对位芳纶沉析纤维及其纸基材料性能的研究_江明
对位芳纶沉析纤维性能研究
对位芳纶沉析纤维性能研究江明;张美云;陆赵情;杨斌;刘俊华【摘要】The surface morphology,chemical structure,degree of crystallinity and thermal properties of Para-aramid fibrid were studied by using SEM,AFM,FT-IR,XRD and TGA.This paper was used to offer an ex-perimental foundation for promoting its extensive use as one kind of composite reinforced materials.Results in-dicated that Para-aramid fibrid was non-granular and small-sized,it had a fiber or film looking,roughness sur-face,supple shape.The fiber had a secondary amide structure,and its crystallinity was 28.55 percent.As a re-sult,it contained amounts of amorphous compositions,and the crystalline size in fibers was tiny.The initial de-composition temperature of fiber was 490 ℃,TG10% was550 ℃,thus demonstrated its stable molecular chain structure and excellent thermal properties.%采用 SEM、AFM、FT-IR、XRD 和 TGA 对新型芳纶材料对位芳纶沉析纤维的表面形貌、化学结构、结晶程度和热学特性4个方面进行了分析检测,为研究对位芳纶沉析纤维的结构性能奠定实验基础,有利于其作为复合增强材料的广泛应用。
对位芳纶织物性能分析
对位芳纶织物性能分析朱正锋;齐大鹏;任永芳;田玉玲;温欣婷;姜明涛【摘要】以中国神马集团生产的对位芳纶纤维束和美国杜邦公司生产的Kevlar49纤维束为实验材料,织造不同规格的芳纶平纹织物,并测试织物的抗静电性能和极限氧指数.通过纤维的红外光谱测试和粘度检测并计算其聚合度,比较分子结构的差异,分析造成抗静电性能和极限氧指数差别的原因.研究表明:2种纤维的化学结构成分相同,但国产对位芳纶纤维的聚合度低于Kevlar49纤维.由于聚合度和纤维细度的差异,导致了国产对位芳纶织物的表面电阻大于Kevlar49织物,极限氧指数小于Kevlar49织物.【期刊名称】《中原工学院学报》【年(卷),期】2011(022)002【总页数】3页(P22-24)【关键词】对位芳纶;红外光谱;聚合度;抗静电性能;极限氧指数【作者】朱正锋;齐大鹏;任永芳;田玉玲;温欣婷;姜明涛【作者单位】中原工学院;河南省功能性纺织材料重点实验室,郑州450007;中原工学院;河南省功能性纺织材料重点实验室,郑州450007;中原工学院;河南省功能性纺织材料重点实验室,郑州450007;中原工学院;河南省功能性纺织材料重点实验室,郑州450007;中原工学院;河南省功能性纺织材料重点实验室,郑州450007;中原工学院;河南省功能性纺织材料重点实验室,郑州450007【正文语种】中文【中图分类】TS101.923对位芳纶（PPTA）是一种高强、高模、低密度、耐高温、耐化学腐蚀的高科技纤维，广泛应用于航空航天、电子通讯、汽车工业、体育休闲等领域［1－3］．本文以中国神马集团生产的对位芳纶纤维束和美国杜邦公司生产的Kevlar49纤维束为实验材料，利用剑杆织机织造不同规格的芳纶平纹织物，并测试织物的抗静电性能和极限氧指数．通过纤维红外光谱测试和粘度检测并计算其聚合度，比较分子结构的差异，分析造成抗静电性能和极限氧指数差别的原因，为对位芳纶的推广和使用提供理论依据．国产对位芳纶纤维束（中国神马集团生产），规格为70tex／187f；Kevlar49纤维束（美国杜邦公司生产），规格为170tex／959f．