芳纶纤维表面改性研究

芳纶纤维表面改性研究进展
摘要：分析了芳纶纤维目前存在的问题，综述了芳纶的各种改性技术进展，包括表面涂层、化学改性、物理改性等，并展望了芳纶纤维改性技术的发展前景。

关键词：芳纶纤维；表面改性；表面涂层；化学改性；物理改性Progress in surface modification of
Aramid fibers
Abstract：The present problems of aramid fibers were analyzed，and the progress in the modification of aramid fibers was
reviewed。

The methods of modification include coating，chemical-modification，physical-modification，and so
on。

The trends of development in the modification of aramid fibers were pointed out。

Key words：Aramid fibers；surface modification；coating；chemical-modification；physical-modification
芳纶是目前世界上发展最快的一种高性能化学纤维，它是由美国杜邦公司最先开始研制的。

其聚合物大分子的主链由芳香环和酰胺键构成，且其中至少85%的酰胺键直接键合在芳香环上，每个重复单元的酰胺基中的氮原子和羰基均直接与芳香环中的碳原子相连，并且置换其中一个氢原子的聚合物称为芳香聚酰胺树脂，由它纺成的纤维总称为芳香聚酰胺纤维，我国定名为芳纶[1]。

自20世纪70 年代初，芳纶在美国核潜艇“三叉戟”C4潜地导弹的固体发动机壳体上应用以来，芳纶现在已经被广泛应用在很多行业。

据统计，用于防弹衣、头盔等约占7%~8%；航空航天材料和体育材料约占40%；轮胎和胶带骨架等约占20%；高强绳索等约占13%[2]。

从间位芳香族聚酰胺的结晶结构分析测试可知，从酰胺平面测量得亚苯基环的两面角成30°，这就使得它的结构相当稳定，并且亚苯基-酰胺之间和C-N键旋转的高能垒阻碍了间位芳香族聚酰胺分子链，成为完全伸直链的构象。

它晶体里的氢键作用强烈，使其化学结构稳定，这就赋予间位芳香族聚酰胺纤维优越的耐热性、阻燃性和耐化学腐蚀性。

对位芳香族聚酰胺的结晶结构为假斜方晶系，大分子链在结晶区域是完全伸长的。

NH-O 的角度是160°，这
样的结构大大增加了分子链之间的氢键密度。

所以对位芳香族聚酰胺纤维具有高强度和高模量的突出性能，断裂强度为钢丝的3 倍。

同时该纤维的热稳定性也很好，在150℃温度下收缩率为0，高温下仍能保持较高的强度。

由于间位和对位芳香族聚酰胺纤维特殊的分子结构，导致它们也存在一些问题。

芳纶是刚性分子，分子对称性高，定向程度和结晶度也高，因而横向分子间作用力变弱；另外，分子结构中存在大量的芳香环，不易移动，使其分子间的氢键变弱，横向强度低使得在压缩及剪切力作用下容易产生断裂。

因此，为了充分发挥芳纶优异的力学性能，对芳纶表面进行改性处理，改善芳纶增强复合材料的界面结合状况成为材料学界研究的一个热点。

目前，针对芳纶进行的表面改性技术，主要集中在利用化学反应改善纤维表面组成及结构，或借助物理作用提高芳纶与基体树脂之间的浸润性。

本文在大量文献的基础上，对芳纶纤维的表面改性技术进行综述。

1 表面涂层法
表面涂层法是在芳纶纤维表面涂上柔性树脂，然后与树脂基体复合，有利于芳纶纤维与基体形成良好的粘合界面。

该涂层可以钝化裂纹的扩展，增大纤维的拔出长度，从而增加材料的抗破坏能力。

于是在材料破坏时，由于在涂层上可以使应力释放和纤维拔出引起的能量吸收达到最大，进而提高材料的力学性能。

这类涂层主要是改善材料的韧性，同时提高材料的耐湿热老化性能。

目前用于芳纶的涂层主要是饱和与不饱和脂肪族酯类（如Estapol-7008聚氨酯、SVF-200硅烷等）、RFL（由间苯二酚、甲醛、氢氧化钠、丁吡胶乳、氨水、蒸馏水配制）、HRH（由白碳黑、间苯二酚、六亚甲基四胺、氧化锌、硬脂酸、硫磺、促进剂DM、促进剂TT 配制）、甲基丙烯酰氯化物等。

