芳纶纸蜂窝的应用
商用级芳纶蜂窝： • 主要应用对强度和刚度有着高要求的场合。如船体的外壳，内壁，家具；列车内饰，家具； 陆基雷达；快速部署式掩体；陆上交通工具等。
航太级芳纶蜂窝： • 现代商业飞机的多处内板使用Nomex®蜂窝结构，包括地板，侧板，行李架，天花板，隔板， 厨房和厕所。 • 用Nomex®蜂窝制作而成的航天飞机货舱门具有重量轻，强度高，刚度高 独特性能。 Nomex®也可以用来制成航天飞机的外壳和储物箱。 • 用Nomex®制成的飞机外部蜂窝板可用于整流罩，尾翼，襟翼，副翼，盖板，舱门，外翼， 扰流板，进气管道，缝翼，翼端，引擎罩，外挂架和雷达天线罩等。 • 直九（直升机）：目前国内蜂窝夹层结构用量最大的机种之一，由Nomex蜂窝组成的夹层构 件共计280多个，单机Nomex蜂窝用量260平方米，占整机80%的覆盖面积。面板材料包括碳 纤维，高强玻璃纤维，凯夫拉纤维，铝合金。 国内长春 客车厂阿尔斯通动车组（CRH5），正在使用芳纶纸蜂窝作为高速列车夹层结构材料。
Tensile Strength / N/mm2
50 40 30 20 10 0 100 120 140 160 Press / bar
热压温度的影响趋势
Tensile Strength / N/mm2
40 39 38 37 36 35 1.5 2 2.5 3 Speed r/min
热压压力的影响趋势
Tensile Strength / N/mm2
44 40 36 32 28 1 2 3 4 Pressed Time / Time
41
热压转速的影响趋势
热压次数的影响趋势
成纸热压工艺参数
• 温度与压力成为影响芳纶热压纸机械强度最主要的因素。 • 辊速2m/min，压力140bar，温度240℃，热压次数3次。
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未经压光处理，是NOMEX®T410纸的前身，其厚度为0.13~0.58mm，比重为0.3，电气及机械性能 相对较低。此产品多应用于电机相绝缘及变压器线圈绝缘，此处对产品的厚度及适应性要求较高， T411亦比较易渗透饱和。
T418/T419 在制纸过程中添加50%的云母，其厚度为0.08~0.36mm。有更强的绝缘耐压性能及更耐电晕，可应 用于电机电线及线圈的绝缘，变压器接地及层间绝缘。 T418是经压光制品，固有介电强度高。T419是未经压光，厚度有0.18及0.33mm，应用于适应性和 饱和性要求高的用途。
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杜邦芳纶绝缘纸的分类
• • • 凡是需要电气绝缘的地方，通常就能见到NOMEX® 芳香族聚酰胺产品。它具有独特而恰当的性能平 衡，多年来被广泛用于变压器、电机、发电机以及其它电气设备以提高电气绝缘的可靠性。 NOMEX®材料系列有多种型号适合不同的应用要求 NOMEX®绝缘纸
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T410
是NOMEX®纸的原型，广泛应用于大多数电力设备，其厚度为0.05～0.76mm，比重为0.7～0.2，由 于经过压光处理，其固有介电强度，机械特性，柔韧性和弹性都很高。 NOMEX®T410几乎可用于所 有已知的片状绝缘。 T411
芳纶纸简介
原料——芳纶纤维：
• 芳纶的全称为 “芳香族聚酰胺纤维”，我 国称为芳纶。芳纶纤维工业化的产品主要 有两种 ：芳纶1313 (全称为聚问苯 二甲酞 问苯二胺纤维 ，英文简称PM I)和芳纶1414。 是一种高模量、高强度、耐磨损、低电导 率 、尺寸稳定、密度为钢丝1／4的轻质增 强和耐高温材料， 常被作为制备高性能复 合材料的增强物质。
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芳纶蜂窝纸的优点
