高性能间位芳纶纤维干湿法纺丝工艺取得阶段性突破

高性能间位芳纶纤维干湿法纺丝工艺取得阶段性突破

近日，时代新材研发的高性能间位芳纶纤维干湿法纺丝工艺取得阶段性突破，原液处理、挤出成型、双向扩散等关键过程控制的稳定实现为高性能间位芳纶纤维的制备奠定了良好的基础。

干湿法纺丝是指纺丝原液从喷丝孔挤出，经过一段空气层后再进入凝固浴，与普通湿法纺丝相比，纺丝速度可提高5～10倍。此种方法结合了湿法纺丝和干法纺丝的优点，既拥有高速纺丝、高浓度纺丝以及高牵伸倍率纺丝等干法纺丝的特点，又保持了可利用控制凝固浴各项参数来调节纤维结构的湿法纺丝工艺，是制备高性能纤维的首选方法。采用该法制得的纤维空洞数目较少，结构较均匀，结晶度、取向度高；同时，皮芯层差异小，截面结构可接近圆形，强度和弹性均有提高。此外，该法制得的纤维体密度高，表面光滑、没有沟槽且内部缺陷少。

间位芳纶纤维因具有质轻、柔软、高强、高光泽、绝缘、阻燃等特点，被广泛应用于电气绝缘、蜂窝材料、阻燃防护、高温过滤等领域。早期商业化的间位芳纶纤维只有美国杜邦公司的Nomex、日本帝人公司的Conex和俄罗斯的Fenilon纤维，而高性能纤维市场基本由美国DuPont和日本Teijin两家控制，其他厂商因技术、品质和规模等原因暂无法和其抗衡。

时代新材已从事间位芳纶研究多年，建设拥有完整的树脂聚合和纤维制备中试线，拥有一批专业从事功能纤维、高性能纤维、特种纤维的研发人员，研究领域涵盖从纤维原料树脂合成、纺丝成型原理及工艺、纺丝设备设计制造到纤维的高性能化、功能化等多个方面。时代新材将继续推进高性能间位芳纶纤维的研发，打破国外企业对高性能间位芳纶纤维市场的垄断。

1. 芳纶纤维板加固原理

芳纶纤维板的加固方式主要是将芳纶纤维板使用结构胶后沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在梁底受拉区，使芳纶纤维板与加固基体形成一个新的复合体，以提高芳纶纤维板与原有钢筋混凝土结构共同受力增大结构的抗裂或抗剪能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。芳纶纤维板和混凝土梁通过粘结层传递剪应力(锚固剪应力) 和粘结正应力(剥离正应力)，以达到共同工作的目的。然而，在使用过程中，芳纶纤维板顶部往往会产生较大的锚固剪应力和剥离正应力，因此，其常见的破坏模式主要有三种: ① 受压区混凝土被压坏相当于混凝土适筋梁破坏梁体所具有的良好延性: ②混凝土粘结面剪切破坏， 即在芳纶纤维板端部应力作用下由于粘结层的剥离强度较低导致芳纶纤维板剥落; ③ 混凝土保护层剥落破坏，这是由于端部混凝土保护层被拉裂产生竖向裂缝，当裂缝延伸到纵向钢筋后， 又沿钢筋产生水平向的剥离裂缝，使芳纶纤维板连同保护层发生剥离破坏。

2. 芳纶纤维板加固技术的应用现状

芳纶纤维板具有高强度、耐久性好、耐酸碱化学腐蚀性能强、抗压抗剪强度大这些优异性能。本应在工业与民用建筑物的梁、板、柱、墙，天路公路桥梁，隧道，烟囱，塔结构等设施的加固补强得到广泛应用。然而粘贴芳纶纤维板材的加固实例不仅少之又少，其在钢筋混凝土梁的抗弯性能研究也是凤毛麟角。在国外，芳纶纤维板的研究与应用虽已趋于成熟，相关学术研究成果较多，而国内对于芳纶纤维板的研究尚刚起步，并且由于芳纶纤维的价格较高，而其力学性能却与碳纤维相近，综上，芳纶纤维板的性价比不如碳纤维板，相关研究成果又少，使得芳纶纤维并未得到广泛的应用。

总结

芳纶纤维板具有优异的力学、物理、化学性，未被广泛用来解决隧道、路面、桥面混凝土结构的腐蚀问题。除了其价格原因，更重要的是芳纶纤维板的实例研究较少。局限了芳纶纤维板的使用。本文认为，一方面应加大芳纶纤维的资源开发，抑制其高昂的价格；另一方面应加大这几方面的研究，为芳纶纤维板在实际工程中的应用奠定坚实的理论基础：

1.粘贴芳纶纤维板， 对弹性受力阶段的刚度效果的改善研究;

2.粘贴芳纶纤维板除了可以防止现有裂缝的扩大补强，是否可以起到改善早期开裂的效果;

3.粘贴芳纶纤维板后，整个加固基体的综合强度问题研究;

4.芳纶纤维板的锚固措施研究，芳纶纤位版的局部薄利文体研究。