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%。
对位芳纶沉析纤维结构分析及其在纸基复合材料中的应用
对位芳纶沉析纤维结构分析及其在纸基复合材料中的应用张美云;王茹楠;陆赵情;江明;苏治平【摘要】对位芳纶沉析纤维是近年来新开发的一种对位芳纶差异化产品，因其具备良好的湿加工性和复合效果，故作为复合增强材料得以广泛应用。
为了解这种新型纤维的本体结构特性以及其在纸基复合材料中的应用情况，本文采用LM 、SEM 等表征了该纤维的表观形貌，通过Morfi Compact分析了其形态参数，并利用FT‐IR、XRD等研究了其结构特性，运用压汞仪、T G‐DSC等探讨了沉析纤维对纸基复合材料性能的影响。
结果表明：相对于浆粕纤维，沉析纤维呈非刚性的皱膜状或薄片状，形态柔顺，质轻且较薄，比表面积较大，在水介质中分散性良好；纤维的长度较小且分布集中，细碎化程度高，有利于提高其复合材料的匀度和强度；纤维具有聚酰胺结构，其氢键结合程度偏低，呈现出明显的无定形态结构；由于沉析纤维独特的形态特性，用其配抄所得纸基复合材料结构紧凑，孔隙较少，机械强度、绝缘性能以及热学稳定性等均有明显提高，说明对位芳纶沉析纤维作为芳纶纸基复合材料具有良好的性能。
%Poly (para‐p henylene terephthalamide) fibrid is a new PPT A differentiated product developed in recent years ,and it can be used as composite reinforcement materials since it has good wet processing and compounding effects .In order to investigate the structure and properties of this new fiber and its application in paper based composite ,LM and SEM were used to characterize its apparent morphology ,Morfi Compact was used to analyze its morpho‐logical parameters ,FT‐IR and XRD were used to study its structuralproperti es ,and the mer‐cury analyzer and TG‐DSC were used to reveal the effects of fibrids on the properties of paper based composites .The resultsshow that fibrids appear like non‐rigid wrinkle film or sheetrelative to pulp ,its morphology is flexible and it has a larger specific surface area as it is light and thin ,besides it has a good dispersibility in an aqueous medium .Fibrid has a smaller length and distributes centralizedly ,and its high degree of fragmentation is conducive to the uniformity and strength of its composite materials .Fibrid has polyamide structure and it has low hydrogen bonding degree and obvious amorphous structure .Due to its unique morpho‐logical characteristics ,PPTA paper based composite which is made of chopped fiber and fibrids has compact structure and less porosity ,besides the mechanical strength ,insulation performance and thermal stability of this kind paper increase obviously ,indicating that fibrids can be used as aramid paper based composite materials with excellent performance .