芳纶纸报告

第一章芳纶纸概述

一、芳纶纸定义

芳纶纸（又名“聚芳酰胺纤维纸”），以芳纶短纤维和芳纶沉析纤维为造纸原料，斜网抄造湿法成型，再经热压成型制得。

二、芳纶纸的分类

芳纶纸根据用材不同，分为间位芳纶纸和对位芳纶纸。

1、间位芳纶纸：也称间位芳香族聚酰胺纸(简称芳纶纸)，是用纯间位芳纶(聚间苯二甲酰间苯二胺纤维)制成的一种特种纸，具有高强度、低变形、耐高温、耐化学腐蚀、阻燃和优良的电绝缘性能，广泛应用于国防、航空航天、高速列车、电工绝缘等领域，是一种关系国家安全的高科技新材料。

2、对位芳纶纸：是以对位芳纶短纤维（又称芳纶1414）和对位芳纶沉析纤维（芳纶浆粕）为原料，按造纸技术抄造成的纸，再经热压成型制得。

三、间位芳纶纸的特点

1、热稳定性

芳纶纸最重要的特性是长久热稳定性。其可在l 80℃下使用1 0 年以上，使用寿命高于工业用有机耐高温纸。在200℃干热状态下放置1 000h，力学强度仍保持原来的75％；在12O℃湿热状态下放置1 000 h，力学强度仍保持原来的6O％以上；在370℃以上分解出少量CO2、CO和N2气体。

2、阻燃性能

芳纶纸的极限氧指数(LOI)值≥28，是一种阻燃材料，不会在空气中燃烧、熔化或产生

熔滴，而只在极高的温度下(>370℃)才开始分解。

3、电绝缘性

芳纶纸具有优良的电绝缘性能，由于芳纶纸的热稳定性好，其在高温下仍保持良好的电气性能。芳纶纸具有较低的相对介电常数和介质损耗因数，可以使绝缘电场分布更均匀和运行介质损耗更小，是一种良好的环保型绝缘材料。

4、力学性能

芳纶纸是由高强度间位芳纶短切纤维制成的膜状材料，结构致密，表面平滑，柔韧性好，具有良好的抗张和抗撕裂性能。尺寸稳定性好，比强度高，是一种性能优越的非金属蜂窝结构原材料。

5、化学稳定性

芳纶纸的分子是由酰胺桥键互相连接的芳基所构成的线型大分子。在它的晶体中，氢键在两个平面内排列而成氢键的三维结构。由于较强的氢键作用，使之结构稳定，具有优良的耐化学性，能耐大多数高浓的无机酸，对其他大多数化学试剂和有机溶剂十分稳定。

6、耐辐射性

芳纶纸耐β、α和χ射线的辐射性能十分优异。例如在50 kV的χ射线辐射100 h，它的强度保持原来的73％，而此时的涤纶和锦纶产品已经变成粉末；在β射线辐射量积累到1 000 Mrad时，其强度仍基本保持不变。

四、芳纶纸抄造工艺图

五、芳纶纸制造的关键技术

芳纶纸制造过程的关键技术包括：分散流送技术、斜网成形技术、热压技术等。

1、分散流技术

芳纶纤维, 尤其是对位芳纶纤维对水的润湿性较差, 不利于其在水相中的分散。此外, 为得到高强度的纸基材料, 芳纶短纤维必须具有足够的长度,这将使纤维在水介质中易于絮聚缠绕, 并且由于比表面积较大的芳纶浆粕的加人, 更加剧了纤维在水相介质中的絮聚, 给材料抄造成型带来较大的困难。如何选择高效的分散助剂来降低纤维表面的疏水性, 并改善纤维在水相中的絮聚情况成为关键。

2、斜网成形技术

芳纶纤维纸基材料的纸页成形技术在芳纶纤维的纸页成形中, 为提高纤维之间接触界面面积, 使短切纤维之间的粘结强度增大, 加人原纤化的纤条体和浆粕, 这样将使纤维在水介质中的拥挤因子急剧增大, 进而导致纤维分散情况急剧恶化, 提高了纤维成形的难度。为保

证适合成形的拥挤因子, 必须将纤维的浓度降低到较低的程度, 水介质的流量非常巨大。传统的造纸成形技术已不能满足这一要求。因此, 必须采用一种新型的纸基材料成形技术—斜网成形技术。设计出适合该种纤维纸页成形的专用斜网成形器也成为要解决的一个关键问题。