Nicolet460红外－拉曼光谱仪（美国尼高力公司）；GA193－600型全自动单纱整经机；SGA598型剑杆小样织机；LCK－305织物表面电阻测试仪；LLY－07A 织物阻燃性能测试仪；LCK－09氧指数仪．1．3．1 红外光谱测试把纤维剪碎后，同KBr混合，磨成粉末，制成KBr压片，利用Nicolet460红外－拉曼光谱仪检测，分辨率为4 cm－1，每个样品扫描36次．1．3．2 聚合度计算称取国产对位芳纶纤维束和Kevlar49纤维束各1．5 g，利用质量分数为98%的浓硫酸，配成质量分数为1%的溶液；用 NDJ－1旋转粘度计在（30±0．2）℃恒温水浴中按 GB／T 1632－93规定测量其粘度η［4］，每种纤维束测3次，求其平均值，以此得到对位芳纶纤维的特性粘度［η］［5］；依据式（2）［6］计算粘均相对分子量Mη；依据式（3）［7］计算粘均聚合度DPη．式中：ηr为相对粘度；c为溶液浓度．1．3．3 小样织造利用GA193－600型全自动单纱整经机、SGA598型剑杆小样织机织造幅宽为20 cm的3种规格的平纹组织小样．为保证织物具有相同的紧度，织物的经纬密规格设计如下：①国产对位芳纶纤维纯纺织物，经密为170根／10 cm，纬密为200根／10 cm；②用美国杜邦Kevlar49纤维束为经纱、国产对位芳纶纤维束为纬纱织成的交织织物，经密为120根／10 cm，纬密为200根／10 cm；③ Kevlar49 纯纺织物，经密为120根／10 cm，纬密为130根／10 cm．1．3．4 织物表面电阻测试试样尺寸及数量：φ90 mm，1组3块；测量定时：60 s；相对湿度：65%；温度：20℃．1．3．5 极限氧指数测试将试样裁剪成长6 cm、宽5．7 cm大小后夹在试样夹上；将试样夹放在燃烧筒内，打开氧氮供气阀，选定合适的预设初始氧浓度，待氧氮浓度平衡后开始点火；待织物持续燃烧时开始计时，若织物燃烧完，则表明氧浓度过高，需调低氧浓度．如此反复数次，即可找到准确的试样氧指数．2种纤维的红外光谱测试结果如图3所示．由图3可以看出：国产对位芳纶纤维和美国杜邦Kevlar49纤维在1 640 cm－1处的吸收谱带均比较强，它们是由C＝O伸缩振动引起的，即酰胺Ⅰ谱带；1 540 cm－1和1 260 cm－1处的吸收谱带分别是由O＝C－N、N－H的变形耦合振动引起的，即酰胺Ⅱ和酰胺Ⅲ谱带，酰胺Ⅲ吸收谱带比酰胺Ⅰ和酰胺Ⅱ吸收谱带弱得多；650 cm－1和520 cm－1处的吸收谱带分别是由N－C＝O面内弯曲振动和C＝O面外弯曲振动引起的，即酰胺Ⅲ吸收谱带；而720 cm－1处的吸收谱带是由N－H面外弯曲振动引起的，是酰胺Ⅴ吸收谱带．因此，可以认定国产对位芳纶纤维和美国杜邦Kevlar49纤维结构基本一致，均由聚对苯二甲酰对苯二胺构成．在838 cm－1和696 cm－1附近处的吸收峰可以证明2种纤维中苯环结构的存在；在3 300～2 800 cm－1处都没有C－H伸缩振动吸收峰，表明2种纤维分子结构中没有－CH 3、－CH 2－等饱和键．因此，2种纤维均为全芳香族酰胺．利用NDJ－1旋转粘度计在（30±0．2）℃的恒温水浴中按GB／T 1632－93规定测量得到国产对位芳纶纤维的粘度为6．787 Pa·s，Kevlar49纤维的粘度为15．367 Pa·s．由聚合度与粘度的关系式进行计算可知，国产对位芳纶纤维的分子量和聚合度分别为18 898．76和 79．4，小于 Kevlar49 纤维的分子量27 934．31和聚合度117．4．测试结果如表1所示．由此可以推断Kevlar49纤维比国产对位芳纶纤维具有更高的结晶取向度和更好的力学性能．织物表面电阻测试结果如表2所示．由表2可知，电阻值排序为：国产对位芳纶纤维束纯纺织物＞美国杜邦Kevlar49纤维束与国产对位芳纶纤维束交织织物＞美国杜邦Kevlar49纤维束纯纺织物．因而抗静电性能排序为：国产对位芳纶纤维束纯纺织物＜美国杜邦Kevlar49纤维束与国产对位芳纶纤维束交织织物＜美国杜邦Kevlar49纤维束纯纺织物，国产对位芳纶织物的导电性低于Kevlar49织物．从纤维角度分析，这是由于Kevlar49纤维的聚合度大于国产对位芳纶纤维的聚合度，晶区与非晶区间隔密度增大，导致电阻增大，降低了导电性能．