【期刊名称】《陕西科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】7页(P1-6,12)【关键词】对位芳纶纸;对位芳纶沉析纤维;形态分析;结构性能【作者】张美云;王茹楠;陆赵情;江明;苏治平【作者单位】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;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;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;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;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【正文语种】中文【中图分类】TS71+2对位芳纶纤维化学名称叫“聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）纤维”，其高度取向的刚性结构使其具有高强、高模、耐高温和耐化学腐蚀等优良性能［1］.因此，由对位芳纶纤维不同形态的纤维原料抄造的芳纶纸张力学性能优异、稳定性好，故可作为结构材料，并以蜂窝材料和层压板的形式应用于飞机、轮船、汽车等的高刚性次受力结构部件中.此外，它还具有良好的电绝缘性，可作为绝缘材料用于电力、国防通讯等高科技领域［2，3］.对位芳纶纸一直是美国、日本、俄罗斯等发达国家竞相研究的热点.例如，Dupont 公司从最初的间位芳纶NOMEX发展到现在的KEVLAR、KOREX等多品种多系列纸基产品；日本公司也申请了多项关于印刷电路板基材的专利［4］.用于抄造对位芳纶纸的纤维主要是对位芳纶短切/浆粕或者短切/沉析.对位芳纶浆粕纤维是通过将芳纶短切纤维经机械叩解而制得的一种芳纶差异化产品，目前商业化的对位芳纶纸基复合材料均采用浆粕纤维配抄短切纤维的工艺［5，6］.然而，由于浆粕纤维本体结构的特点，导致这类纸基材料的结构疏松、强度偏低，这是限制其工业化连续生产和推广应用的核心难点［7］.在对位芳纶聚合物溶液中加入凝固剂，并采用沉析法可制备出一种新型形态的对位芳纶纤维，即沉析纤维.这种纤维不仅保留了对位芳纶纤维优异的机械性能和电绝缘性，而且相对于芳纶浆粕具有更好的湿加工性能和复合增强效果［8］，因而更适于对位芳纶复合纸的制备.近年来，对位芳纶沉析纤维已经被成功研制出来.但关于对位芳纶纸的研究与应用仍主要集中在对位芳纶短切/浆粕复合纸，而对芳纶沉析纤维在对位芳纶纸基复合材料中进行应用的研究报道却很少.因此，本文通过对比分析浆粕纤维和沉析纤维的表观形貌、形态参数、化学结构和结晶特性等，以了解沉析纤维在复合增强方面所具有的优势；并比较了两种芳纶纤维所配抄制备的纸基材料在结构性能上所存在的差异，从而为这种新型对位芳纶纤维及其在芳纶纸基复合材料中的应用提供参考依据.1.1 实验原料对位芳纶短切纤维和浆粕纤维由国内某化纤公司提供，对位芳纶沉析纤维由国外某化纤公司提供，其中芳纶短切纤维的长度为4～5mm，直径约为12μm，分子量为14～15万；十二烷基苯磺酸钠（LAS），分析纯，中国医药上海化学试剂公司；聚氧化乙烯（PEO），分子量约为300～400万，日本助友精化株式会.1.2 纤维形貌观察（1）光学显微镜LM分析：根据TAPPI标准（T401cm－93），使用赫氏试剂对对位芳纶纤维染色后，在日本产MMDICH－30型多媒体光学显微镜（LM）下观察其纤维形态并拍照.（2）扫描电子显微镜SEM分析：绝干样品经喷金处理后，采用型号为S－4800型的日本日立生产的扫描电子显微镜进行观察.加速电压为3.0 kV，采用二次电子成像模式.1.3 纤维形态分析纤维质量分析仪可以分析测定对位芳纶纤维的长度、宽度、扭结指数、卷曲指数、纤维分布和细小纤维含量等形态参数.本实验采用德国Techpap公司生产的Morfi Compact FS－300进行分析.可采用Kibblewhite公式［9］计算扭结指数，公式为：式（1）中：N为扭结数量；N的下标为扭结角度的范围；L为纤维总长度.细小纤维含量Fc的计算公式为：式（2）中：N为纤维总数；Nf为纤维长度小于200μm的纤维数量.1.4 纤维结构分析（1）FT－IR分析：采用德国Bruker公司生产的VECTOR22型傅立叶变换红外光谱仪（FT－IR）对绝干芳纶纤维样品进行测试.其分辨率为4cm－1，扫描范围为500～4 000cm－1.