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來源：互聯網

凱夫拉（英文名：Kevlar）是杜邦研制的一款對位芳綸合成纖維的商標名，也譯作克維拉或凱芙拉，學名為聚對苯二甲對苯二胺。化學式的重復單位為-[-CO-C6H4-CONhC6H4-NH-]-，接在苯環上的酰胺基團為對位結構。凱夫拉通常呈黃色，具有永久的耐熱阻燃性（極限氧指數Loi為29）、抗靜電性、耐酸堿、高強度、高剛度、高拉伸、高模量、重量輕、密度低等特點，因被用來制作個人防護用具而聞名，諸如戰斗頭盔、防彈面罩和防彈背心等。

凱夫拉于1964年由杜邦的發現，1972年凱夫拉實現商品化并注冊商標為Kevlar。1973年凱夫拉被用于實驗制造防彈背心。凱夫拉為杜邦公司帶來利益的同時也帶動了公司的發展，其所在部門的銷售額于2012年達到38.2 億美元，并在次年增長到38.8億美元。截至2014年6月，杜邦公司用凱夫拉生產的防彈背心在全球達到了100萬件，凱夫拉所在部門的銷售額也在同年達到39億美元，占杜邦公司總收入的11%。

凱夫拉根據纖維形式，分為短纖維、絮狀物和維漿。以單體1,4-苯二胺和對苯二甲酰氯通過羥醛縮合合成基本化學品后，用濕法紡絲工藝制成各類纖維。杜邦根據不同用途將其分為K29、K49、K100等多個不同產品型號。

產品歷史

1964年，在汽油短缺的情況下，美國杜邦公司的及其研究小組開始尋找重量輕但強度高的纖維用于汽車輪胎。斯蒂芬妮·克沃勒克在一次實驗中偶然得到了一種液晶溶液聚合物，測試后發現其噴絲后的纖維強度是鋼鐵的5倍。1966年，凱夫拉由斯蒂芬妮·克沃勒克獲得專利。經過后續實驗和開發，凱夫拉于1971年被正式推向市場。

1972年，凱夫拉由杜邦實現商品化并為該產品注冊商標為Kevlar，也譯作克維拉或凱芙拉。

1973年，美國陸軍埃奇伍德兵工廠負責防彈背心設計的研究人員開發出了一種由七層Kevlar織物制成的服裝，經過現場試驗。背心采用防水設計，并采用織物覆蓋物來防止暴露在陽光和其他降解劑下。

20世紀80年代，Kevlar149由杜邦公司的Jacob Lahijani發明。此外，凱夫拉還曾受美國政府出口限制。

2011 年，杜邦公司在南卡羅來納州查爾斯頓市耗資5億美元新建用于生產凱夫拉的工廠，將全球凱夫拉產能提高25%。

2013年，杜邦切斯特菲爾德斯普魯恩斯工廠，開始生產彩色凱夫拉產品。

2014 年 6 月，杜邦公司宣布使用凱夫拉XP纖維生產的防彈背心，在全球達到了100萬件。

2022年，杜邦宣布推出凱夫拉工程紗線的全球產品組合，將凱夫拉與無機化合物紗和彈力芯紗進行了結合，用于工業防護產品制造。

產品現狀

商業發展

產能與需求

全球生產對位芳綸纖維（凱夫拉）的廠家主要有杜邦和日本帝人公司，兩家產能在6.75萬噸/年。另外還有韓國三家公司實現了工業化生產，產能總共在5000噸/年左右。小行星3789也已經開始小批量生產。全球對于聚對苯二甲酰對苯二胺纖維（凱夫拉）的需求達到10萬噸。其中中國的需求達到2萬噸。

市場占有率

在2012年，杜邦的凱夫拉產品在美國對位芳綸纖維市場占有70%的份額。截至2021年，在全球市場中，杜邦公司、可隆工業公司、帝人公司等龍頭企業占據了50%以上的市場份額，市場集中度較高。