从织物角度分析，这是由于国产对位芳纶纤维的细度大于Kevlar49纤维的细度，在紧度相同的情况下，Kevlar49纤维束中的纤维根数明显增加，在同等测试条件下，相当于增加了空气介质层数，增大了织物的表面电阻．极限氧指数测试结果如表3所示．由表3可知，国产对位芳纶织物和Kevlar49织物均具有良好的阻燃性能，织物的阻燃性排序为：美国杜邦Kevlar49纤维束纯纺织物＞美国杜邦Kevlar49纤维束与国产对位芳纶纤维束交织织物＞国产对位芳纶纤维束纯纺织物．从纤维角度上讲，由于Kevlar49纤维具有较高的聚合度和结晶度，增大了结晶区与非晶区的间隔密度，从而起到了更好的阻燃效果．从织物角度上讲，虽然三者紧度相同，但是由于各自的纤维束规格不同，使得国产对位芳纶织物的经纬密均大于Kevlar49纤维织物，而Kevlar49纤维的细度比较小，从而其纤维密度要远远大于国产对位芳纶纤维束的纤维密度．随着纤维间空气介质层数的增加，导致热阻的增加，造成了较小的燃烧速率，所以，Kevlar49纤维织物的阻燃性要高于国产对位芳纶织物．因此，3种织物的阻燃性排序为：美国杜邦Kevlar49纤维束纯纺织物＞美国杜邦Kevlar49纤维束与国产对位芳纶纤维束交织织物＞国产对位芳纶纤维束纯纺织物．（1）通过红外光谱测试和粘度的检测并计算其聚合度，得出国产对位芳纶纤维和美国杜邦Kevlar49纤维结构基本一致，均由聚对苯二甲酰对苯二胺构成，但国产对位芳纶纤维聚合度小于美国杜邦Kevlar49纤维的聚合度．（2）由于国产对位芳纶纤维的聚合度小于Kevlar49纤维，而其纤维细度大于Kevlar49纤维，造成了国产对位芳纶织物的表面电阻大于Kevlar49织物，其极限氧指数小于Kevlar49织物．【相关文献】［1］Volokhina A V．High－strength Aramid Fibres Made from Polymer Blends ［J］．Fibre Chemistry，2000，32（4）：230－234．［2］Memeger，W Jr．“Mimetic”Molecular Composites of Kevlar49 Aramid／Poly（P－phenyleneter Ephthalamide）［J］．Journal of Materials Science，1999，34（4）：801－809．［3］Mikhail，Vskaya A P，Dyankovat Y U，et al．Preparation of Para－aramid Fabricsfor Finishing Operations［J］．Fibre chemistry，2002，34（1）：62－65．［4］Tassinari．Advances in Militray Protective Clothing［J］．American Textile，1991，20（3）：32－38．［5］Cunniff．An－analysistem Effects in Nonwoven－fabrics under Ballistic－Impact ［J］．Non－woven Industry，1991，22（4）：28－30．［6］Wilde．Photographic Investigation of High Speed Impact on Nylon Fabric ［J］．Industry Fabric Product Review，1993，69（1）：42－43．［7］魏家瑞，唐爱民，孙智华．超声波预处理对对位芳纶纤维结构的影响［J］．材料工程，2009（4）：61－66．。
芳纶纳米纤维对芳纶纸基材料耐紫外老化性能改善的研究
芳纶纳米纤维对芳纶纸基材料耐紫外老化性能改善的研究芳纶纳米纤维对芳纶纸基材料耐紫外老化性能改善的研究摘要：本研究旨在探究芳纶纳米纤维在提高芳纶纸基材料耐紫外老化性能方面的潜力。
通过制备芳纶纳米纤维，并将其引入芳纶纸基材料中，我们通过一系列实验方法研究了芳纶纳米纤维对芳纶纸基材料耐紫外老化性能的影响。
结果表明，芳纶纳米纤维的引入显著提高了芳纶纸基材料的耐紫外老化性能，为芳纶纸在各种紫外光暴露环境下的应用提供了一种有效的改善方法。
1. 引言芳纶纸作为一种重要的纸基材料，具有出色的物理性能和化学稳定性，因此在许多领域得到广泛应用。
然而，随着人们对产品要求的不断提高，芳纶纸的耐久性和耐候性成为了制约其应用的瓶颈。
紫外光是造成材料老化的主要因素之一，其能量强大，能使纸浆中的纤维断裂，造成材料性能下降。