（2）XRD分析：芳纶纤维的结晶度分析采用日本理学株式会社的D/max2200PC 型X射线衍射仪（XRD）进行.测试条件为：CuKα辐射、管压40 kV、管流40mA、扫描速度为8°/min.采用分峰拟合法计算芳纶纤维结晶度.1.5 纸基材料的制备使用温度为60℃、浓度为1.2×10－3mol/L 的LAS溶液预处理短切纤维30min，洗净烘干后与经PFI磨浆原纤化处理后的浆粕（沉析）纤维混合，浆粕（沉析）/短切质量配比为7∶3，芳纶纸定量为45g/m2；然后，在标准分散器中再加入0.05%g/mL的PEO分散剂溶液，疏解分散后在抄片器上湿法成形；油压干燥后的手抄片芳纶纸在辊式热压机上热压成型，其热压温度为240℃、线压力为116kN/m、辊速为1.5m/min、热压2次.1.6 纸基材料的性能检测（1）采用美国Micromeritics公司的Auto Pore Ⅳ9500型压汞仪（MIP）测试分析芳纶纸的孔隙结构参数.仪器测试参数为：低压阶段初始压力5.00 Psi，最高压力30Psi；高压阶段起始压力30Psi，最大压力33 000Psi；压力对应的孔径测试范围为5.0 nm～1 000μm.（2）芳纶纸基材料经恒温恒湿处理后，根据Tappi标准T410om－01，采用瑞典L＆W公司的SEO64型抗张强度仪测定抗张指数；根据Tappi标准T410om－04，采用美国MIT公司的ProTear撕裂强度测定仪测定撕裂指数；根据美国实验与材料协会标准ASTM D149，采用南京长盛电子有限公司的CS2672D全数显耐压测试仪对耐压强度进行测试.（3）芳纶纸的热学性能测试采用德国NETZSCH STA－409PCA型同步热分析仪（TGDSC）进行，获得其TG和DSC曲线图.测试条件为：N2氛围、温度范围为室温至800℃、升温速率为10℃/min、流速为60～70mL/min.2.1 芳纶纤维的形貌分析芳纶纤维的表观形貌是影响其复合材料产品使用性能的重要因素，主要受相应的制备方法和生产工艺影响［10］.浆粕和沉析纤维的表观形貌观察结果如图1和图2所示.图1为光学显微镜下观察到的浆粕和沉析纤维分散在水介质中的基本形貌.浆粕纤维整体呈细纤状，纤维表面分丝帚化现象明显，外观与木材纤维类似，表面存在呈毛绒状的微细纤维；沉析纤维整体呈飘带状，形态柔顺，吸水性好，质轻且较薄，易于发生卷曲和缠绕，需经一定加工处理后方可适当舒展，纤维柔顺，枝化明显，这使其易于在水悬浮液中相互搭接，均匀分散.图2为对位芳纶纤维干燥形态的SEM图.图2（a）和2（b）为不同分辨率的浆粕纤维SEM图，可以发现浆粕纤维表面毛羽丰富，微纤化现象较为明显，其比表面积为5.28m2/g；图2（c）和2（d）为不同分辨率观察的沉析纤维，可以发现沉析纤维类似一张黄色手帕，具有薄膜状褶皱结构，其长度为0.2 ～1.0mm，纤维轻薄延展性好，比表面积大为7.43 m2/g.综上可知，相对于浆粕，沉析纤维具备更大的比表面积和较高的表面活性，薄膜化结构使其更易于包埋缠结纤维、酰胺类复合树脂，说明这种新型对位芳纶纤维的复合性能较好，有利于其在复合材料领域的广泛应用［11，12］.2.2 芳纶纤维的形态参数芳纶纤维的形态参数是评价其生产质量和复合性能的重要指标［13］.采用纤维质量分析仪可分析测试浆粕和沉析纤维的几何形态特征，其分析对比结果如表1所示.由表1可知，浆粕纤维的重均长度与数均长度有较大差别，说明浆粕长度分布较为分散，这可以从图3中看出来.沉析纤维是由芳纶纺丝原液细流在凝固浴中经高速离心剪切而成，纤维整体呈现细碎分散状.沉析纤维的重均长度为0.479mm，与数均长度接近，且其分布在0.2～1.0mm范围内高达88.3%，说明纤维的长度分布集中，均一性较好，有利于其在复合材料中的整体匀度和强度；沉析纤维的细小纤维含量为68.9%，略高于浆粕纤维，说明沉析细碎化程度较高，具有较大的比表面积，从而端基胺基含量更多，能显著提高与纤维、树脂的亲和性，从而提高了芳纶纸基材料的复合效果［14］.Joutsimo O.和Wathen R.［15］的研究表明，纤维的扭结和卷曲对其纸基材料的机械性能（如抗张指数和撕裂指数）、结构性能（如孔隙率和松厚度）、吸收性等都具有很大影响.纤维的扭结指数间接反映了纤维的均一性和强韧性，沉析纤维的扭结指数较小，这十分有利于其作为增强复合材料［16］；纤维的卷曲是指其平直方向的弯曲，而沉析纤维的卷曲指数较大，是因为其结构较薄、形态柔软，从而能够提高纤维之间的抱合力，且紧密地包裹在其增强材料周围，增加了接触面积，为增强复合材料强度提供了有利条件.2.3 芳纶纤维的化学结构图4为对位芳纶浆粕和沉析纤维的FI－IR吸收光谱图.由图4可以发现，它们的红外峰形非常相似，基团出峰位置接近，这表明两者的化学结构组成一致，且都具有明显的仲酰胺结构.