芳綸紙基復(fù)合材料是指將芳綸短纖維及芳綸漿粕按造紙技術(shù)抄造成紙，再經(jīng)熱壓成形制得的復(fù)合材料（結(jié)構(gòu)如圖1）。芳綸短纖維提供機(jī)械強(qiáng)度，芳綸漿粕提供介電質(zhì)強(qiáng)度并作為纖維之間的粘結(jié)材料。與無(wú)紡布成形方式比較，造紙方法可以任意地將多種纖維原料復(fù)合在一起，纖維在材料中的排列方式可靈活調(diào)整，且分布均勻。該材料首先由杜邦公司研制成功，主要產(chǎn)品有NOMEX和KEVLAR兩大系列。起初，NOMEX紙基材料主要用于軍事，特別是寬頻高透波率材料，用在火控雷達(dá)天線罩、敵我識(shí)別器透波窗口、紅外透波窗口等飛機(jī)和導(dǎo)彈的零部件中。

    圖1 芳綸紙基材料結(jié)構(gòu)

　　芳綸紙性能

　　1、機(jī)械性能強(qiáng)韌：高拉伸及撕裂強(qiáng)度，耐磨性良好，并具有彈性和柔韌性，可再加工；

　　2、電介質(zhì)強(qiáng)度優(yōu)良：不添加其他樹脂可承受1840 kV/mm的短時(shí)間電應(yīng)力；

　　3、耐高溫性能良好：220℃放置10年，材料仍能保持良好機(jī)械性能和電性能；

　　4、化學(xué)穩(wěn)定：耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及絕大多數(shù)溶劑，防蟲、防霉變；

　　5、能適應(yīng)所有油漆、膠粘劑、變壓器油、潤(rùn)滑油、制冷劑（-196℃的拉伸強(qiáng)度比室溫高）；

　　6、對(duì)潮濕環(huán)境不敏感、抗輻射能力強(qiáng)（800MEGARADS的離子輻射8次，仍保持機(jī)械強(qiáng)度和電介質(zhì)強(qiáng)度）；

　　7、阻燃且高溫分解時(shí)無(wú)毒。

　　研究前沿

　　芳綸紙蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異且減重的理想材料，對(duì)于航空航天交通運(yùn)輸領(lǐng)域十分重要。而紙張的結(jié)構(gòu)和性能對(duì)蜂窩的力學(xué)性能有重要影響。間位芳綸紙表面呈膜狀，結(jié)構(gòu)緊密，而對(duì)位芳綸紙結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松，浸漬樹脂可以進(jìn)入紙張內(nèi)部。影響芳綸紙蜂窩模量最重要的紙張性能是浸漬樹脂后紙張模量與厚度的乘積，即Est值。對(duì)應(yīng)相同規(guī)格蜂窩，對(duì)位芳綸紙的Est值明顯高于間位芳綸紙，蜂窩的壓縮和剪切模量也較高，對(duì)位芳綸紙蜂窩的壓縮和剪切強(qiáng)度也都高于間位芳綸紙蜂窩。

　　芳綸紙基復(fù)合材料國(guó)產(chǎn)化的幾項(xiàng)重點(diǎn)技術(shù)

　　1、合成纖維的分散、流送技術(shù)

　　為了保證材料有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，芳綸短纖維必須具有足夠的長(zhǎng)度。由于纖維在水介質(zhì)中易絮聚纏繞，給抄造造成較大困難，另外芳綸纖維對(duì)水介質(zhì)的潤(rùn)濕性也較差，影響纖維在水介質(zhì)中的分散。而且合成纖維的長(zhǎng)度要求比傳統(tǒng)的植物纖維長(zhǎng)，在漿池、泵和管道等流送設(shè)備中如果遇上旋渦就會(huì)纏繞絮聚。因此芳綸纖維在水介質(zhì)中的分散絮聚特性及相應(yīng)的纖維分散技術(shù)是芳綸紙基復(fù)合材料國(guó)產(chǎn)化的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。

　　2、斜網(wǎng)成形技術(shù)

　　采用斜網(wǎng)成形可以有效地防止用長(zhǎng)網(wǎng)成形時(shí)可能出現(xiàn)的“后浪追前浪”現(xiàn)象，以及用圓網(wǎng)成形時(shí)出現(xiàn)的不均勻現(xiàn)象，使得芳綸纖維可以均勻地抄造成紙。

　　3、熱壓技術(shù)

　　在纖維抄造成形之后熱壓技術(shù)成為最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。纖維幾何形狀尺寸、芳綸纖維和芳綸漿粕組成、熱壓工藝、纖維在材料中的排列等因素對(duì)材料性能的影響相互牽制。以杜邦Nomex紙與國(guó)產(chǎn)芳綸紙為例（如圖4所示），國(guó)產(chǎn)芳綸紙?jiān)跓釅撼尚魏螅w維出現(xiàn)彎曲變形，從截面照片中看出，國(guó)產(chǎn)芳綸紙的漿粕沒(méi)有均勻地分布在纖維中間，而是遷移到表面。這些都說(shuō)明，在熱壓工藝上，對(duì)于溫度、時(shí)間、壓力的控制，以及纖維和漿粕的配比和尺寸都尚有許多技術(shù)難關(guān)，有待攻破。

    圖4 杜邦Nomex紙與國(guó)產(chǎn)芳綸紙的電鏡對(duì)比

　　應(yīng)用前景

　　航空航天——飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星寬頻透波材料，做成蜂窩狀后可用于制造大剛性次受力結(jié)構(gòu)部件（如機(jī)翼、整流罩、機(jī)艙內(nèi)襯板、飛機(jī)門、地板、天花板、貨艙和隔墻等）；

　　工業(yè)——發(fā)電機(jī)、馬達(dá)、變壓器絕緣材料，模壓、熱壓、空壓、空調(diào)設(shè)備隔熱材料，造紙壓光輥等；

　　汽車、戰(zhàn)車——火花塞、耐高溫軟管等熱防護(hù)材料，發(fā)動(dòng)機(jī)隔熱材料，輻射軟管阻燃材料；

　　交通——用在船舶、汽車、飛機(jī)等交通工具上減輕重量，且使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提高37倍，而質(zhì)量只增加6%；

　　電子——鏗離子電池匯流條、微波爐、照相制版、激光打印等設(shè)備相關(guān)零部件；

　　過(guò)濾——用在耐高溫、腐蝕等特殊環(huán)境。

　　參考文獻(xiàn)

　　1、胡健，王宜，曾靖山等。 芳綸紙基復(fù)合材料的研究進(jìn)展。 中國(guó)造紙，2004, 23（1）：49-52.

　　2、王厚林，王宜，姚運(yùn)振等。芳綸紙結(jié)構(gòu)性能及其對(duì)蜂窩力學(xué)性能的影響。功能材料，2013, 44 （15）：2184-2192.