对位芳纶纤维的动态力学分析

中国造纸学报

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２研究论文：

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对位芳纶纤维的动态力学分析

刘俊华１

张美云１

陆赵情１

刘

俊２

（１．陕西科技大学陕西省制浆造纸重点实验室，陕西西安，７１００２１；

２．西安西电高压开关有限责任公司，陕西西安，７１００１８）

摘要：基于对对位芳纶纤维及对位芳纶纸进行动态力学分析，探究了对位芳纶纤维在一定频率的交变力作用下的应变行为及纸基材料内部分子的运动。研究表明，温度由低到高时，对位芳纶纸基材料经历ｒ玻璃态、高弹态、黏流态３种不同的状态；由于结晶度较高的对位芳纶短切纤维的贡献，配抄纸样的初始储能模量高于纯浆粕纤维；热压可以使芳纶浆粕纤维发生重结晶，提高结晶度，有利于改善纤维的储能模量；通过动态力学温度谱图，可以从微观角度说明抄造芳纶纸用的对位芳纶短切纤维和对位芳纶浆粕纤维的共混性很好。

关键词：对位芳纶纤维；对位芳纶纸；动态力学

中图分类号：‘Ｉ研１；ＴＳ７２２文献标识码：Ａ

文章编号：１０００—６８４２（２０１３）０４一ｏ００１－０４

对位芳纶纤维（包括对位芳纶短切纤维和对位芳纶浆粕纤维）是一类以高强度、高弹性模量、耐热性好为特征的高性能合成纤维…。通过造纸湿法成形工艺制备而成的芳纶纸基材料具有比强度、比刚度高，抗冲击，突出的耐腐蚀和自熄性，良好的高温稳定性和透电磁波性能等特点，广泛应用于航空、航天、国防、电子、通讯、环保、化工和海洋开发等领域旧Ｊ。作为一种高科技的军用纤维，其研制的核心技术一直以来被美国杜邦和日本帝人两大公司垄断。若要突破技术瓶颈、获得性能优良的国产芳纶纸基材料，国内的研究学者必须从机理上深入探讨芳纶纸的性质。芳纶纤维为线性取向和结晶的高分子材料，与结晶态共存的非结晶态部分包含有折叠链的弯曲部分、结晶中的缺陷、大分子的链端以及连接结晶区的不同长度的缚结分子等，链段运动的自由度较大，所以在应力作用下会有能量损耗，表现出黏弹性。３１。动态力学分析是在程序控制温度下，测量物质在振动负荷下的动态模量或力学损耗与温度关系的技术，是用来研究高分子聚集态结构的有效手段。芳纶纤维是一种拟网状交联的结晶结构高聚物，但是有关其凝聚

态结构在高温下的变化报道还较少，因此，本实验从

在一定频率的交变力作用下的应变行为及纸基材料内部分子的运动。

１

实验

１．１材料

对位芳纶短切纤维（以下简称“短切纤维”）和对位芳纶浆粕纤维（以下简称“浆粕纤维”）由国内某化工公司提供。其中，短切纤维的平均长度为５—

６

ｍｍ，浆粕纤维的平均长度为２—３

ｍｍ。

１．２实验方法

１．２．１对位芳纶纸的抄造及热压

按一定比例将２种纤维混合均匀，在德国ＥＲＮ—ｓＴＨＡＡＧＥＢＢＳ．３纸张成形器上抄片，对位芳纶纸定