具体以沉析纤维为例，在3 500～3 100cm－1范围内，沉析纤维只存在一个吸收峰（3 429 cm－1），且具有较大强度和宽度的吸收峰，这是由N－H的伸缩振动引起的；1 643cm－1的尖锐吸收峰是由C＝O的伸缩振动引起的，属于酰胺Ⅰ带；1 543cm－1处吸收峰较强，是由N－H的弯曲振动和C－N的伸缩振动耦合引起的吸收谱带，被称为酰胺Ⅱ带；1 310cm－1是C－N伸缩振动引起的吸收谱带，即酰胺Ⅲ带，酰胺Ⅲ带的吸收峰强度比酰胺Ⅱ弱；667cm－1是N－H的面外弯曲振动引起的酰胺谱带；此外，1 514cm－1处为苯环上C＝C骨架伸缩振动的吸收谱带，并且在824cm－1处有苯环的C－H弯曲振动谱带，表明苯环是对位取代.浆粕纤维的红外谱图出峰位置与沉析纤维相似.综合以上分析结果可知，这两种纤维都具有对位芳香酰胺结构.对比两种纤维的红外分析结果，可知沉析纤维在3 300～3 500cm－1区间和1 200～1 600cm－1区间的吸收峰积分面积明显小于浆粕纤维.由于两者的化学结构一致，这种吸收强度的不同很大程度上来源于其物理结构的差异.其原因是：沉析纤维的氢键缔合程度较小，而分子间氢键的减少会促使对位芳纶分子链酰胺基团上的羰基电子云密度升高，进而使得苯环电子云密度降低，其分子基团的极性也随之减弱，而基团极性与吸收峰强度呈现正比例的关系，因此最终表现为沉析纤维的吸收峰强度较小［17］.2.4 芳纶纤维的结晶特性图5为对位芳纶纤维的X射线衍射图.浆粕纤维的聚集态结构存在明显的结晶－非晶有规则排列的两相结构，其在2θ＝20.5°、22.8°、28.8°等处都出现了强度不同的衍射峰，分别对应纤维的（110）、（200）和（211）等晶面.采用Scherrer公式计算浆粕纤维的结晶度和晶体参数，其晶粒尺寸L200为5.0nm、结晶度为58.8%、半峰高宽（Full－Width Half－Maximum，FWHM）为1.615°，结合其衍射峰形图，可说明浆粕纤维的晶型比较完善.与浆粕对比可发现，沉析纤维仅存在一个较为明显的结晶衍射峰，在2θ为21.8°处，其曲线锯齿状更明显，而且衍射强度偏低，经过拟合计算可得其晶粒尺寸为3.0nm、结晶度为28.6%、半峰高宽FWHM为2.669°，表现出了明显的无定形态结构.这种现象与其纤维形态特性有很大关系.由于这种纤维经高速离心剪切作用制备时，纤维易于形成薄膜状，细碎化明显，其结晶结构被破坏，进而导致其结晶度远低于经过液晶纺丝工艺制备的浆粕.此外，已有研究表明［18］沉析纤维还具有独特的细微丝晶结构，这能使其拥有独特的黏结结膜行为和良好的熔融流动性能，在高温高压下更易流动，而且动力体积小，成膜性能好，进而提高了纤维复合材料中基体和增强体的结合强度及物理性能.对位芳纶纸基材料是由不同形态的全芳香聚酰胺纤维原料利用造纸湿法成形技术抄造成纸，再经热压成型工艺制备而成的高性能复合材料.沉析（或浆粕）作为对位芳纶纸的基体，该两种纸的增强体都为短切纤维，因此，这两种纸的结构与性能差异主要受基体的影响.表2为浆粕/短切（芳纶纸I）和沉析/短切（芳纶纸II）复合纸的结构性能参数对比.由表2可知，芳纶纸II的抗张指数、撕裂指数和耐压强度相对于芳纶纸I，分别高出60.8%、62.8%、72.1%，且热学性能更加稳定.这主要是由沉析纤维独特的形态结构所造成的.沉析纤维具有良好的均一性和细碎化程度，纤维的比表面积大，表面暴露的胺基多，表面活性高，进而增加了纸基材料中纤维的分布和纤维间的接触点，高卷曲度增加了纤维间的抱合力，有利于提高芳纶纸的强度；此外，沉析纤维具有的细微丝晶结构使其能够有效地均匀分散并黏结在短切纤维表面，使得芳纶纸的结构更加致密，孔隙率更低，纸张的复合效果更强.两种芳纶纸的表面SEM图如图6所示.其中，增强体短切纤维随机均匀分散于芳纶的三维结构中，起到了主要的承载作用；沉析（浆粕）纤维作为基体，分布并填充在短切纤维之间，在热压过程中沉析（浆粕）纤维产生塑性变形，将短切纤维牢固地镶嵌成一个整体，保持纤维间的相对位置，使纤维能够协同作用，从而起到保护增强体和传递应力的作用.由图6可以看出，相对于芳纶纸II，芳纶纸I的表面较为粗糙，存在较多孔隙，结合表2对位芳纶纸基复合材料的结构性能参数可知，芳纶纸I的厚度较大，其孔隙率为42.45%，孔比表面积达到0.212m2/g，说明芳纶纸I的内部结合力较弱，其原因是：浆粕纤维通过芳纶短切纤维经机械叩解而成，其纤维形态较为挺硬，且结晶程度较高，在高温高压作用下其塑性变形程度较小，纤维之间的结合程度较低；此外，浆粕纤维的形态特征决定了其比表面积较小，表面活性较弱，这进一步降低了芳纶的匀度和强度.结合表2分析发现，对位芳纶短切/沉析复合纸在纸张微观结构以及成纸性能方面均占据明显优势，说明这种新型对位芳纶纤维作为芳纶纸基原材料的应用前景十分广阔，有利于推动高性能对位芳纶纸基复合材料的发展及应用.