1998年，西安交通大学宋月贤等用不含有机溶剂的水溶液高活性改性环氧树脂（SJR-2）活化液和预缩合间苯二酚-甲醛树脂（SJR-1）配制的RFL 浸渍液处理芳纶帘线，获得了令人满意的黏合活化效果。

此活性剂不含有机溶剂，工艺简单，可以避免纤维表面未固化的环氧树脂对人体的侵害。

2 化学改性
化学改性方法是利用化学反应，在纤维表面引入可反应的活性基团，从而在与基体复合时发生化学作用产生共价键，增加材料的界面相容性能。

2.1 共聚改性
通过在芳纶分子链中引入具有不同结构的第三单体，在基本保持原有优良性能的前提下，改善芳纶纤维的溶解性、耐疲劳性等性能。

该类方法大多是芳香族二胺和二羧酸与其他物质反应得到结构不同的芳香族二胺和二羧酸，再与芳香族二羧酸和二胺发生反应，制备得到改性的芳纶。

2000年，瑞士Bernhard 等采用取代对苯二胺和二氯对苯二酰共缩聚反应，制备不同的刚性棒状芳香族聚酰胺，其主要晶体结构与对位芳纶类似，不同的是，在热处理中不会发生结构变化，苯/取代的空间位阻和电子效应导致纤维固态结构不同。

2001年，大连理工大学蹇锡高等利用新型二氮杂萘酮与对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二酸共缩聚反应，制得的芳酰胺聚合物易溶于各种非质子极性溶剂，具有良好的耐热性、力学性能和电绝缘性能等。

2006年，台湾Liou 等以4-甲氧基-4′，4″-二羧基三苯胺和各种不同的芳香二胺反应，得到了芳酰胺聚合物，这些化合物在氮气氛围下和460℃以上显示了强的热稳定性，同时具有良好的光电性质，可以从原始的淡黄色变为蓝色。

2006年，上海东华大学陈蕾等采用对苯二甲酰氯、间苯二胺和间苯二甲酰氯共缩聚反应，合成了对苯二甲酰氯（TPC）摩尔分数为0.05~0.15的改性间位芳香族聚酰胺（PMIA）共聚物。

实验结果表明：用TPC 改性PMIA 具有更好的耐热性，而且随着TPC 含量的增加，耐热性更好。

2007年，台湾Liou 等由N，N′-二（4-氨基苯基）- N，N′-二苯基-1，4-苯二胺和一系列不同的芳香二羧酸经磷酸直接缩聚反应，也得到了一系列结构新颖的芳香族聚酰胺，制得的芳酰胺聚合物易溶于有机溶剂，具有好的热稳定性，可以制成透明坚韧的薄膜，在0.65~1.10 V 的电极电压下可以产生光电效应，由原来的淡黄色变为绿色，直至蓝色。

另外，2003 年罗马尼亚Sava 等、2004年台湾Hsiao 等也制备了各种不同性能的芳香族聚酰胺。

2.2 表面刻蚀
表面刻蚀技术是通过化学试剂处理芳纶，引起纤维表面的酰胺键水解，从而破坏纤维表面的结晶状态，使纤维表面粗化。

人们常用酰氯类（甲基丙烯酰氯等）、酸碱类（乙酸酐等）等化学刻蚀剂来处理芳纶。

1989 年，希腊Andreopoulos 等，以及1997年，希腊Tarantili 等采用甲基丙烯酰氯的CCl
溶液对芳纶进行了处理，并研究了表面刻蚀芳纶后，芳纶/ 4
环氧复合材料的力学性能。

