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对位芳纶浆粕纤维的应用研究进展
于安军1,范志平1,靳高岭2,韩郡丰1,潘宏宇1
(中芳特纤股份有限公司,山东东营;
1. 257345
中国化学纤维工业协会,北京)
2. 100027
摘要:对位芳纶浆粕纤维是芳纶长丝的一种差异化产品它保留了长丝的高强度高模量优良
,、、
的热稳定性和化学稳定性同时其本身又具有较大的比表面积这为与基体材料的结合提供了可能性
,,。
本文综述了芳纶浆粕纤维的应用研究进展主要包括其在增强材料摩擦材料密封材料造纸领域的
,、、、
应用等
。
关键词:对位芳纶浆粕纤维应用研究进展
;;
中图分类号:文献标识码:文章编号:
A 1007-9815(2021)02-0062-06
ApplicationResearchProgressofPara-AramidPulpFiber
11211
YUAnjun,FANZhiping,JINGaoling,HANJunfeng,PANHongyu
(.,Ltd.,Dongying257345,Shandong,China;
,Beijing100020,China)
Abstract
:Para-,
highmodulus,excellentthermalstabilityandchemicalstabilityofthefilament,andatthesametimeithasalarge
specificsurfacearea,-
viewstheapplicationresearchprogressofaramidpulpfiberinthefieldsofreinforcementmaterials,frictionmateri-
als,sealingmaterials,andpapermaking,andthefutureapplicationprospectofpara-aramidpulpfiberwasalso
presented.
Keywords
:para-aramidpulpfiber;application;researchprogress
作者简介于安军男硕士研究生工程师主要从事芳纶及制品质量管理及研发相关工作电子邮箱
:(1990—),,,,,:******@。
年
62高科技纤维与应用2021HiTechFiberandApplication
万方数据第期-
.2
AnalyticStudy分析研究
0 引言
对位芳纶纤维是由杜邦公司在年合成
1965,
并于年实现产业化在我国称为芳纶
1972,1414。
对位芳纶浆粕纤维以下简称芳纶浆粕纤维是芳
()图浆粕样品照片
1
纶经多次原纤化处理后得到的一种高度分散的差异
化产品纤维表面呈现毛绒状主纤长度
,,~1 芳纶浆粕纤维的应用
直径微纤长度
,,~,
表面粗糙纤维的轴向尾端呈针尖状[1-3]芳纶
,。
增强材料

,
强度高模量良好的热稳定性和化学稳定性芳纶浆粕纤维表面微纤丛生比表面积较大
、、,,,
良好的耐磨性和高绝缘性与短纤维相比它的与橡胶潜在的接触面较大且由于机械啮合
,,,“”
比表面积更大在2之间从而使其与作用而与橡胶有很强的表面结合力但表面微纤
,7~12m/g,,
基体材料有更大的接触面积且由于机械啮会发生相互缠结造成在橡胶基体中分散性较差
,“”,。
合作用与基体材料有很强的表面结合力[4、5]因此多通过对芳纶浆粕纤维的表面处理和改性或
。
芳纶浆粕纤维表面的氨基含量比芳纶长丝要者是对橡胶基体的改性处理来改善芳纶浆粕纤维
高倍以上使其具有更好的表面活性从而使在基体中的应用
10,,。
其与酰胺类树脂有很好的亲和性也可在浆粕的芳纶浆粕纤维增强橡胶的研究
,
界面与基体形成氢键增强复合效果高强度橡胶基体中的芳纶浆粕纤维微纤上能够附着
,。、
高模量的性质使其在与基体混合过程中不会因剪大量的橡胶分子链起到物理交联点的作用限
,,
切造成长径比的下降同时芳纶浆粕在加工应用制了橡胶大分子的运动同时能够承担应力在
,,。
过程中不会产生石棉纤维具有的环境污染影响橡胶承受外部拉伸作用力时芳纶浆粕纤维可以
、,
人体健康等问题但由于芳纶浆粕纤维表面微纤作为应力承受点减小橡胶大分子的受力从而
。,,
之间的相互缠结很容易造成其在基体材料中的分使其不易被破坏橡胶的拉伸强度和拉断伸长率
,
散不均而影响制品性能因此多通过表面处理和得以提高芳纶浆粕纤维在橡胶基体中获得良好
,。