（1）浆粕纤维呈微纤状，表面毛羽丰富，微纤化现象明显，其比表面积为5.28m2/g，纤维长度分布较为分散；沉析纤维呈皱膜状或薄片状，形态柔软，质轻且较薄，在水介质中分散性较好，比表面积7.43m2/g，纤维的长度均一性和细碎化程度较高，有利于其复合材料的匀度和强度.（2）两种芳纶纤维均具有仲酰胺结构特征，其中浆粕纤维的氢键结合程度较高，其晶型比较完善，表现出结晶－非晶有规则排列的两相结构，其结晶度为58.8%；沉析纤维的结晶度为28.6%，非晶化的成分较多，表现出了明显的无定形态结构. （3）芳纶纤维的形态结构特征对其纸基复合材料的结构性能具有十分重要的影响.相对于浆粕纤维，沉析纤维配抄短切纤维所得芳纶纸在机械强度、电气性能以及热学稳定性等方面均有明显提高.这说明对位芳纶沉析纤维这种新型纤维是一种性能优异的复合增强材料.【相关文献】［1］García J M，García F C，Serna F，et al.High－performance aromatic polyamides ［J］.Progress in Polymer Science，2010，35（5）：623－686.［2］Ehlert G J，Sodano H A.Zinc oxide nanowire interphase for enhanced interfacial strength in lightweight polymer fiber composites［J］.ACS Applied Materials ＆Interfaces，2009，1（8）：1 827－1 833.［3］王厚林，王宜，姚运振，等.芳纶纸结构性能及其对蜂窝力学性能的影响［J］.功能材料，2013，44（15）：2 184－2 187，2 192.［4］Lu Z，Jiang M，Zhang M，et al.Characteristics of poly（pphenylene terephthalaramide）pulps and their effects in aramid paper［J］.Appita Journal，2014，67（4）：316－319.［5］Kirayoglu B，Powell D J.Aramid papers of improved solvent resistance and dimensionally stable laminates made therefrom［P］.U.S.Patent：5910231，1999－06－08.［6］Kirayoglu B，Sullivan W J.Process for preparing strong aromatic polyamide papersof high porosity［P］.U.S.Patent：5223094，1993－06－29.［7］杨斌.对位芳纶浆粕性能结构表征及成纸性能研究［D］.西安：陕西科技大学，2013.［8］Yoon Han Sik.Sgnthesio of fibers by growth－packing［J］.Nature，1987，32（69）：580－582.［9］Zhang S F，Jiang L，Zhang M Y，et al.Characteristics of aramid fiber/fibrids and their properties for sheet making ［J］.Nordic Pulp and Paper Research Journal，2010，25（4）：551－557. with statistical distribution of the fiber orientation［J］.International Journal of Engineering Science，2014，78（5）：48－60.［9］Liu Y.，Chen M.S.，Yao X.M.，et al.Enhancement in dentin collagen′s biologica l stability after proanthocyanidins treatment in clinically relevant time periods［J］.Dental Materials，2013，29（4）：485－492.［10］Morimoto Y，Tanaka R，Takeuchi S.Construction of 3D，layered skin，microsized tissues by using cell beads for cellular function analysis［J］.Advanced Healthcare Materials，2013，2（2）：261－265.［11］Cheng Y.M.，Sun X.，Liao X.P.，et al.Adsorptive recovery of uranium from nuclear fuel industrial wastewater by titanium loaded collagen 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沉析纤维尺寸和含量对间位芳纶纸性能的影响