经过丙烯酰氯处理后的纤维，一方面，表面粗糙度增加，增大了纤维与基体的啮合，同时除去了弱界面层，增加纤维/基体间的接触面积；另一方面提高了纤维的表面能，使树脂更有效地润湿纤维，因而使改性后的芳纶/环氧复合材料韧性提高8%。

1999年，新加坡Yue采用乙酸酐刻蚀芳纶表面也使界面剪切强度从38 MPa 提高到63 MPa，提高了60%，这主要是乙酸酐的作用使纤维表面氧含量增大，从而增大了纤维与基体表面的润湿与结合。

2005年，西安航天复合材料研究所袁海根等报道了Chazi 等在室温下用质量分数为10 %的氢氧化钠溶液浸泡Kevlar或水煮50 min，就可使纤维表面的酰胺键水解，所生成的羟基和胺基的化学活性比苯环和酰胺键高，可进一步发生新的化学反应。

处理条件下改性芳纶纤维，最优工艺2010年，广西工学院凌新龙等在酸性KMnO
4
质量浓度为5 g/L，处理温度为30 ℃，处理时为：硫酸质量分数10 %，KMnO
4
含量过高，会对纤维强力造成过大的损伤。

采间为35 min。

硫酸浓度或KMnO
4
用高温低浓度长时间处理，可以有效改善芳纶的表面结构，在保证强力的条件下，提高纤维表面粗糙度。

但是这类化学试剂都属于高反应活性的物质，反应速度快，很难控制反应仅仅在纤维表面发生，极易损伤纤维，降低纤维的本体强度，使复合材料的抗拉强度降低。

因而在要求抗拉强度较高的复合材料制品的制备过程中，不宜采用这种处理方法。

2.3 表面接枝
表面接枝技术改性芳纶是化学改性方法中研究最多的技术。

根据接枝官能团位置的不同，可将表面接枝技术分为两大类：一是发生在苯环上的接枝反应；二是取代芳纶表面层分子中酰胺键上的氢的接枝反应。

2.3.1 苯环上的接枝反应
芳纶中与氨基直接相连的苯环的邻-对位具有反应活性，可与某些亲电取代基团发生H 的取代反应。

目前发生在苯环上的反应有2 类：一类是硝化还原反应引入氨基；另一类则是利用氯磺化反应引入氯磺酸基团，以便进一步引入活性基团。

（1）硝化还原反应硝化还原反应是将芳纶浸在硝化介质中，以便在苯环上引入硝基，然后用还原剂将硝基还原成氨基，从而在纤维表面引入了极性基团，促进树脂对纤维的润湿，提高界面粘接性能。

1990年，美国Benrashid 等
研究了不同硝化介质、不同还原试剂处理方法对芳纶的影响。

在反应过程中，可
通过调节HNO
3 浓度控制芳纶表面引入氨基的量。

通过研究发现，以HNO
3
/H
2
SO
4
为硝化试剂，以醋酸酐/醋酸为溶剂，反应温度控制在10~20℃，反应2 h 后，
再以NaBH
4为还原剂，以THF/水为溶剂，以KH
2
PO
3
和Na
2
HPO
4
为催化剂，在室温
下反应3h，在这种条件下处理的芳纶的韧性提高幅度是最大的，且制成的复合材料后界面剪切强度最高达到（56.7±3.1）MPa，比未处理纤维提高了33%。

（2）氯磺化还原反应氯磺化反应是发生在苯环上的另一类取代反应，2005年，西安航天复合材料研究所袁海根等报道了Benrashid 等采用氯磺酸处理Kevlar，通过纤维表面引入氯磺基，进一步转化为引入羟基、羧基、胺基等活性基团，这些极性基团的引入，有助于提高界面粘接性能。