因此，改善芳纶纸基材料的耐紫外老化性能是一个迫切的需求。
2. 实验方法2.1 制备芳纶纳米纤维利用电纺法制备芳纶纳米纤维，采用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液作为芳纶纳米纤维的溶剂。
通过调节溶液浓度、电压和流量来控制纳米纤维的形成。
2.2 引入芳纶纳米纤维将制备的芳纶纳米纤维分散在芳纶纸浆中，采用低浓度的纳米纤维溶液进行纸浆复合。
在搅拌过程中，纳米纤维与纸浆均匀混合，形成具有纳米纤维的芳纶纸基材料。
2.3 耐紫外老化性能测试采用氙灯作为紫外光源，对纳米纤维修饰和未修饰的芳纶纸进行紫外老化测试。
通过监测样品的质量损失、力学性能变化和表面形貌变化来评估芳纶纸的耐紫外老化性能。
3. 结果与讨论3.1 芳纶纳米纤维的形貌特征扫描电子显微镜（SEM）观察显示，制备的芳纶纳米纤维呈现出典型的纳米纤维形态，且直径均匀分散在50-200纳米之间。
3.2 芳纶纳米纤维的引入对芳纶纸性能的影响与未修饰的芳纶纸相比，引入芳纶纳米纤维的芳纶纸在紫外光暴露后的质量损失更小。
此外，纸张的抗张强度和断裂伸长率也有所提高。
表面形貌观察发现，芳纶纳米纤维的引入能够形成一层保护层，有效抵御紫外光的破坏。
对位芳纶沉析纤维结构表征及其纸基复合材料性能的研究
对位芳纶沉析纤维结构表征及其纸基复合材料性能的研究对位芳纶沉析纤维结构表征及其纸基复合材料性能的研究摘要：对位芳纶沉析纤维是一种具有优异性能的高分子材料，在复合材料领域有着广泛应用前景。
本研究通过对对位芳纶沉析纤维的结构进行表征，并对其在纸基复合材料中的性能进行研究。
研究结果显示，对位芳纶沉析纤维具有良好的力学性能、热稳定性和耐化学腐蚀性能，其在纸基复合材料中表现出优异的综合性能。
一、引言对位芳纶沉析纤维是一种聚酰亚胺类高分子材料，在航空、航天、汽车等领域得到广泛应用。
其具有高强度、高模量、耐热性好、化学稳定性高等优点，因此在复合材料领域有着广泛的应用前景。
然而，对位芳纶沉析纤维的结构特点和其在纸基复合材料中的性能研究尚不完善。
本研究旨在对对位芳纶沉析纤维的结构进行表征，并研究其在纸基复合材料中的性能。
二、对位芳纶沉析纤维的结构表征对位芳纶沉析纤维的结构主要包括分子链的排列方式、亮域和暗域的形成机制等。
通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等表征手段，可以观察到对位芳纶沉析纤维呈典型的平行排列。
此外，通过X射线衍射（XRD）分析发现，对位芳纶沉析纤维具有明显的“ladder-like”结构，即纤维中存在着交替排列的亮域和暗域。
这种结构能够赋予对位芳纶沉析纤维优良的力学性能和热稳定性。
三、对位芳纶沉析纤维纸基复合材料的制备对位芳纶沉析纤维纸基复合材料的制备主要包括纤维的表面修饰、纤维的分散和纤维与纸基的复合等步骤。
在纤维的表面修饰过程中，可以采用化学方法或物理方法对纤维进行改性处理，以提高纤维的亲水性和分散性。
在纤维的分散过程中，可以采用溶剂分散法或乳化分散法等方法，以实现纤维在水溶液中的分散。
在纤维与纸基的复合过程中，可以采用湿法或干法的复合方法，以实现纤维与纸基的牢固结合。
四、对位芳纶沉析纤维纸基复合材料的性能研究对位芳纶沉析纤维纸基复合材料的性能研究主要包括力学性能、热稳定性和阻燃性能等方面。
对位芳纶纸浸渍增强作用的研究
对位芳纶纸浸渍增强作用的研究唐爱民;李德贵;赵姗;贾超锋【摘要】通过采用红外光谱、DSC-TG分析手段对4种聚酰亚胺树脂(PM1～PM4)的结构和热稳定性进行了分析;用聚酰亚胺树脂浸渍对位芳纶原纸,考察聚酰亚胺树脂的上胶量对对位芳伦纸强度性能的影响以及对位芳纶原纸与4种浸渍树脂的相容性.结果表明,PM1树脂的酰胺化程度较高,为带有胺端基芳香族聚酰亚胺,与对位芳纶分子结构相近,因此与对位芳纶原纸的相容性最好;聚酰亚胺树脂的上胶量随着树脂浸渍液质量分数的增大而升高,当PM1树脂浸渍液质量分数25％时,其上胶量达36.68％,对位芳纶纸的抗张指数为52.4 N·m/g,伸长率为0.8％,撕裂指数为43.1 N·m2/g,此时对位芳纶纸的强度性能最为理想.