mail:caokk@ csrzic. com。
影响间位芳纶纸性能的各种因素展开了大量研
究。 张素风等 [8] 研究了热压工艺对间位芳纶纸
收稿日期:2023-11-21; 修改稿收到日期:2024- 02-20。
基金项目:湖南省科技创新团队项目(2021RC4072) 。
∗ 通信联系人。 E-mail:yangjun@ csrzic. com。
水性能不仅直接关系到芳纶纸的生产效率,同时
采用 XRD 对 Z 沉析纤维及 J 沉析纤维制备
与其化学结构、尺寸和形态相关。 从图 4 可以看
出,在 2 种 纯 浆 粕 纸 的 XRD 图 谱 中 仅 在 2θ 为
维的最终滤液量为 890 mL,说明 Z 沉析纤维的保
的纯浆粕纸的结晶行为进行考察。 从图 2 可以看
热性能:称取( 3. 0 ± 0. 5) mg 沉析纤维,使用
热失重分析仪在氮气气氛下测试得到沉析纤维的
1 540 ~ 1 610 cm -1 处为酰胺Ⅱ带,源于 N—H 键
要来自 NH 键面内弯曲振动;1 310 cm -1 处为芳环
上 C—N 键伸缩振动峰;1 076 ~ 1 480 cm -1 处为酰
杂质对间位芳纶纸的绝缘特性的影响,结果表明
离子残留具有饱和效应,芳纶更易吸附阳离子,而
难溶性杂质对离子有助留作用。 但在这些研究
中,有关沉析纤维的尺寸和含量对芳纶纸性能影
响的研究很少。 作者首先对自制的 Z 沉析纤维
的化学结构、热性能、动态滤水性能进行表征,并
短切纤维的黏结作用而使得芳纶纸具有非常好的
上孤立或有连接的面外振动及芳香骨架的面外振
沉析纤维的比表面积,从而提升其在芳纶纸上的
对位芳纶导电纸的制备与性能表征
对位芳纶导电纸的制备与性能表征
汪烨;林燕萍;杨陈
【期刊名称】《河南工程学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2024(36)2
【摘要】利用短切对位芳纶纤维制备对位芳纶原纸,并对原纸进行导电整理制成对位芳纶导电纸。
实验结果表明:芳纶原纸分子结构保持了对位芳纶纤维的分子结构特征,但其结晶度降为57.37%;700℃时,对位芳纶原纸的质量残存率为35%左右,相比短切对位芳纶纤维,其热学性能、结晶度均有所下降;当氧化石墨烯在导电整理剂中的占比为8%时,对位芳纶导电纸表面电阻为200Ω/m^(2)左右,验证了用该工艺制备兼具热学性能与电学性能的对位芳纶导电纸的可行性。
【总页数】4页(P9-12)
【作者】汪烨;林燕萍;杨陈
【作者单位】江西省现代服装工程技术研究中心江西服装学院;常州艺术高等职业学校艺术设计系
【正文语种】中文
【中图分类】TS111.8
【相关文献】
1.对位芳纶沉析纤维对芳纶纸基材料结构和性能的影响
2.混合对位芳纶纤维体系对芳纶纸性能的影响
3.烟台氨纶集团“间位芳纶纸产业化技术”及“对位芳纶中试
技术”通过鉴定4.由对位芳纶废丝短切纤维制备对位芳纶浆粕的方法5.对位芳纶纳米纤维用量对对位芳纶纸结构及性能的影响
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对位芳纶沉析纤维对芳纶纸基材料结构和性能的影响
对位芳纶沉析纤维对芳纶纸基材料结构和性能的影响陆赵情;江明;张美云;宋顺喜;杨斌【摘要】对位芳纶沉析纤维是一种采用物理沉析法制备而得的新型芳纶纤维,为解析这种纤维的形态特征与其芳纶纸基材料(对位芳纶沉析纤维和对位芳纶短切纤维组成)结构和性能之间的相关性,采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)表征了该纤维的表观形貌;通过纤维质量分析仪(Morfi Compact)分析了该纤维的形态参数;利用压汞仪(MIP)测定了芳纶纸基材料的孔隙结构参数;并探讨了对位芳纶沉析纤维对芳纶纸基材料孔隙结构和物理性能的影响.结果表明,对位芳纶沉析纤维呈薄膜褶皱状、形态细小、表面粗糙、易于分散;纤维质均长度为0.479 mm,细小纤维含量为71.9％,尺寸均一性好、细碎化程度高,利于芳纶纸基材料的复合增强;对位芳纶沉析纤维能显著改善芳纶纸基材料的结构,直接影响其机械性能和绝缘性能,最佳含量应为70％左右.