芳纶表面发生的硝化还原反应和氯磺化反应，与其他方法比较，反应速度快，且极易引入其他极性基团，很适于芳纶的改性处理。

但这2 种方法都存在着反应程度难以控制，而且由于苯环位阻的影响使得活性基团引入的数量比较少，如果增强处理剂的浓度和反应时间，将会破坏纤维内部结构，使纤维本体强度降低。

使用该类方法接枝，最主要的问题是如何找到合适的处理剂，并得到最佳处理工艺，在苯环上尽可能引入多的极性基团。

（3）傅-克反应 2010年，西安交通大学Liu 等利用傅-克反应改性芳纶表面。

改性后，芳纶/环氧树脂复合材料的界面剪切强度值提高了50%，材料表面氧/碳比例增加。

结果表明，该改性方式是一种适合工业化连续处理的方法，它不仅显著提高了芳纶增强环氧树脂复合材料的界面结合强度，而且对芳纶纤维内在的拉伸强度几乎没有影响。

纤维表面吸湿能力通过改性也被提高。

2.3.2 基于酰胺的反应
在芳纶的重复单元中，除了与氨基相连的苯环是活性部位外，酰胺基是另外一个可以发生反应的活性部位。

通常酰胺基可以发生水解和酰胺基中N 上氢的取代反应。

（1）水解反应 1999年，泰国Taweechai 等将芳纶水解，使纤维表面产生更多活性氨基，并与马来酸酐和弹性体SEBS 反应，形成MA-g-SEBS 接枝物，使复合材料的拉伸强度、界面粘附性能提高。

1999年，哈尔滨工业大学龙军等采用稀氢氧化钾溶液对F-12纤维表面进行处理，将-COOK 基团引入到F-12 纤
维表面，作为环氧氯丙烷接枝的引发剂，然后采用环氧氯丙烷（ECP）对F-12 纤维表面进行接枝改性。

改性后的F-12/环氧复合材料的层间剪切强度从55.0 MPa 提高到63.3 MPa。

2007年，北京化工大学王杨等采用不同浓度的磷酸水溶液对芳纶纤维进行表面处理，并对不同处理条件下芳纶纤维的单丝强度、表面性质及其环氧树脂复合材料的界面性能进行了分析和测试。

结果表明：质量分数为20%的磷酸溶液处理的芳纶纤维，纤维表面含氧官能团含量最高；继续提高磷酸溶液的浓度，含氧官能团含量下降，纤维表面趋于平整，单丝强度上升。

用质量分数为20%的磷酸溶液处理芳纶纤维，纤维/环氧树脂基复合材料的层间剪切强度达到62 MPa，界面剪切强度提高18%，是一种简单有效的表面处理方法。

该处理方法的不利之处在于，芳纶结构中酰胺基大多被苯环结构所包围，只有很少的一部分裸露在外面，一般都非常难水解，所以选择合适的处理条件，使芳纶仅仅表面发生水解且水解度控制适当，是该类方法的研究重点。

（2）氨基氢的取代反应由于酰胺基都是被苯环分子所包围，位阻很大，所以反应的活性很低，这就要求处理剂的活性必须比较强。

目前常用的方法主要有2种：一种是使用异氰酸酯取代酰胺键上的活泼氢，从而引入高活性的异氰酸酯基团（NCO），再与水反应，将异氰酸酯基团转变成氨基；另一种是应用金属化反应，将二甲基亚砜（DMSO）与氢化钠（NaH）反应生成的二甲基亚砜钠盐加到芳纶中，使钠取代酰胺键上的活泼氢，然后再与具有特定结构的卤代烃反应，将活性官能团接枝到纤维表面。

1989年，美国Penn 等利用对位芳纶与二异氰酸酯反应，在纤维表面接枝上己胺，改性后材料的粘接性能提高主要是由于界面附近基体的模量提高以及界面处起始裂纹的尺寸降低而引起的。