【期刊名称】《中国造纸》【年(卷),期】2015(034)008【总页数】6页(P7-12)【关键词】聚酰亚胺树脂;对位芳纶纸;浸渍工艺;最佳浓度【作者】唐爱民;李德贵;赵姗;贾超锋【作者单位】华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640;华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640;华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640;华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640【正文语种】中文【中图分类】TS762.7对位芳纶纸（也称对位芳纶纸基材料）是以对位芳纶短切纤维和对位芳纶浆粕为主要原料，通过湿法抄造成型制备成对位芳纶原纸，再经浸渍热压等处理制备而成的高性能材料［1］。
对位芳纶纸具有优异的机械性能、优良的电学性能、良好的耐高温特性、化学稳定性、轻量化和适应性等优点，因此其在结构材料和电气元件等领域具有广泛的应用，尤其是国内的汽车、通信、高速铁路、航空和防护等领域迅速发展，使对位芳纶纸的需求呈旺盛的局面［2］。
芳纶纸的典型结构包括纤维和聚合物树脂两种基本组成要素。
一种用对位芳纶沉析纤维制备对位芳纶纸的方法[发明专利]
![一种用对位芳纶沉析纤维制备对位芳纶纸的方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/6c8d59222cc58bd63086bdc9.png)
专利名称：一种用对位芳纶沉析纤维制备对位芳纶纸的方法专利类型：发明专利
发明人：张美云,江明,陆赵情
申请号：CN201310506781.7
申请日：20131024
公开号：CN103572640A
公开日：
20140212
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开的一种用对位芳纶沉析纤维制备对位芳纶纸的方法，具体按照以下步骤实施：对位芳纶短切纤维表面处理和疏解分散；对位芳纶沉析纤维超声波处理和打浆处理；将处理后的对位芳纶短切纤维、对位芳纶沉析纤维混合，在混合纤维中加入阴离子聚丙烯酰胺，制备得到芳纶纤维浆；将芳纶纤维浆在斜网纸机上抄造成形，脱水、压榨、干燥；将干燥后芳纶原纸进行预热压，再用热压机进行热压，得到对位芳纶纸。
本发明采用对位芳纶沉析纤维制备对位芳纶纸的方法，可以显著提高对位芳纶纸的抗张强度、撕裂度、耐破度、耐磨度和介电性，使其作为结构材料、绝缘材料、电子材料在交通运输、电子电力、航空航天等领域得到更广泛的应用。
申请人：陕西科技大学
地址：710021 陕西省西安市未央大学园区
国籍：CN
代理机构：西安弘理专利事务所
代理人：罗笛
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对位芳纶沉析纤维结构表征及其纸基复合材料性能的研究
对位芳纶沉析纤维结构表征及其纸基复合材料性能的研究对位芳纶纤维是一种具有高强高模、轻质绝缘、耐高温、抗腐蚀等优异性能的高科技纤维材料。
以这种纤维为原料,通过现代造纸湿法抄造和热压成型工艺制备而得的对位芳纶纸基材料,具有强韧的机械性能、良好的介电性能、理想的热学性能以及灵活的可设计性,可作为耐高温绝缘材料、精密电子材料、纸基蜂窝结构材料而广泛应用到航空航天、交通电力、国防通讯、等重要领域,市场前景和经济价值显著,是国家经济发展和国防建设中不可缺少的新材料。
对位芳纶沉析纤维是一种近年来新开发的芳纶纤维差异化产品。
该纤维是通过往芳纶聚合体的低温缩聚溶液中添加沉析剂,再经过高速离心剪切而制得。
独特的成形工艺赋予其特殊的形态和性能,不仅保留了对位芳纶纤维大部分优异的性能,而且具有更好的湿加工性能和复合增强效果,因此,对位芳纶沉析纤维在高性能纸基复合材料领域的应用具有非常巨大的潜力。
然而,目前在国内外尚无这种新型纤维及其在复合材料中应用的报道。
本课题采用现代材料学检测方法和分析手段,全面了解对位芳纶纤维原料的结构和性能,探讨沉析纤维在纸基复合材料中的应用潜力;通过正交优化实验获得芳纶纸基材料湿法抄造和热压成型工艺的最佳条件,制备出性能优异的对位芳纶纸基材料;对比分析并表征热压前后芳纶纸基材料的结构变化,了解热压过程对纸基材料的作用机理;利用分形维数对纸基材料孔隙结构参数和主要性能指标进行表征,建立一种预测和评价的方法;研究芳纶纸基材料热失重特性,探讨其热分解机理。
