芳纶纸基复合材料是指将芳纶短纤维及芳纶浆粕按造纸技术抄造成纸，再经热压成形制得的复合材料（结构如图1）。芳纶短纤维提供机械强度，芳纶浆粕提供介电质强度并作为纤维之间的粘结材料。与无纺布成形方式比较，造纸方法可以任意地将多种纤维原料复合在一起，纤维在材料中的排列方式可灵活调整，且分布均匀。该材料首先由杜邦公司研制成功，主要产品有NOMEX和KEVLAR两大系列。起初，NOMEX纸基材料主要用于军事，特别是宽频高透波率材料，用在火控雷达天线罩、敌我识别器透波窗口、红外透波窗口等飞机和导弹的零部件中。

  图1 芳纶纸基材料结构

　　芳纶纸性能

　　1、机械性能强韧：高拉伸及撕裂强度，耐磨性良好，并具有弹性和柔韧性，可再加工；

　　2、电介质强度优良：不添加其他树脂可承受1840 kV/mm的短时间电应力；

　　3、耐高温性能良好：220℃放置10年，材料仍能保持良好机械性能和电性能；

　　4、化学稳定：耐强酸、强碱及绝大多数溶剂，防虫、防霉变；

　　5、能适应所有油漆、胶粘剂、变压器油、润滑油、制冷剂（-196℃的拉伸强度比室温高）；

　　6、对潮湿环境不敏感、抗辐射能力强（800MEGARADS的离子辐射8次，仍保持机械强度和电介质强度）；

　　7、阻燃且高温分解时无毒。

　　研究前沿

　　芳纶纸蜂窝夹层结构复合材料是机械强度优异且减重的理想材料，对于航空航天交通运输领域十分重要。而纸张的结构和性能对蜂窝的力学性能有重要影响。间位芳纶纸表面呈膜状，结构紧密，而对位芳纶纸结构相对疏松，浸渍树脂可以进入纸张内部。影响芳纶纸蜂窝模量最重要的纸张性能是浸渍树脂后纸张模量与厚度的乘积，即Est值。对应相同规格蜂窝，对位芳纶纸的Est值明显高于间位芳纶纸，蜂窝的压缩和剪切模量也较高，对位芳纶纸蜂窝的压缩和剪切强度也都高于间位芳纶纸蜂窝。

　　芳纶纸基复合材料国产化的几项重点技术

　　1、合成纤维的分散、流送技术

　　为了保证材料有足够的机械强度，芳纶短纤维必须具有足够的长度。由于纤维在水介质中易絮聚缠绕，给抄造造成较大困难，另外芳纶纤维对水介质的润湿性也较差，影响纤维在水介质中的分散。而且合成纤维的长度要求比传统的植物纤维长，在浆池、泵和管道等流送设备中如果遇上旋涡就会缠绕絮聚。因此芳纶纤维在水介质中的分散絮聚特性及相应的纤维分散技术是芳纶纸基复合材料国产化的一项重要研究内容。

　　2、斜网成形技术

　　采用斜网成形可以有效地防止用长网成形时可能出现的“后浪追前浪”现象，以及用圆网成形时出现的不均匀现象，使得芳纶纤维可以均匀地抄造成纸。

　　3、热压技术

　　在纤维抄造成形之后热压技术成为最关键的一个环节。纤维几何形状尺寸、芳纶纤维和芳纶浆粕组成、热压工艺、纤维在材料中的排列等因素对材料性能的影响相互牵制。以杜邦Nomex纸与国产芳纶纸为例（如图4所示），国产芳纶纸在热压成形后，纤维出现弯曲变形，从截面照片中看出，国产芳纶纸的浆粕没有均匀地分布在纤维中间，而是迁移到表面。这些都说明，在热压工艺上，对于温度、时间、压力的控制，以及纤维和浆粕的配比和尺寸都尚有许多技术难关，有待攻破。

  图4 杜邦Nomex纸与国产芳纶纸的电镜对比

　　应用前景

　　航空航天——飞机、导弹、卫星宽频透波材料，做成蜂窝状后可用于制造大刚性次受力结构部件（如机翼、整流罩、机舱内衬板、飞机门、地板、天花板、货舱和隔墙等）；

　　工业——发电机、马达、变压器绝缘材料，模压、热压、空压、空调设备隔热材料，造纸压光辊等；

　　汽车、战车——火花塞、耐高温软管等热防护材料，发动机隔热材料，辐射软管阻燃材料；

　　交通——用在船舶、汽车、飞机等交通工具上减轻重量，且使结构强度提高37倍，而质量只增加6%；

　　电子——铿离子电池汇流条、微波炉、照相制版、激光打印等设备相关零部件；

　　过滤——用在耐高温、腐蚀等特殊环境。

　　参考文献

　　1、胡健，王宜，曾靖山等。 芳纶纸基复合材料的研究进展。 中国造纸，2004, 23（1）：49-52.

　　2、王厚林，王宜，姚运振等。芳纶纸结构性能及其对蜂窝力学性能的影响。功能材料，2013, 44 （15）：2184-2192.