并且在其后的研究中发现，当接枝在纤维分子
链上时，可显著提高材料的界面强度，芳纶表面接枝上[（CH
2）
6
NHCONH]
2
-（CH2）
6NH
2
时可使界面剪切强度提高43%，接枝六异氰酸酯可使界面剪切强度提高65%。

1991 年，西北工业大学雷渭媛等采用金属化方法对Kevlar-49进行表面处理，发现经过这种方法处理后纤维/树脂的界面粘结强度有了较大程度的提高。

1999年，泰国Anongnuch 等将芳纶放入NaH 的二甲亚砜溶液改性后，与烷基溴化物接枝，降低了纤维的氢键作用和界面极性，使纤维表面变得粗糙，提高了芳纶与聚合物的界面粘附性及材料的拉伸性能。

2002年，英国Day等将芳纶与1，6-
己二异氰酸酯进行接枝后，制成环氧复合材料，应变由1.30%增加到2.25%，最大层间剪切压力达到44 MPa。

2002年，台湾Lin将芳纶用溴刻蚀，在NaH 的二甲亚砜溶液中金属化后，分别与溴乙酸、表氯醇进行接枝。

刻蚀后纤维表面变粗糙，接枝后纤维与环氧基体的界面粘附性增加，层间剥离强度分别达到28.45 MPa 和27.43 MPa，分别提高了12%和8%。

总的来说，化学改性效果显著，可以改善复合材料的韧性，提高材料的界面剪切性能，但是这种方法仅适用于处理少量纤维，还不利于在连续制备复合材料中使用，并且利用硝化还原、氯磺化反应等化学改性技术的反应速度很快，不易控制，很难保证化学反应仅在纤维表面发生，极易损伤纤维，使材料的拉伸性能降低。

目前只适合于理论研究，很难实现连续工业化生产。

2.4 氟气改性处理
该方法处理的原理是氟气具有高度的化学活性，氟是一种双原子分子的化学元素，有极强的化学活性，即使在常温下也存在脱离分子的氟自由基。

当与芳纶接触后，氟自由基与芳纶纤维表面的氢原子反应生成共价键合的氟化氢或与空气中存在的氧反应形成具有化学粘合作用的氧形式。

2001年，北京橡胶工业研究设计院高称意用氟气处理芳纶时，将氟气先制成体积分数为0.1的与氮气的混合气体并充入箱体结构的处理器内，再用空气稀释至含氟体积分数0.01~0.03，并使处理器内稍稍呈负压状态。

将纤维束丝以一定的速度通过处理器，处理后的芳纶束丝应立即用黑色聚乙烯薄膜密封。

然后经捻线、织布成为白坯织物，再采用传统的RFL 浸渍液浸渍处理即成为成品芳纶骨架材料。

氟气体浓度越高，处理速度越慢，浸渍后芳纶的粘合性能越好，但对耐疲劳性能的影响恰恰相反。

2007年，印度Maity等利用氟刻蚀剂对芳纶进行处理，发现经过氟化作用后的纤维表面明显变得粗糙，纤维表面的粘合面积得到了大幅度增加，同时还发现纤维的结晶度和分解温度均有所提高，从而明显改善了复合材料的力学性能和热性能。

2008年，印度Maity使用元素氟直接氟化改性处理Twaron 纤维，然后用不同质量比的改性和未改性Twaron 纤维分别与聚丙烯共混，通过测试拉伸强度表征力学性能。

与Twaron纤维共混的聚丙烯力学性能显著提高，同时氟化Twaron 纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能比未氟化Twaron 纤维增强复合材料的更好，氟化Twaron 纤维增强聚丙烯复合材料的
结晶度和结晶温度、熔解温度均被提高。

2.5 稀土改性处理
稀土改性剂的改性机理主要是：第一，稀土元素同芳纶表面的含氧基团产生配位化学反应，将改性剂中的活性基团引到芳纶表面，增加纤维表面的活性基团浓度，提高纤维的表面化学活性；第二，稀土元素吸附在芳纶纤维表面，可以作为活性中心，在芳纶纤维和环氧树脂基体之间通过配位键形成界面连接。