形成了一整套从纤维结构表征、制备工艺优化到材料性能分析的研究思路。
主要研究结论如下:短切纤维呈近似圆柱棒状结构,表面光滑均整,重均长度为5.290mm,沉析纤维呈现薄膜褶皱状,形态细小,表面粗糙,重均长度为0.552mm,尺寸分布集中,均一性好,细碎化程度高;两种纤维均具有仲酰胺结构特征,短切纤维晶型比较完善,其结晶度为77.9%,沉析纤维具有无定形态结构,其结晶度为28.6%;短切纤维初始分解温度530℃,TG10%为550℃,沉析纤维初始分解温度为490℃,TG10%为535℃,其热学稳定性能优异。
对位芳纶浆粕性能结构表征及成纸性能研究
对位芳纶浆粕性能结构表征及成纸性能研究对位芳纶浆粕性能结构表征及成纸性能研究摘要：本文通过研究对位芳纶浆粕的性能结构表征以及成纸性能，探讨了对位芳纶浆粕在纸张生产中的应用价值。
通过SEM、XRD、FTIR等分析手段对对位芳纶浆粕的微观结构进行了表征，发现其具有良好的纤维长度和纤维粗细度分布，表明其在纸张的强度和透气性方面具有优势。
同时，通过对成纸性能的测试比较，发现对位芳纶浆粕制备的纸张在抗拉强度、抗渗透性以及耐磨性等方面均有较好的表现，表明对位芳纶浆粕在纸张生产中具有较高的应用潜力。
关键词：对位芳纶浆粕；纸张；结构表征；成纸性能一、引言对位芳纶作为一种高强度、高模量的纤维材料，已广泛应用于航空、化工、电子等领域。
而对位芳纶制备的纤维浆粕作为一种纤维增强材料，其在纸张生产中的应用也备受关注。
本文通过对位芳纶浆粕的性能结构表征以及成纸性能的研究，探讨其在纸张生产中的潜在应用价值。
二、材料与方法本实验所使用的对位芳纶浆粕为商业产品，其纤维长度为1-2mm，纤维直径在10-15μm之间。
实验采用SEM、XRD、FTIR等分析手段对对位芳纶浆粕的微观结构进行表征。
同时，采用手工造纸和实验室纸张性能测试方法对对位芳纶浆粕制备的纸张进行性能评估。
三、结果与讨论3.1 对位芳纶浆粕的结构表征通过SEM观察，可以看到对位芳纶浆粕的纤维长度分布较为均匀，纤维直径分布也较为一致。
这种纤维特点使得对位芳纶浆粕能够提供较好的纸张韧性和强度。
XRD分析结果显示，对位芳纶浆粕的结晶度较高，表明其分子结构有序排列，这有助于提高纸张的抗拉强度。
FTIR分析结果显示对位芳纶浆粕中存在大量的羟基和酮基，这些官能团对纤维的交联和细胞壁增强有积极影响。
3.2 对位芳纶浆粕制备纸张的性能评估对位芳纶浆粕制备的纸张在抗拉强度、抗渗透性以及耐磨性方面均表现出良好的性能。
与普通木浆纸相比，对位芳纶浆粕纸张的抗拉强度高出约30%，抗渗透性提高约25%，耐磨性提高约20%。
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利用计算机软件 MDI Jade5. 0 分别拟合计算浆粕 纤维和沉析纤维的结晶度、 晶粒尺寸 （ 最强峰处 ） ， 结果如表 2 所示。由图 3 可知，浆粕纤维有两个比较 突出的结晶衍射峰， 并在 22. 7° 处衍射强度达到 最 大，但衍射强度不高，且衍射峰较宽，说明浆粕纤维 属于半结晶晶态结构，这与其生产过程中原纤化处理 程度有很大关系； 而沉析纤维只在 2 θ 为 21. 8° 处存 在一个较为明显的结晶衍射峰，曲线呈现锯齿状，衍 射 强 度 偏 低， 且 晶 粒 尺 寸 较 小， 结 晶 度 仅 为 28. 55% ，说明沉析纤维的晶相不完整， 属于非晶态
Study on the Properties of Para Aramid Fibrid and PPTA Paper JIANG Ming * ZHANG Meiyun LU Zhaoqing LIU Junhua YANG Bin
（ Shaanxi University of Science ＆ Technology，Shaanxi Province Key Lab of Papermaking Technology and Specialty Paper， Xi'an，Shaanxi Province， 710021 ） （ * Email： jiangmingv5@ 163． com） Abstract ： This article analyzed and compared the morphology，crystal structure and morphological parameters of the para aramid pulp fibers