改性来有效提高芳纶浆粕纤维的表面性能[6-10]的分散是橡胶力学性能得到改善的前提
。。
目前芳纶浆粕纤维的应用研究主要集中于增强美国杜邦公司[11]为了有效改善芳纶浆粕纤维
,
材料摩擦材料密封材料造纸等领域国内在橡胶基体中的分散性开发出了工程化
、、、,,Kevlar
的年使用量约在吨以上弹性体该弹性体与单纯的将芳纶浆粕纤维掺入
1000。。
图分别是中芳特纤股份有限公到橡胶基体中相比芳纶浆粕纤维的微纤充分打
1(a)、(b),
司生产的浆粕样品的显微镜照片和扫描电镜开且不易再缠结作为一种橡胶助剂添加到工程
,
照片
(SEM)。
年
HiTechFiberandApplication2021高科技纤维与应用63
万方数据-第期
茹慧一谣蓝蟊婴掣哪棚娴膀2
分析研究AnalyticStudy
轮胎胎面胶料中可延长轮胎的工作寿命络状结构这促进了纤维与树脂基体间的界面粘
。Park,
等[12]将氧化锌处理的芳纶浆粕纤维结改善了芳纶浆粕纤维与基体的界面结合力
Nam(ZnO),。
加入到天然橡胶中并研究了其在防爆轮胎侧壁插所以其复合材料的机械性能耐热性耐磨性会
、、
层胶中的应用研究表明插层胶的机械性能随得到较好地改善[19-20]
,,。
芳纶浆粕纤维用量份的增加得到明等[21]探究了含芳纶浆粕纤维与辐
(1、2、3)RastegarN
显改善压缩永久变形减小照聚四氟乙烯杂化剂聚酰胺的摩擦材料的协同
,。
等[13]研究了芳纶浆粕纤维和短纤维对天然橡胶的作用刘石等[22]研究了硅烷偶联剂改性
。KH-550
补强效果结果表明芳纶浆粕纤维在复合材料的芳纶浆粕纤维对膨胀阻燃聚丙烯复合材料性能
,:
中表现出一种手风琴效应随着芳纶浆粕纤维用的影响研究表明改性芳纶浆粕纤维的质量分
,。:
量的增加其损耗角和损耗因子逐渐减小数为时其复合材料的拉伸强度为
,。5%,,
国内目前对芳纶浆粕纤维的改性研究较少冲击强度为热稳定性提高侯铁军
。,。
杨波[14]等考察了丁吡胶乳和天然胶乳包覆改性后等[23]研究了芳纶浆粕纤维对酚醛树脂复合材料性
的芳纶浆粕纤维对丁苯橡胶复合材料性能的影响能的影响与石棉增强酚醛树脂复合材料相比
。。,
结果得出纤维与橡胶基体间形成柔性界面界芳纶浆粕纤维酚醛树脂复合材料的力学性能优异
:,,
面粘结性提高复合材料的和定伸应磨损率较低
;100%300%。
力提高复合材料的复数模量保持在较高水平
,。 摩擦材料
王涛等[15]、谢巍等[16]利用多巴胺氧化自聚合的特
性对芳纶浆粕纤维进行表面修饰分别研究了改汽车摩擦材料要求具有稳定的摩擦系数较
,,
性芳纶浆粕纤维对丁腈橡胶氟橡胶氢化丁腈橡低的磨损率无噪声以及在高温高压高速的
、/,、、
胶合金弹性体复合材料力学性能的影响环境下不产生振动在汽车制动摩擦材料中应用
。。
陈翔等[17]研究了预处理芳纶浆粕纤维对丁腈比较广泛的增强纤维有陶瓷纤维有机纤维金
、、
橡胶性能的影响研究表明随着芳纶浆粕用量属纤维等工业用摩擦材料中增强纤维的含量通
。:。
的增大硫化胶的硬度和定伸应力逐渐增常在[24-27]芳纶浆粕纤维保留
,50%5vol%~25vol%。
大剪切储能模量增大与未添加芳纶浆粕纤维了芳纶的高强度高模量等特性同时又具有较
,,、,
的硫化胶相比添加后的硫化胶的热稳定性更好大的比表面积赋予了其良好的吸附性与树脂
,。,,
丁佳伟等[18]研究了未处理芳纶浆粕纤维和表面化基体可以有效地结合
。
学处理芳纶浆粕纤维及其用量对天然橡胶静态力等[28]研究得出芳纶浆粕纤维的加入有效
Kim
学性能伸张疲劳寿命及动态热机械性能的影响改善了摩擦材料的摩擦稳定性同时降低了磨损
,。,
芳纶浆粕纤维增强塑料的研究率等[29]发现与芳纶相比芳纶浆粕纤
。Prosenjit,
芳纶浆粕纤维增强塑料复合材料大多是将芳维的掺入提高了其复合材料的摩擦稳定性
。
纶浆粕纤维改性后添加到塑料基体中混合得到郭客等[30]研究得出酚醛树脂摩擦材料的布
,,
改性后的芳纶浆粕纤维与树脂基体之间可形成网氏硬度随着芳纶浆粕纤维用量的增加而提高当
。
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64高科技纤维与应用2021HiTechFiberandApplication
万方数据第期-
.2
AnalyticStudy分析研究
芳纶浆粕纤维和纳米钛酸钠晶须的含量比在取决于短纤维与浆粕基体界面之间的粘结效力
3∶1。
时摩擦材料的效果最佳摩擦系数稳定在在芳纶纸结构中短切纤维作为骨架材料均匀
,,~,,