3、热压成形技术

热压是通过高温加压, 提高结合力, 从而提高纸张的机械性能。热压条件必须控制在不会导致短纤维出现过度结晶。压力一般为9.6~9.8MPa, 热压温度为室温一320 ℃。可以根据需要调整温度和压力,对机械性能、电器绝缘性能要求高的纸张需要提高温度和加大压力得到较致密的结构, 如需浸溃树脂, 则选用较低温度和压力, 以得到疏松多孔的纸张结构。

六、主要原料对芳纶纸性能的影响

1、芳纶短切纤维：造纸用的短切纤维细度一般较纺织纤维为小。有关专利介绍制Nomex纸所用纤维细度为1~2D，并认为不宜超过8D，具有较大柔软性和可悬浮能力。也有专利提出不同细度的纤维混合抄纸可以起到很好的效果。

短切纤维的长度对造纸工艺的性能有很大影响。短切纤维不是愈长愈好。纤维过长，不易均匀分散在水中，制浆时容易絮聚，造出的纸匀度下降。纤维在某一适当长度时纸才具有最大抗张强度，纤维过长反而使纸的抗张强度显著降低。另外，纸的抗张强度不但与短切纤维长度有关，还与其细度有关。芳纶短切的长度一般为3~8mm，专利报道Nomex纸的短切纤维长度是6.3mm。

2、沉析纤维：影响芳纶纸抄纸性能和绝缘性能的关键所在，分丝帚化，增加比表面积，以获得纤维间良好的结合性能以及成纸匀度。需具备如下特性:

⑴能单独形成湿纸，其伏辊湿强应不低于0.002g/d，相当于裂断长18m，与植物纤维相似，因而可以在普通纸机上抄造。

⑵湿片烘干后，由于纤维互相交错缠绕而使纸张具有不低于湿强的干强，一般应大于

0.005g/d, 相当于裂断长45m, 使之成为可用的纸张。

⑶具有很大的比表面积，约2~60m2/g，因而具有高度容水能力，在39g/cm2的压力下，每克干料中能保留2g以上的水，使纤维能够悬浮成浆，其叩解度约为40~80o SR。

⑷能与短切纤维互容，形成良好的悬浮液，在纸机上成形，并相互缠结，具有不低于无短切纤维的湿强和更高的干强。

⑸具有一定的粘流温度。在该温度下，纤维表面发生粘熔，可在压力作用下互相粘结，而又保持纤维的原有形态，“自粘”成强度更大的纸张。

⑹使纸具有适当的大小的柔顺性。沉析纤维具有类似于植物纸浆的外形，呈帚条或带片状，横向径长不大于15D，纵向径长约为横向的500倍以上。用筛分法计，在10目网上应留存10% 以下，在200目网上应留存90%以上。

七、芳纶纸的应用

1、绝缘材料：变压器中线圈、绕组层间绝缘材料，绝缘套、部件间、导线及接头用绝缘材料；电机和发电机中线圈绕组、槽间、相间、匝间、线路终端绝缘材料；电缆和导线绝缘、核动力设备的绝缘材料等，代表产品有干式变压器、机车牵引电机、矿山井下电机、微波炉变压器等。

2、用于制作蜂窝芯材：制作成芳纶纸蜂窝芯材结构，具有质量轻、耐冲击、强度高、耐老化等特点，主要用于飞机、导弹、卫星宽频透波材料、大刚性次受力结构部件（机翼、整流罩、机舱内衬板、飞机的门、地板、货舱和隔墙）。

八、芳纶纸市场前景

传统的以植物纤维为原料的各种绝缘纸如快巴纸、牛皮纸等，最大缺点是耐热性差，其最大耐温极限为105℃。当绝缘纸处在高温环境中时，纤维素分子链会逐渐断裂降解，从而使绝缘纸的机械强度急剧下降；吸湿性大，水分不易排出，极易受潮，影响绝缘性能；介质损耗角正切值大，容易老化，满足不了电工设备耐高电压、大容量、耐高温和耐环境因素影响的要求。同时，植物纤维造纸要消耗大量的木材、棉花和麻等。矿物纤维造纸因在开采和造纸过程中粉尘大，对操作工人的健康有影响已停止使用，有的矿物纤维在造纸时需添加胶黏剂，