2005 年，上海交通大学的吴炬等采用稀土改性剂RES（主要成分为LaCl
3
、
乙醇、NH
4
Cl 等）和环氧氯丙烷（ECP）对F-12 芳纶纤维表面进行接枝改性处理发现：改性后纤维与环氧基体的界面结合力大大提高了，从而也提高了复合材料的层间剪切强度，在稀土改性剂的质量分数为0.5 %时，复合材料的层间剪切强度达到最高值；经RES 处理的F-12 纤维P 环氧复合材料的拉伸强度相对于未处理的F-12 纤维/环氧复合材料提高了8.6 %。

2004到2006年，Wu等采用稀土改性剂对芳纶表面改性后，材料拉伸强度提高13.5%，层间剪切强度提高12.5%，界面剪切强度由22.6 MPa 提高到30.2 MPa，获得了优异的力学性能。

但稀土含量过多，会在纤维表面形成稀土的盐晶，成为杂质，从而影响芳纶纤维与环氧树脂之间的界面粘附性。

3物理改性
3.1 等离子表面改性
等离子表面改性是物理改性中常用的一种方式，是利用等离子体引发高聚物的自由基反应进行的。

当物质的温度从低到高变化时，物质将逐次经历固体、液体和气体3种状态，当温度进一步升高时，气体中的原子、分子将出现电离状态，形成电子、离子组成的体系，这种由大量带电粒子（有时还有中性粒子）组成的体系便是等离子体。

根据电子温度和离子温度的不同关系，它又可以分为高温等离子体和低温等离子体2种。

1994年，台湾Sheu等利用NH
3、O
2
、H
2
O 对Kevlar49 进行等离子改性，以
此来提高其与环氧树脂的粘结性能。

实验得出：聚酰胺纤维/环氧树脂的界面剪切强度显著提高了43%~83%。

1999年，美国Ooij等采用氩气对芳纶纤维进行等离子处理后，利用等离子聚合技术，制备等离子聚合物薄膜，使纤维粘附性有很大提高。

沉积等离子薄膜，可以在纤维表面引入多种官能团，当纤维与基体复合
时，基体与这些官能团发生交联反应，使材料的性能有很大提高。

2006年，湖
、空气低温等离子体对芳纶表面进行处理，研究了等离子体南大学蒋向等采用H
2
表面改性后芳纶性能的变化。

结果表明：经低温等离子体处理后纤维表面张力增大，由46.0 mN/m增加到63.2 mN/m；表面极性增强，极性分数由58.0%提高到69.9%，而纤维单丝断裂强度未有明显变化。

2008年，四川大学习敏等介质阻挡放电（DBD）空气等离子体，选择不同放电强度及处理时间对芳纶纤维进行连续动态处理。

结果表明：经DBD等离子体处理后芳纶表面粗糙度有较大提高，浸润性显著提高，且纤维表面C元素质量分数下降超过5%，O元素质量分数约上升8%；芳纶表面粗糙度、浸润性及含氧基团量均随放电强度和处理时间的增加而提高。

2008 年，上海东华大学Chen等常压下用等离子体处理三维芳纶无纺布，结果表明：等离子处理的织物最外表面层纤维的表面粗糙程度、化学键接、吸湿能力和粘结性能均有明显提高，从表面到最内层，纤维处理效果逐渐减弱。

在第三层，纤维的性质保持近似相同。

另外，三点弯曲试验证明，等离子体处理后，三维芳纶复合材料的抗弯曲强度增加11%，弯曲模量增加12%。

这些试验说明，如果织物厚度少于 4 层，通过织物直接等离子体处理而不是纤维等离子体处理，复合材料的力学性能可以提高。

2008年，大连理工大学Wang等用氧等离子体改性聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA），发现等离子刻蚀和氧化反应处理后的芳纶表面有新的极性基团O-C=O形成，表面粗糙程度增加，表面形态发生变化，同时纤维表面吸湿能力和自由能提高。

