为：
“一种人造纤维，其中形成纤维的物质是一种长链合成聚酰胺，其中至少 85% 的酰胺键直接连接到两个芳环上。”
芳纶纤维是通过将液体化学混合物纺成固体纤维制成的。这导致聚合物链在纤维增加强度的方向上取向。
Kevlar 制造成本高且危险，部分原因是它溶解在浓硫酸中。这对于在合成和纺丝过程中将高度不溶性聚合物保持在溶液中是必要的。
与 HDPE 高分子量聚乙烯不同，kevlar® 分子是极性的。这允许包括水在内的其他物质附着在芳纶上。这使其在化学上比 UHMWPE（Dyneema®、Spectra®）更具活性。这也意味着它可以粘合到例如环氧树脂上，并且是可润湿的。
芳纶（如 Kevlar®、Twaron®、Technora® 等）性能令人印象深刻！
- Kevlar® 和 Twaron® 等对位芳纶纤维略有不同，具有出色的强度重量比，并且具有高韧性，因此难以切割或磨损。
- 高刚性杨氏模量（刚度）：130-179 GPa，与碳纤维 300 GPa 和玻璃 81 GPa 相比，断裂伸长率低（拉伸不大）。
- 耐有机溶剂，但对氯、某些酸和碱敏感。
- 良好的耐磨性和耐切割性
- 抗拉强度略小于E玻璃纤维
- 无熔点。抗热降解。低可燃性
- 在高温下具有良好的织物完整性
- 在常规条件下不导电，但可以吸收水和盐水。
- 对紫外线辐射的降解敏感
- 对冲击载荷敏感。如果受到冲击，可能会意外失败。
- 与碳纤维相比，抗压强度相对较低。
1-芳纶纤维具有高强度重量比
失效时每单位面积的力/密度 = 是这种材料的强度重量比。Kevlar® 非常坚固，每单位重量比碳纤维略强。
| 材料 | 重量强度 KN.m/kg。 |
极限强度 MPa | 密度 g/cm 3 |
| Spectra® 纤维 (UHMWPE) | 3619 | 2300-3500 | .97 |
| Kevlar® (芳纶) | 2514 | 2757 | 1.44 |
| 碳纤维 | 2457 | 4137 | 1.75 |
| 碳层压板 | 785 | 1600 | 1.5 |
| E 玻璃纤维 | 1307 | 3450 | 2.57 |
| E 玻璃层压板 | 775 | 1500 | 1.97 |
| 聚丙烯 | 89 | 19.7-80 | .91 |
| S 玻璃纤维 | 1906年 | 4710 | 2.47 |
| 蜘蛛丝 | 1069 | 1000 | 1.3 |
| 轻木轴向载荷 | 521 | 83 | .16 |
| 钢合金 ASTM A36 | 254 | 400 | 7.8 |
| 铝合金 | 222 | 248-483 | 2.63-2.8 |
| 橡木 | 87 | 65 | .75 |
| 环氧树脂 | 26 | 12-30 | 1.23 |
| 尼龙 | 69 | 75 | 1.15 |
注：强度和刚性是不同的性质，强度是抗断裂，刚性是抗弯曲或拉伸
另请注意：此页面上的所有值均用于比较。不同的制造工艺、合金、蜘蛛和木材样品之间存在差异。
与其他商业纤维相比，芳纶纤维具有显着的强度重量比。芳纶纤维表现出与玻璃纤维相似的拉伸强度，但硬度可以提高一倍。芳纶非常坚韧，显示出显着的能量吸收，但与碳纤维相比，它的抗压强度较低，对基体的附着力较差。它也容易吸湿。
Kevlar®（和其他芳纶）易受应力断裂。这是材料在负载下长时间保持的突然失效，负载有时远低于材料的抗拉强度。
虽然芳纶非常坚固，但突然的撞击会严重损坏它。尝试过 Kevlar® 绳索的登山者了解到，由于无法依靠它来保持其强度，因此需要更换受到严重冲击的绳索。它不会像 UHMWPE 那样发生蠕变。
2-Kevlar® (ARAMID) 比玻璃硬得多，但不如碳纤维硬。
材料的刚性通过其杨氏模量来测量。
Kevlar® 非常坚硬，断裂时的拉伸性很低。
| 材料 | 杨氏模量 GPa |
| 聚四氟乙烯（铁氟龙） | 0.5 |
| 橡胶（小应变） | 0.01-0.1 |
| 聚四氟乙烯（铁氟龙） | 0.5 |
| 低密度聚乙烯 | 0.2 |
| UHMWPE（例如 Dyneena 或 Spectra） | .7 |
| 聚丙烯 | 1.5-2 |
| 尼龙 | 2-4 |
| 松木（顺纹） | 8.963 |
| 橡木（顺纹） | 11 |
| 铝 | 69 |
| 芳纶（如 Kevlar 和 Twaron） | 70.5-112.4 |
| 黄铜和青铜 | 100-125 |
| 玻璃增强塑料（70/30 重量纤维/基体，单向，沿纹理） | 40-45 |
| 碳纤维（取决于方向和类型） | 300-400 |
| 碳纤维增强塑料（70/30 纤维/基体，单向，沿纹理） | 181 |
| 钢 | 200 |