創造的公司價值

在杜邦公司中，凱夫拉屬于安全和生產業務部的一個組成部分，被用來一系列產品，例如防彈衣等。截至2011年，該部門的價值已成為杜邦公司重要的組成部分，其中凱夫拉產能的擴張也成為投資者和分析師關注的焦點。2012 年，該部門的銷售額達到38.2 億美元，次年增長到38.8億美元。

截至2014年，凱夫拉所屬的部門銷售額達39億美元，占杜邦總收入的11%。

技術發展趨勢

在中、韓等國多家企業已經掌握凱夫拉產業化生產技術的情況下，美國杜邦公司和日本帝人公司采取了定制化的技術發展路線來保證其市場占有率。杜邦公司更是在定制化產品和定制化應用技術兩個方面做出了應對，以保證其在行業中的領導地位。

定制化產品

杜邦全面推出了“先進型”凱夫拉纖維（Kevlar AP）產品系列，以“傳統型”凱夫拉技術為基礎，“先進型”凱夫拉纖維做出了重要的技術躍升，實現更細的纖度、更高的強力和模量以及更低的延伸率，從而減少其在光纜、防彈等終端產品制造中的用量，進而降低成本。

在防彈衣的定制化產品中，杜邦于2023年4月14日在最佳游騎兵競賽上首次推出Kevlar? EXO?芳綸纖維防彈衣，其具有更先進的彈道和熱性能，同時兼顧靈活和輕便，貼合曲線和身體線條，為使用者提供最大程度的保護。

定制化應用技術

凱夫拉XP（Kevlar XP）織物技術是杜邦最新開發的一種聚對苯二甲酰對苯二胺織造技術·。用此新技術織造的凱夫拉軟質防彈衣，比采用其它技術織成的織物防彈衣，質量要輕10%，還可將著彈點背后凹陷變形的程度減小15%。

產品分類

凱夫拉有多種短纖維形式，包括短纖維、絮狀物和維漿。短纖是一種1/4英寸或更長的短而精細切割的纖維，用于制造細紗；絮狀物是一種短而細切的纖維，長度低至1毫米，在各種樹脂體系中用作增強材料；維漿是一種高度原纖化的纖維，適合分散到多種基質體系中，還可濕態使用并增強彈性體、熱塑性塑料和熱固性樹脂的性能。具體可分為K29、K49、K49AP、K100等多個不同產品。

生產工藝

凱夫拉是一種聚酰胺，其中酰胺基團被對亞苯基隔開，酰胺基團在苯基基團的相對側連接在一起。凱夫拉纖維就是通過一次又一次重復酰胺的過程制造出來的。其生產過程與尼龍類似，第一步是生產凱夫拉纖維的基本化學品，第二步是將化學品轉化為強力纖維的過程。

第一步：單體1,4-苯二胺和對苯二甲酰氯的溶液中通過羥醛縮合合成凱夫拉纖維的基本化學品，產生副產物鹽酸。六甲基磷酰胺（HMPA）是最初用于聚合的溶劑，但出于安全原因，杜邦公司用N-甲基吡咯烷酮和氯化鈣的溶液代替了它。

第二步：用濕法紡絲工藝將凱夫拉纖維的基本化學品變成長、細、硬的纖維。在此過程中，聚對苯二甲酰對苯二胺的熱且高粘度溶液被泵入具有數百個孔的孔口。纖維加工后，被縱向切割并編織。

結構性能

結構

凱夫拉纖維是彼此平行排列的分子陣列，分子有序、無纏結，看起來像一包未煮熟的意大利面條。該結構具有各向異性，這意味著纖維在縱向上的強度高于在軸向上的強度。

性能參數

物理性能

化學性能

應用領域

環境影響與回收利用

環境影響

凱夫拉纖維非常難以銷毀，在垃圾填埋場中需要長時間分解時間。另外，凱夫拉纖維的主要生產原料中的濃硫酸，對動植物有劇毒而且使用困難，處置或使用不當時產生的危害較大，這對凱夫拉的可持續性發展產生了影響。

回收利用

凱夫拉的回收利用率是100%，并且有很多公司（例如Ballistic Recycling）專門從事凱夫拉的回收。當凱夫拉被回收后，它被切成3~6毫米的纖維，然后重新紡絲、制漿等并形成新產品。

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