磨损率为刘力[31]等通过对芳纶浆粕分散在纸张中决定着纸张的物理结构和机械强
,5%。,
纤维含量对低树脂基刹车片摩擦磨损性能的影响度芳纶浆粕纤维作为填充和黏结材料利用自
;,
机制研究得出芳纶浆粕纤维含量为和时本身比表面积大高度原纤化的特点同时在热
:0%1%、,
主要为扩展性的表面疲劳磨损含量为时主压过程中受热软化通过黏结短切纤维及自身的
,2%,
要为非扩展性的表面疲劳磨损含量为时主黏结作用形成纸张整体力学结构赋予纸张整体
,3%,
要为黏着磨损强度和性能芳纶浆粕纤维纸基材料的应用领域
。。
主要有耐绝缘材料纸基摩擦材料蜂窝增强材
郭辉等[32-33]公开了一种用吡咯单体改性的芳、、
纶浆粕纤维制成的刹车片实验得出该刹车片料等这些材料广泛应用于高温绝缘航空航天
。,,、、
的抗热衰退抗热膨胀性能强且摩擦系数稳定汽车制造交通运输和高性能电子器材等关键
、,,、
领域[37、38]
磨损率低。
。
[39]说明了通过控制芳纶浆粕纤
MerrimanEA
密封材料维的值来调控其电位对于具有高填料和胶
pH,
乳含量的纸的良好成型是非常重要的曹雪鸿
采用芳纶浆粕纤维增强的橡胶复材设计的密。
等[40]对比分析喷射纺丝法进口芳纶浆粕纤维和原
封材料比全橡胶密封材料的力学性能耐高温性
、纤化法自制浆粕纤维配抄纸张的性能得出纯芳纶
能及密封性能均有所提高同时避免了金属油封
,浆粕纤维纸基材料抗张指数前者是后者的倍
在使用过程中出现的生锈腐蚀问题[34]12。
。王腊梅等[41]研究得出芳纶短切纤维和芳纶浆粕
肖风亮等[35]以氯丁橡胶芳纶浆粕纤维作为,
/纤维的加入可以提高芳纶云母复合纸的强度性能
外壳材料氢化丁腈橡胶作为唇口胶制备了复合。
,当芳纶短切纤维与芳纶浆粕纤维的总用量为
油封研究表明胶料与氯丁橡胶芳纶浆粕纤维7%,
,:/且两者的配比为时芳纶云母复合纸的整体
片材有很好的粘合性能复合后胶料的抗焦烧性2∶5,
,性能最佳司景航等[42]通过芳纶浆粕纤维含量对
。
能得到改善刘欣等[36]通过探究芳纶浆粕纤维和
。纸张性能的影响的研究表明芳纶浆粕纤维添加
,
白炭黑用量对制备的丁腈橡胶密封垫材料性能的
量在时纸张的弯曲强度抗张强度和撕裂
10%,、
影响发现芳纶浆粕纤维在其复合材料中分散较
,强度同时达到最大值其弯曲强度为抗
,620mN,
为均匀在芳纶浆粕纤维用量为份白炭黑用
。30,张强度为撕裂强度为
,4038mN。
量为份时密封材料的综合性能最好橡胶混
40,。此外有关学者关于芳纶浆粕纤维在绝缘材
,
炼过程中产生的剪切力能够使芳纶浆粕纤维产生料耐烧蚀材料体育器材中的应用也进行了
、、
取向其复合材料在平行和垂直纤维方向的各向研究
,。
异性表现较为突出
。
2 结束语
造纸领域
芳纶纸基材料的力学性能及其热稳定性主要芳纶浆粕纤维保留了长丝纤维的高强度高
、
年
HiTechFiberandApplication2021高科技纤维与应用65
万方数据-第期
.2
分析研究AnalyticStudy
模量同时具有较大的比表面积在众多领域已材料的性能研究化工新型材料
,,[J].,2019,47(1):
获得应用如航空航天雷达罩摩擦材料密
,、、、83-86.
封材料体育器材等但芳纶浆粕纤维的结晶度李欣平刘锦旗周江沛等浆粕增强丁腈橡胶复合
、。[9],,,.
材料的力学及摩擦学性能合成橡胶工业
较高表面化学活性低与基体材料结合性差[J].,2016,
,,;
同时其微原纤数量众多易于相互缠结在基39(4):308-311.
,,,
王涛秦明林刘静等多巴胺改性对位芳纶浆粕及
体中不易分散通常在使用过程中多需要进行改[10],,,.
,
其增强橡胶复合材料的性能研究塑料工业
性处理[J].,
。
当前国产大部分芳纶浆粕纤维多以长丝等2016,44(3):151-156.
,
外品或回收废料为原料采用切断原纤化工艺[11]TSIMPRISCW,WARTALSKIJ,FERRADINOAG.
,、
制备得到性能较进口产品仍存在一定差距如Compoundingwithpara-aramidfiberengineeredelasto-
,,
何以低成本保证产品的性能稳定是当前国内生产mers[J].RubberWorld,2001,224(1):35-40.
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。
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