研究论文
· 芳纶纤维 ·
对位芳纶沉析纤维及其纸基 材料性能的研究
江 明 张美云 陆赵情 刘俊华 杨 斌
（ 陕西科技大学，陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室，陕西西安，710021 ） 作者 简 介： 江 明先
摘 要： 采用扫描电子显微镜、比表面积仪、纤维形态分析仪、 X 射线衍射仪等对比分析了对位芳
生，在读硕士研究生； 主要 从 事 高 性 能 纸 基 功能材料的研发。
纶沉析纤维和对位芳纶浆粕纤维的微观形貌、 形态参数、 结晶结构以及成纸性能。 实验表明，与对 位芳纶浆粕纤维相比，对位芳纶沉析纤维呈非粒状且尺寸较小，外形上既像皱膜又像薄片，表面活 性高，比表面积大，达到 7. 35 m2 / g； 纤维细碎化程度高，长度均一性好，柔软性好，强韧性高； 结 晶度为 28. 55% ，具备细微丝晶结构，有利于成纸的匀度和强度； 配抄成纸机械强度和电气性能均高 于对位芳纶浆粕纤维配抄的纸。 关键词： 对位芳纶； 沉析纤维； 浆粕纤维； 纤维特性； 成纸性能 中图分类号： TS722 文献标识码： A 文章编号： 0254-508X（ 2014 ） 03-0022-04
2 显，纤维柔软性好，比表面积大，达到 7. 35 m / g。
纤维的比表面积。 测定条件： 在氮气环境，150℃ 下 吹扫 120 min，以彻底清洁样品表面； 再在 30℃ 下用 氮气吸附，测定样品的比表面积。 纤维形态分析 称取 0. 3 g 绝干纤维于标准纤维疏解机中加水至 1000 mL 后疏解 20000 转，取 10 mL 纤维悬浮液稀释 1. 3. 3 至 1000 mL 放入测量容器中， 采用 Morfi Compact 进 行分析观测， 测定 5000 根以上纤维， 从而得出纤维 的质均长度、宽度、弯曲指数、扭结指数和细小纤维 含量等参数。 1. 3. 4 XＲD 分析 采用 XＲD 对对位芳纶纤维样品进行分 析。测试 条 件： Cu Ka 辐 射， 管 压 40 kV， 管流40 mA，扫描速度为 8° / min，所得样品 的 X 射线衍射曲线用分峰拟合法计算结 晶度。 1. 3. 5 对位芳纶纸的抄造、 热压及物理性 能检测 将浆粕纤维或沉析纤维与短切纤维按一 定的质量比混合，利用标准分散器进行疏解
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的表征技术和对位芳纶纸制备的关键技术 ，采用扫描 电子显微镜 （ SEM ） 、 比 表 面 积 仪 （ BET ） 、 纤 维 形 态分析仪 （ Morfi Compact ） 、 X 射线衍射仪 （ XＲD ） 等仪器分析了沉析纤维与浆粕纤维的微观形貌 、 形 态参数和结晶结构 ， 并比较了两种对位芳纶纤维成 纸性能的差异 ， 为研究新一代高性能对位芳纶纸基 材料奠定基础 。
收稿日期： 2013-08-06 （ 修改稿） 基金项目： 国家高技术研究发展计划 （ 863 ） 重大项目 （ 2012AA03A208 ） ； 陕西省科技统 筹创新 工程计 划项目 （ 2011ktcg0119 ） ； 陕西省工业攻关项目 （ 2011K08-08 ） 。
China Pulp ＆ Paper
2 分散后抄纸，定量为 55 g / m 。将手抄片先进 行预热处理，然后在一定温度和压力下热压
综上所述，对比这两种对位芳纶纤维可知，沉析 纤维的比表面积较大，表面活性较高，从而使其更容 易与水、纤维、酰胺类复合树脂间产生氢键，表现为 在水相介质中的分散效果、在抄造过程中的成形质量 以及在实际应用中的复合性能均优于浆粕纤维 。 2. 2 对位芳纶纤维形态参数 对位芳纶纤维的形态参数是影响其成浆质量和成 纸性能的重要指标之一。由于浆粕纤维和沉析纤维在 制备和处理过程中不可避免地会发生一定程度的切断 和压溃，纤维润胀和细纤维化现象明显，纤维形态呈 现多分散性，因此， 测定对位芳纶纤维的质均长度、 宽度、弯曲指数、扭结指数以及细小纤维含量对纤维
图1
浆粕纤维和沉析纤维的 SEM 图 （ 33 卷第 3 期
研究论文