3.2 γ射线辐射方法
利用γ射线对芳纶进行表面接枝以及纤维内部微纤交联反应，从而提高纤维本体强度及其润湿性的方法，是近年来一种新型的改进技术。

这种方法不需催化剂或引发剂，可在常温下进行反应，是很有发展前途的一种改性技术。

γ射线辐照处理芳纶主要发生2种作用：一是辐照交联，利用γ射线辐照引发光化学自由基反应，使纤维的皮层与芯层之间发生交联反应，提高纤维的横向抗拉强度；另一种方法是辐照接枝，利用γ射线促进芳纶与表面涂覆物发生自由基反应，增加纤维表面极性基团的数量，从而提高芳纶的润湿性、粘附性，改善界面状况。

若在γ辐照过程中将纤维放入一定单体的溶液环境中，还可将某些单体接枝到纤维表面，在界面形成较强的化学键合，并且由于接枝使纤维表面能升高，物理镶
嵌作用也相应地得到加强，所以γ射线辐照接枝技术可以提高芳纶增强复合材料
的力学性能。

2000年，沈阳化工学院邱军等对Apmoc纤维进行γ射线辐射，处理（500 kGy）后的复丝拉伸强度提高8.2%、横向拉伸强度提高16.1%，并且γ射线处理后Apmoc 纤维复合材料的拉伸断口比较齐整，微纤劈裂现象减少。

这说明辐射使Apmoc 纤维本身发生了辐射交联反应，微纤之间产生了化学键，增加了分子间作用力。

2002年，哈尔滨工业大学刘丽等报道了前苏联采用γ射线辐照技术对芳纶表面
和空气气氛下，进行了改性处理。

2007年，哈尔滨工业大学Zhang等分别在N
2
利用Co60对芳纶纤维进行γ辐射，改性后的芳纶与环氧基体复合后，层间剪切强度由60.59MPa 分别提高至71.3 MPa 和70.1 MPa，分别增长17.7%和15.8%。

2007年，哈尔滨工业大学Zhang等分别在氮气和空气氛围下用Co60γ射线改性芳纶表面，结果表明，芳纶/环氧复合材料的层间剪切强度值分别提高17.7%和15.8%，纤维表面氧/碳比例增加，芳纶表面的粗糙程度和吸湿能力都有所加强，提高了表面自由能，同时单纤维内在的抗拉伸强度保持稳定不变。

2008年，哈尔滨工业大学Zhang等用Co60γ射线辐射接枝改性Armos 芳纶纤维，处理（500kGy）后，Armos纤维/环氧树脂复合材料层间剪切强度提高25.4%，实验证明纤维的表面增加了含氧极性官能团，表面变粗糙，有新的化学键产生，同时纤维表面的吸湿能力在处理后也被增加。

3.3 紫外线辐射改性
2006年，浙江理工大学Zhang等报道了在模拟的太阳紫外可见光照射下，Twaron2000对位芳纶力学和结构性质的变化。

研究结果表明：在紫外可见光照射后，纤维的力学性质显著下降。

原因是在空气中，光诱导链的断裂和末端基团氧化，严重损伤了纤维的表面和缺陷地区。

紫外可见光辐射引起的纤维表面刻蚀和晶体沿纤维轴方向长度的缩短是纤维力学性质变差的主要原因。

2006年，日本Ghosh等研究了氧气和真空紫外辐射对高模芳纶纤维力学性质的协调影响。

对单纤维做拉伸测试，发现同时暴露在氧气和真空紫外线中的纤维的拉伸强度和杨氏模量均明显下降，相反，仅仅暴露在紫外线下的纤维却无明显变化，这是由于
氧气导致了纤维中氨基的氧化分解。

2007年，东华大学Xing等报道了用纳米TiO
2包覆的芳纶纤维对紫外可见光的稳定性，发现在逐渐延长光老化辐射时间条件下，。