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■本报记者 陶璐璐 “一吨铁和一吨棉花哪个重？”可能有人会错误地认为铁一定比棉花重。这个有趣的问题看似是一道智力题，其实是利用了人们习惯性的思维。同样，一块布和一根钢筋哪个强度更高？相信绝大多数人的答案会是钢筋，因为人们很难相信一块布能和一根钢筋承受同样的重力。当然，普通的布肯定不能，然而，由高性能芳纶纤维织结而成芳纶布其强度不仅可以和钢筋媲美，甚至在轻量化、柔韧性等领域更胜一筹。 芳纶纤维作为世界三大高性能纤维之一，是安全防护领域的重要材料，自20世纪60年代由美国杜邦公司研发并率先产业化。特别是芳纶1414的发现，被认为是材料界发展的一个重要里程碑，同时也成为“卡脖子”技术始终被欧美国家控制。2004年，烟台泰和新材料股份有限公司（以下简称泰和新材）成功研发国产芳纶纤维，至此打破芳纶纤维的国际垄断局面。近年来，芳纶1414已作为一种高技术含量的纤维材料被广泛应用于航天航空、机电、建筑、汽车、海洋水产、体育用品等国民经济各个领域。 一根纤维是如何媲美钢筋的？《中国建材报》记者走进泰和新材，专访了烟台泰和新材料股份有限公司对位芳纶事业部总经理王仁强、芳纶纸营销总监李鹏周，请他们为建材建筑领域的新材料应用答疑解惑，带来更多的思维碰撞。 芳纶单向布 为建筑加固提供更优解 记者：对位芳纶纤维有哪些特点，芳纶布在建筑加固领域有哪些优势？ 王仁强：对位芳纶纤维是一种新型高科技合成纤维，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，比强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560℃的温度下，不分解，不融化。芳纶纤维布复合材料具有高抗拉强度，比重小，良好的抗腐蚀性能，延伸性能好，绝缘性能好，韧性强抗剪强度和抗挤压强度高，抗震性能强，本质阻燃等优异性能，可用于对桥梁、柱体、地铁、烟囱、水塔、隧道及电气化铁路、海港码头进行维修、补强，特别适合对混凝土结构的加固与修复。 记者：芳纶纤维布能否与混凝土结构进行复合应用？请您详细介绍一下具体的应用范围和方式。 王仁强：公司的泰普龙芳纶单向布产品可以与混凝土结构进行复合应用，范围也比较广泛。比如应用在梁上，主要是桥梁和民用建筑或工业厂房，加固的方式包括抗弯和抗剪，在进行抗弯加固时，芳纶布的纤维方向与梁的轴向一致，一般贴在梁的受拉侧，以提高梁的承载能力。据有关试验得出，只要该梁不是超筋梁，贴一层280克芳纶布可以提高承载力30％左右，贴两层可以提高40％左右；在进行抗剪加固时，芳纶布的纤维方向与梁的轴向垂直。 芳纶布也是加固柱子的理想材料。首先，因为芳纶的弹模是118Gpa，相对于碳纤维230Gpa的弹模，芳纶的延性更好；其次，在进行棱角打磨时只需要10mm左右，一般不需要打磨，而碳纤维则需要30mm左右。相比之下，使用芳纶布可以节约很多工时。最后，由于芳纶布是一种柔软的布，追随性比较好，特别是对于形状不规则的承台，更适合应用芳纶布进行加固。 在砌体、板的加固应用方面，一般对于板的加固净空要求比较高，而且加固后要不影响其外观，所以用厚度很薄且柔软的芳纶复合材料进行加固更方便。在烟囱、水塔的加固上，由于像烟囱、水塔这样向高空发展的结构，其加固维修难度大，传统方法基本上很难解决这样的问题，而芳纶纤维轻质高强、耐腐蚀、耐久性能良好，会是加固烟囱、水塔更好的选择。 在地铁隧道的加固上，芳纶布同样有一定的优势，由于地铁和隧道是一种在地下工作的结构，其受力与地面结构是不一样的，在洞顶和洞侧都有土压力的作用，而且它也有净空的要求，所以进行裂缝修补时，使用传统加固方法的可能性很小，用芳纶布进行加固维修可以满足其各方面要求。在地铁或隧道的拱顶或侧壁的裂缝一般是多向且不规则的，这就要求它的修复材料必须具有良好的抗剪性能，而且芳纶还是一种不导电的FRP材料，因此，芳纶布在隧道地铁工程中的加固应用方面优势还是比较突出的。 记者：在实现建筑领域应用的过程中，芳纶布还有哪些技术难点需要解决？如果大量应用在工程领域，其性价比如何？是否有优势？ 王仁强：从材料角度分析，技术难点主要集中在原丝性能及织造水平上，泰和新材严格把控原丝与织布的品质，泰普龙芳纶单向布经国家权威机构检测和认定，各项指标均达到了国家标准规定的高强度I级标准。 伴随着近些年碳纤维价格不断上涨，芳纶的性价比已达到市场接受范围。低级别的芳纶纤维与低级别的碳纤维价格在同一区间，且从目前市场情况分析，芳纶供货的稳定性高于碳纤维供应，而高级别的芳纶纤维价格远低于高级别的碳纤维价格。长远来看，芳纶的性价比优势还是很明显的。 然而，市场已习惯于使用碳纤维进行建筑加固的，对芳纶纤维的认知程度有限，面对这样的局面，我们还需要加大市场对于芳纶纤维的认可度，增强普及力度。 芳纶纸蜂窝 轨道交通建设材料首选 记者：芳纶纸是一种怎样的材料？有哪些性能特点？ 李鹏周：公司的主营产品民士达芳纶纸，是一种用纯芳纶纤维制成的特种新型纸基材料，具备机械强度高、耐高温、阻燃、耐化学腐蚀和电绝缘性好等优良性能，是航空航天、轨道交通、新能源汽车、电气绝缘等广泛应用领域不可缺少的高性能材料。我们的主要产品根据用途可分为电气绝缘用纸和蜂窝芯材用纸两大类别。 芳纶纸做成的蜂窝结构材料具有轻质、高强、高模、阻燃、耐高温、低介电损耗等优良特点，已成为航空航天领域蜂窝复合材料的首选芯材。 记者：芳纶纸蜂窝在城乡建设、轨道交通、交通水利等方面可以有哪些具体的应用？ 李鹏周：芳纶纸是高性能绝缘材料，可用于高端复杂工况的绝缘系统，在城乡建设方面可以用于电子、电机、特高压、电力变、配电变压器的绝缘材料；轨道交通方面可以用在高铁、货运机车用牵引变压器、牵引电机、磁悬浮直线电机绝缘材料及高铁内饰件和减重材料等；在航空航天方面可以用在商用飞机内饰件、次承力件等，芳纶纸作为大飞机的内饰件和结构件的使用量每年将达到一个很客观的数量；在交通水利方面可以用在大型水利发电机、传统汽车启发电机，新能源汽车驱动电机等。 芳纶纸蜂窝在降噪、隔热性能方便也有良好的表现，未来，作为绿色建筑、节能建筑的新材料，在建筑领域也可以有更多的应用空间。  1.芳纶单向布 2.芳纶单向布在桥梁加固领域的应用 3.芳纶纸蜂窝 4.芳纶纸蜂窝复合板 泰和新材/供图 本文原载于《中国建材报》8月8日9版 责编：和新龙 校对：和新龙 监审：韩凤凤 |
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