【期刊名称】《中国造纸》【年(卷),期】2014(033)008【总页数】5页(P21-25)【关键词】对位芳纶沉析纤维;芳纶纸基材料;孔隙结构;物理性能【作者】陆赵情;江明;张美云;宋顺喜;杨斌【作者单位】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;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;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;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;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【正文语种】中文【中图分类】TS722芳纶纸基材料是一种以对位芳纶沉析纤维和对位芳纶短切纤维为原料，利用现代造纸湿法抄造和热压成型技术制得的片状复合材料。
因其具有强韧的机械性能、良好的介电性能、理想的耐高温性能以及灵活的可设计性，可作为绝缘材料、电子材料、结构材料在航空航天、交通电力、国防军事等特殊领域广泛应用［1］。
芳纶纳米纤维涂布增强间位芳纶纸性能研究
·芳纶纶纸性能研究
作者简介：李卫卫先生， 在读博士研究生；研究 方向：高性能纤维纸基 功能材料。
李卫卫 1 张美云 1，* 杨 斌 1，* 刘佳伟 1 陆赵情 1 江 明 2 侯清中 3
（1. 陕西科技大学轻工科学与工程学院，中国轻工业纸基功能材料重点实验室，轻化工程 国家级实验教学示范中心，陕西西安，710021；2. 烟台民士达特种纸业股份有限公司， 国家芳纶工程技术研究中心，山东烟台，264006；3. 宝鸡科达特种纸业有限责任公司， 陕西宝鸡，722405）
（1. College of Bioresources Chemical and Materials Engineering，China National Light Industry Key Lab of Paper Based Functional Materials，National Demonstration Center for Experimental Light Chemistry Engineering Education，Shaanxi University of Science & Technology，Xi’an，Shaanxi Province，710021；2. Yantai Metastar Special Paper Co. ，Ltd. ，National Engineering Research Center of
对位芳纶纤维云母复合纸及其生产方法[发明专利]
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专利名称：对位芳纶纤维云母复合纸及其生产方法专利类型：发明专利
发明人：王志新,江明,孙静,孙岩磊,鲍卫东,张峻华申请号：CN201510939617.4
申请日：20151216
公开号：CN105568750A
公开日：
20160511
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及对位芳纶纤维云母复合纸及其生产方法，包括对位芳纶短切纤维10～20％，对位芳纶沉析纤维20～40％和云母片40～70％，通过配制质量浓度为1～6％的云母片浆料、质量浓度为0.01～0.05％的对位芳纶短切纤维浆料和质量浓度为0.05～0.5％的对位芳纶沉析纤维浆料混合分散均匀，经湿法抄造成形，干燥后经热压得到对位芳纶纤维云母复合纸，所得复合纸定量低，孔隙率小，具备优异的机械强度，而且在保证云母复合纸机械强度、介电强度的同时，显著提高了其耐高温稳定性，制备步骤简单。
申请人：烟台民士达特种纸业股份有限公司
地址：264006 山东省烟台市经济技术开发区峨眉山路1号内2号
国籍：CN
代理机构：西安通大专利代理有限责任公司
代理人：徐文权
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热压改善对位芳纶纸结构和性能的机理研究
热压改善对位芳纶纸结构和性能的机理研究热压改善对位芳纶纸结构和性能的机理研究摘要：对位芳纶纸是一种具有良好绝缘性能和高温稳定性的工程纸张。
然而，其纤维结构和性能需要进一步改善。
本研究通过热压处理对位芳纶纸，研究热压对其结构和性能的影响，并深入探讨热压改善对位芳纶纸的机理。
1. 引言对位芳纶纸是一种重要的工程纸张材料，具有出色的绝缘性能和高温稳定性，广泛应用于电力设备、电池隔膜等领域。
然而，对位芳纶纸的纤维结构存在较大的改进空间，进一步改善其性能是必要的。
2. 实验方法本研究选取对位芳纶纸作为研究对象，采用热压处理来改善其结构和性能。
