芳綸紙基復合材料是指將芳綸短纖維及芳綸漿粕按造紙技術抄造成紙，再經熱壓成形制得的復合材料（結構如圖1）。芳綸短纖維提供機械強度，芳綸漿粕提供介電質強度并作為纖維之間的粘結材料。與無紡布成形方式比較，造紙方法可以任意地將多種纖維原料復合在一起，纖維在材料中的排列方式可靈活調整，且分布均勻。該材料首先由杜邦公司研制成功，主要產品有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，用在火控雷達天線罩、敵我識別器透波窗口、紅外透波窗口等飛機和導彈的零部件中。

    圖1 芳綸紙基材料結構

　　芳綸紙性能

　　1、機械性能強韌：高拉伸及撕裂強度，耐磨性良好，并具有彈性和柔韌性，可再加工；

　　2、電介質強度優良：不添加其他樹脂可承受1840 kV/mm的短時間電應力；

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

　　4、化學穩定：耐強酸、強堿及絕大多數溶劑，防蟲、防霉變；

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

　　6、對潮濕環境不敏感、抗輻射能力強（800MEGARADS的離子輻射8次，仍保持機械強度和電介質強度）；

　　7、阻燃且高溫分解時無毒。

　　研究前沿

　　芳綸紙蜂窩夾層結構復合材料是機械強度優異且減重的理想材料，對于航空航天交通運輸領域十分重要。而紙張的結構和性能對蜂窩的力學性能有重要影響。間位芳綸紙表面呈膜狀，結構緊密，而對位芳綸紙結構相對疏松，浸漬樹脂可以進入紙張內部。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。對應相同規格蜂窩，對位芳綸紙的Est值明顯高于間位芳綸紙，蜂窩的壓縮和剪切模量也較高，對位芳綸紙蜂窩的壓縮和剪切強度也都高于間位芳綸紙蜂窩。

　　芳綸紙基復合材料國產化的幾項重點技術

　　1、合成纖維的分散、流送技術

　　為了保證材料有足夠的機械強度，芳綸短纖維必須具有足夠的長度。由于纖維在水介質中易絮聚纏繞，給抄造造成較大困難，另外芳綸纖維對水介質的潤濕性也較差，影響纖維在水介質中的分散。而且合成纖維的長度要求比傳統的植物纖維長，在漿池、泵和管道等流送設備中如果遇上旋渦就會纏繞絮聚。因此芳綸纖維在水介質中的分散絮聚特性及相應的纖維分散技術是芳綸紙基復合材料國產化的一項重要研究內容。

　　2、斜網成形技術

　　采用斜網成形可以有效地防止用長網成形時可能出現的“后浪追前浪”現象，以及用圓網成形時出現的不均勻現象，使得芳綸纖維可以均勻地抄造成紙。

　　3、熱壓技術

　　在纖維抄造成形之后熱壓技術成為最關鍵的一個環節。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材料性能的影響相互牽制。以杜邦Nomex紙與國產芳綸紙為例（如圖4所示），國產芳綸紙在熱壓成形后，纖維出現彎曲變形，從截面照片中看出，國產芳綸紙的漿粕沒有均勻地分布在纖維中間，而是遷移到表面。這些都說明，在熱壓工藝上，對于溫度、時間、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難關，有待攻破。

    圖4 杜邦Nomex紙與國產芳綸紙的電鏡對比

　　應用前景

　　航空航天——飛機、導彈、衛星寬頻透波材料，做成蜂窩狀后可用于制造大剛性次受力結構部件（如機翼、整流罩、機艙內襯板、飛機門、地板、天花板、貨艙和隔墻等）；

　　工業——發電機、馬達、變壓器絕緣材料，模壓、熱壓、空壓、空調設備隔熱材料，造紙壓光輥等；

　　汽車、戰車——火花塞、耐高溫軟管等熱防護材料，發動機隔熱材料，輻射軟管阻燃材料；

　　交通——用在船舶、汽車、飛機等交通工具上減輕重量，且使結構強度提高37倍，而質量只增加6%；

　　電子——鏗離子電池匯流條、微波爐、照相制版、激光打印等設備相關零部件；

　　過濾——用在耐高溫、腐蝕等特殊環境。

　　參考文獻

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

　　2、王厚林，王宜，姚運振等。芳綸紙結構性能及其對蜂窩力學性能的影響。功能材料，2013, 44 （15）：2184-2192.