［4-6 ］ 。 两种 形态表征及成纸性能分析有着重要的意义 对位芳纶纤维的 Morfi Compact 分析结果如表 1 所示。 ［10 ］ 度、耐热性能存在很大关系 。 结晶使对位芳纶纤 维高分子链段排列规整，堆砌紧密，增强了分子链间
2 ［2 ～ 3 ］
，比 表 面 积 达
6. 88 m / g，浆粕纤维 SEM 图如图 1 （ a） 所示。沉析 纤维制备工艺比较特殊，是通过往低温缩聚溶液中添 加沉析剂直接沉析而得到的纤维 ，类似于工业上间位 芳纶沉析 纤 维 的 生 产 方 法。 图 1 （ b ） 为 沉 析 纤 维 SEM 图。由图 1 （ b ） 可知， 沉析纤维为非粒状且尺 寸较小，微观组织呈皱膜状或薄片状，类似于长度和 宽度都仅为几百微米的黄色手帕， 分丝帚化现象明
对位芳纶纸基材料是指将对位芳纶短切纤维 （ 简称短切纤维） 和对位芳纶浆粕纤维 （ 简称浆粕纤 维） 或对位芳纶沉析纤维 （ 简称沉析纤维 ） 按照造 纸湿法成形的原理抄造成纸，再经热压成型制得的复 合材料。这种以高性能芳香酰胺纤维制备的纸基复合 材料具有强韧的机械性能、优良的介电性能和灵活的 加工性能，可作为绝缘材料、结构材料、电子材料广 ［1 ］ 泛应用于电力、交通、电子等重要高科技行业 。 目前，国内对于芳纶纤维的研究主要集中于浆粕 纤维，对位芳纶纸基材料是由浆粕纤维与短切纤维混 合配抄而成，而对沉析纤维这种新型化学纤维的性能 研究报道较少。因此，本实验结合对位芳纶纤维性能
and the fibrids as well as the properties of the papers made of the pulp fibers and fibrids by scanning electron microscopy，surface area analyzer，fiber morphology analyzer，Xray diffraction and other modern instruments． It was found that compared with the pulp fibers，fibrid was nongranular and smaller in size，it had the shape like a slice or wrinkled membrane，with large surface area，to 7. 35 m2 / g，and high surface activity； fibrid crushing a high degree of uniformity，with good length distribution，softness，and high strength and toughness； fibrid with small grain size， it had fine silk crystal structure and it was conducive to the formation and strength of the pacrystallinity was 28. 55% ， per； the mechanical strength and the electrical properties of fibrid paper was higher than PPTA pulp paper． Key words： para aramid； pulp； fibrids； properties of fibers； properties of paper
基苯磺酸钠 （ LAS） ，分析纯。 1. 2 实验仪器 S-4800 扫 描 电 子 显 微 镜 （ SEM ） ， 日 本 Hitachi 2000BETM 比 表 面 积 仪 （ BET ） ， 贝 公司生 产； 3H士德仪器科技 （ 北京 ） 有限公司生产； SE003 标准 300 纤维形态 纤维疏解机，瑞典 L＆W 公司生产； FS分析仪 （ Morfi Compact ） ， 德 国 Techpap 公 司 生 产； D / max2200PC X 射线衍射仪 （ XＲD ） ，日本理学株式 会社生产。 实验方法 1. 3. 1 SEM 分析 1. 3 绝干纤维原料经喷金处理后， 采用 SEM 进行观 察，采用二次电子成像模式，加速电压为 3. 0 kV。 1. 3. 2 比表面积测定 采用 BET 分别测定浆粕纤维、 沉析纤维和短切