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高性能芳纶纤维纸基材料由芳纶短切纤维和浆粕/沉析纤维混合抄造而成,具有诸多优异性能,在航空航天、国防军工等重要领域有着非常大的应用潜力。然而,芳纶纤维表面活性低,在水中分散效果不佳,导致纸张匀度差,纤维间的结合力小,纸张结构疏松,使得芳纶纸作为结构载体难以发挥芳纶纤维的突出性能,限制了芳纶纸的广泛应用。对位芳纶纳米纤维(PANFs)具有纳米级形态、高比表面积等诸多突出性能,作为增强材料可以显著提高复合材料的性能。DMAc(二甲基乙酰胺)/LiCl溶液是一种良好的溶解体系,可以高效溶解间位芳纶纤维。本论文先利用硅烷偶联剂KH-792对芳纶纤维进行接枝改性,随后分别引入PANFs和DMAc/LiCl体系,提出了三种对芳纶纸进行高效增强从而改善其结构和力学性能的新方法,主要研究内容及重要结果如下:(1)高性能梯度结构纳米芳纶纸基复合材料的增强制备。即通过真空抽滤辅助,运用纳米芳纶纤维的自身结构特点对微米级对位芳纶纸进行再增强,使纸张结构中加载PANFs,并在纸张中呈梯度结构分布。在真空抽滤时往PANFs分散液中加入一定量的DMDAAC溶液使PANFs发生静电絮凝,使得过滤时间由20小时30分钟大幅度减少至1小时10分钟,制得的梯度结构纳米芳纶纸拉伸强度达到43.7 MPa,相比原纸增加了36.7倍,比强度、断裂能相比原纸分别增加了14.1倍和78.0倍。(2)“部分溶解-再生焊接法”制备高性能对位/间位芳纶复合纸。即引入DMAc/LiCl体系溶解间位芳纶,使其被溶解后逐渐填充在纸张结构中,经再生后对纸张中的对位芳纶纤维有更好的包覆效果,并填充和粘接了纸张中的绝大部分孔隙,使得纸张拥有了一定的抗水性能。FT-IR分析结果表明纸张在经过增强后纤维间的氢键结合更强。增强后纸张的干拉伸强度、湿拉伸强度、比强度、层间结合强度、耐折度分别达到76.6 MPa、41.0 MPa、139210 m~2/s~2、1096.3 J/m~2和732次,相比热压原纸分别增加了2.2倍、5.5倍、2.1倍、9.4倍和34.7倍。(3)“部分溶解-再生焊接法”制备高性能微米/纳米芳纶纤维复合纸。即在前述方法的基础上,引入重新部分氢质子化的PANFs至浆料体系中制备高性能微米/纳米芳纶纤维复合纸。研究了PANFs用量对纸张机械性能的影响。结果表明当PANFs的用量为8%时,热压原纸的平均撕裂指数(47.8 mN·m~2/g)和层间结合强度(126.4 J/m~2)均达到最高,相比不含PANFs的纸分别增加了41.6%和19.8%,平均拉伸强度为37.8 MPa,增加了56.7%,仅略小于PANFs用量为10%的纸(39.6 MPa);随后原纸经“部分溶解-再生焊接法”增强后拉伸强度达到78.3 MPa,但撕裂度反而有所降低。本论文所采用的三种增强制备方法都能有效提高芳纶纸的机械性能,所得的芳纶纸在拥有非常高的极限强度和比强度的同时仍然保持了较好的柔韧性,还具有一定的抗水性能,为制备高性能的微纳米芳纶纤维纸基复合材料提供了新的思路。