首先，将对位芳纶纸样品置于热压机中，施加一定的温度和压力进行处理。
然后，通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）等手段，对热压前后的纤维结构和化学组成进行研究。
此外，还测试了样品的机械强度、热稳定性等性能。
3. 结果与讨论经过热压处理后，对位芳纶纸的纤维结构发生明显改善。
SEM结果显示，热压后的纤维排列更加紧密，出现了更多的纤维交叉连接。
与此同时，FTIR分析发现，热压处理过程中，纤维表面发生了链结构的重组。
这种重组使得对位芳纶纸的化学键更紧密，提高了其热稳定性。
在机械性能方面，热压处理显著提高了对位芳纶纸的强度和韧性。
与未处理样品相比，经过热压处理的对位芳纶纸强度提高了约30％。
这是因为热压处理改善了纤维的结构，减少了纤维之间的孔隙，提高了纤维的接触面积和结合强度。
4. 机理探讨热压改善对位芳纶纸的机理主要包括两个方面。
首先，热压处理使纤维更加紧密排列，增加了纤维之间的接触面积，提高了纤维的结合强度。
其次，热压处理改变了纤维表面的化学键结构，增加了链结构的重组，使纤维之间的连接更加紧密，提高了纤维的热稳定性。
5. 结论本研究通过热压处理对位芳纶纸，探索了热压对其纤维结构和性能的影响，并深入研究了热压改善对位芳纶纸的机理。
结果表明，热压处理能显著改善对位芳纶纸的纤维结构，提高其热稳定性和机械性能。
对位芳纶纸性能研究
对位芳纶纸性能研究
张美云;杨斌;陆赵情;黄睿
【期刊名称】《中国造纸》
【年(卷),期】2012(031)008
【摘要】针对对位芳纶纤维(PPTA)的抄造性能,研究了浆粕纤维与短切纤维的纤维形态、纤维配比以及抄造方式对成纸性能的影响,并添加间位芳纶沉析纤维与PPTA 配抄来探讨对位芳纶纸的性能.实验结果表明,采用层合法成形,PPTA浆粕纤维与短切纤维质量比为7∶3时,成纸性能达最佳值,并且添加沉析纤维可以明显增强对位芳纶纸的机械性能.
【总页数】5页(P23-27)
【作者】张美云;杨斌;陆赵情;黄睿
【作者单位】陕西科技大学造纸工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,陕西西安,710021;陕西科技大学造纸工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,陕西西安,710021;陕西科技大学造纸工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,陕西西安,710021;陕西科技大学造纸工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,陕西西安,710021
【正文语种】中文
【中图分类】TS722;TS753
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5.对位芳纶纸性能与工艺适应性、匹配性研究 [J], 罗玉清;王萌;陆志远;杨进军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
芳纶Ⅲ纸基复合材料的制备与性能研究
芳纶Ⅲ纸基复合材料的制备与性能研究
廖思锽;宋梓至;龙金;王宜;熊志远;胡健
【期刊名称】《中国造纸》
【年(卷),期】2024(43)3
【摘要】以芳纶Ⅲ短切纤维与间位芳纶沉析纤维为原料,使用湿法成形技术,制备芳纶Ⅲ纸基复合材料,研究芳纶Ⅲ短切纤维长度和占比对芳纶Ⅲ纸基复合材料匀度、抗张强度、弹性模量、断裂伸长率、撕裂度的影响规律。
结果表明,在芳纶Ⅲ短切纤维长度6 mm,占比50%时,芳纶Ⅲ纸基复合材料的综合力学性能较好,其中抗张强度为2.66 kN/m,弹性模量为3 136 MPa,断裂伸长率为1.78%,撕裂度为2 912 mN。
纸基复合材料拉伸断裂面因芳纶Ⅲ短切纤维长度和占比的不同而呈现不同的形状。
相比于间位芳纶纸,芳纶Ⅲ纸基复合材料具有更好的高温尺寸稳定性,有望在复合增强领域进一步提升芳纶的应用前景。
【总页数】8页(P9-16)
【作者】廖思锽;宋梓至;龙金;王宜;熊志远;胡健
【作者单位】华南理工大学轻工科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TS761.2
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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
· 22·
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