| 单壁碳纳米管 | 1,000+ |
3-芳纶纤维具有很强的耐化学性。
芳纶对有机溶剂或油不敏感。
因为它们耐腐蚀，所以它们可以在海洋环境中用作支柱或天线拉线，并且不会在海水中腐蚀。他们需要被保护免受阳光照射。
Kevlar®、Twaron® 和其他芳纶对强酸、碱和某些氧化剂敏感，例如氯漂白剂*（次氯酸钠）。暴露于这些会导致纤维退化。常规氯漂白剂（例如 Clorox®）不能与 Kevlar® 一起使用，氧漂白剂例如过硼酸钠（例如 OxiClean®）可以在不损坏芳纶纤维的情况下使用。但是，过氧化氢不能用于美白芳纶。
这对于任何清洁包含凯夫拉纤维的船绳或帆的人来说都很重要。涤纶（涤纶）对漂白剂不太敏感，但凯夫拉的强度会被破坏！（涤纶会因长时间接触漂白剂而变弱，因此只能以稀释形式短期使用）。尼龙也会受到漂白剂的侵蚀。
这是凯夫拉尔防护手套的洗衣说明。
4-芳纶纤维耐磨耐切割
Kevlar® 通常用作防切割保护。它在世界范围内用于防弹和装甲材料。Kevlar 手套通常用于在建筑行业中保护尖锐材料。
凯夫拉纤维的高耐磨性有助于防止钢丝绳在断股时产生晶须。
杜邦 Kevlar® 切割测试 PDF
5-凯夫拉尔的抗拉强度低于E玻璃
该表仅作为比较提供，因为存在大量变量。
| 材料 | 兆帕单位 |
| 碳钢1090 | 650 |
| 高密度聚乙烯（HDPE） | 37 |
| 聚丙烯 | 19.7-80 |
| 超高分子量聚乙烯 | 1400-3090 |
| 不锈钢 AISI 302 | 860 |
| 铝合金2014-T6 | 483 |
| 铝合金6063-T6 | 248 |
| 单独的电子玻璃 | 3450 |
| 层压板中的电子玻璃 | 1500 |
| 仅碳纤维 | 4127 |
| 层压板中的碳纤维 | 1600 |
| 凯夫拉® | 2757 |
| 松木（平行于纹理） | 40 |
6-芳纶是耐热性方面的明星
芳纶不会熔化，具有很强的耐燃烧性，在 400°F 时会发生热降解，但直到 500°C 才会燃烧。注意不同的单位 Kelar 在华氏 400 度降解但在 500 摄氏度燃烧，欢迎来到加拿大！
这使它成为一种非常成功的防护服材料和任何在火附近使用的织物。焊接和铸造防护服、消防设备和赛车服就是一些例子。
在正常情况下，它不会燃烧或维持火焰。它被用作石棉替代品
7-高温下良好的织物完整性
因为它在高温下非常稳定，所以在高温下不会变形。
8-非导电
Kevlar® 不导电，但因为它可以吸水，所以需要采取预防措施。由 Barry Cordage 提供的覆有防水涂层的 Kevlar® 电缆用作输电塔和其他通电电气环境的拉线
使用非导电拉线的另一个优点是，与钢缆不同，Kevlar® 和其他芳纶不会产生电气或无线电干扰。
9-对紫外线辐射的降解敏感
芳纶纤维会在阳光和高紫外线环境中降解。施加保护涂层或将其封闭在一层保护纤维中，如在某些混合纤维绳索中。
芳纶纤维的主要用途
- 绳索和电缆，尽管它在冲击下的严重削弱限制了它在船只和攀爬上的使用。在静载荷情况下更令人满意。
- 帆布（不一定是赛艇帆）
- 防火服
- 防护服和头盔
- 防弹衣，尽管它正在被更坚固的聚乙烯产品（如 Dyneema®）所取代。
- 作为一种复合材料，它经常与碳纤维结合使用。
- 石棉替代品
- 热风过滤布
- 轮胎和机械橡胶制品增强
- 体育用品
- 鼓手
- 扬声器低音扬声器
- 它作为弓弦的用途几乎已被淘汰，因为它往往会很快失效并造成灾难性的后果。
结论 Kevlar’s® 和其他芳纶特性：
与其他市售纤维相比，芳纶纤维具有最高的强度重量比。杜邦制造的 Kevlar® 是一个熟悉的品牌名称。芳纶纤维表现出与玻璃纤维相似的拉伸强度，但模量至少是玻璃纤维的两倍。芳纶非常坚韧，可以吸收大量能量，但与碳相比，它的抗压强度较低，与基体的粘合力较差。它也容易吸湿。芳纶纤维的性能取决于制造工艺，并且根据预期的最终用途可能会有很大差异。
船用芳纶线
由于芳纶的抗压强度相对较差，很少使用除撑杆和站立索具或拉线以外的线。由于标准索环削弱了线路，因此需要特殊附件。使用芳纶绳时，绳索不易僵硬且不易变平，因此当它们通过块时，压缩最小化。当一根绳子穿过一个块时，一侧处于张力状态，另一侧被压缩。如果绳子很硬，这会更加明显。更大的块也有助于减少这种情况。
由于紫外线降解，芳纶线通常被包裹在保护层中。
就个人而言，我们曾经有一艘凯夫拉尔独木舟，发现如果它撞到一块岩石上，凯夫拉尔往往会破裂。
我试图准确并检查我的数字，但错误发生了。根据制造商提供的技术信息检查任何材料的适用性。
测试结果可能因样品、材料制造或环境条件而有很大差异。我提供的表格用于比较，而不是用于规划关键构建。我相信这些数字和我能找到的一样准确，但我自己没有做测试。