• 耐高温，因此可在200℃以上的温度下进行热压罐成形； •密度范围广，从24-160千克／立方米，可满足不同的容量结构要 求； •具有极高的剪切强度，尤其与泡沫芯材相比，更适合在轻质结构中使用； •高韧性，与其他蜂窝芯材相比，抗损性能高； •阻燃，低烟，低毒性（符合航空最严格的阻燃和烟毒标准）； •优异的蠕变和疲劳性能，可在要求严苛的应用中长期使用； •极高的湿强度，可在高湿度环境中使用；易于加工，降低生产成本； •耐腐蚀，这在芯材要接触碳纤维增强板材的应用中尤为重要，因为碳纤面层与 铝总会形成电位差，产生电化学腐蚀。当芯材与层面之间出现密封开裂，芯材会 接触水分或者其他腐蚀性介质。这方面，Nomex®蜂窝也表现出优异的耐腐性； •出众的隔热隔音性，相对于金属和玻璃纤维材料而言，在相同的重量下有更好 的隔热和隔音性能，更舒适和节能环保； •易成型加工，和金属蜂窝相比，Nomex®蜂窝可弯曲，加工更方便，操作更便捷。
芳纶纸性能的改善
• 在分散剂中加入亲水性高分子PEO 作为主要的助剂 • (1) PEO最佳用量为0．1 2％ ，芳纶纤维纸的主要指 标拉伸强度值为35．1 6 N ／ra m 2。比不用PEO 时 增加了32．1％。产生了很好的作用效果； • (2) PEO 最佳用量为0. 1 2％ ，芳纶纤维纸的主要介 电性能耐压强度达到最大值为 1 9．59 kV ／m m 2， 而且耐压强度的增幅也最大； • (3)PEO 用量不宜过高 ； • (4) PEO 作用机理是使浆料悬浮液的黏度上升：另外 • 纤维之间的运动轨迹也相对变得简单：纤维的运动 速度也下降：降低了纤维之间的摩擦等 。
抄造
• 沉析纤维和短切纤维（3-5mm）配比为3:2
• PEO用量在0.12% • 先分散短切纤维，然后再加入沉析纤维分 散 • 耐压强度主要是由纤维本身性质决定，造 纸工艺对其影响不大。
热压工艺和机理研究-对成纸强度的影响
Tensile Strength / N/mm2
200 220 240 260 42 41 40 39 38 37 36 35 34 T打 浆
• 芳纶短切纤维：离解纤维束（3-5mm） • 芳纶沉析纤维：分丝帚化，增加比表面积， 以获得纤维间良好的结合性能以及成纸匀度
短切纤维
沉析纤维（打浆前）
沉析纤维（打浆后）
纤维分散
• 机械处理：采取较高强度和较长分散时间
• 化学改性：增加OH、-NH等活性基团，来增 大纤维亲水性； • 分散剂：添加多元化学助剂，如PAM、PEO、 SA等，减小纤维絮聚程度，增强芳纶纤维 悬浮体系稳定性。 • 物理方法：超声波、低温等离子体处理。
芳纶纸的分类
• 间位芳纶纸分别应用在电气绝缘和蜂窝结构领域，国内市场大多数使用杜邦 的ＮＯＭＥＸ纸，尽管国内的烟台美士达（烟台氨纶）、上海圣欧集团实现 了间位芳纶的工业化生产，他们的间位芳纶纸生产线已经实现了产业化，但 是他们的绝缘纸、蜂窝纸与ＮＯＭＥＸ纸的性能比较，总体上虽然相接近， 但还存在一些差距， 如表面光洁平滑程度、纸页致密度、产品稳定性和均 匀性、强度和模量上都还需要进一步提高， 当然国产纸也有一些地理和价 格方面的优势。 高性能芳纶纸是目前世界上耐高温、绝缘纸中发展最快的特种化学纤维纸。 它不但具有优良的物理机械性能，还具有较好的热稳定性、阻燃性、电绝缘 性和耐辐射性，是航空、航天、国防、电子、通讯、环保、化工和海洋开发 等领域中的重要基础材料。 芳纶纸的质量对它的后续加工影响很大，对芳纶纸复合材料的质量起着根本 性的影响。芳纶纸的质量
原纸
热压温度240℃
热压温度260℃
热压光成纸机理
热压前纸页Z向
热压后纸页Z向
芳纶纸的热轧工艺和设备
• 不 同型号的N 0 M E X 纸 ，有不 同的热轧工艺 ， 芳纶原纸只有经过热轧后 ，致密度才能提高， 力学性能、电绝缘性可大幅上升。热轧机国内 还不会生产，温度要求高、机械精度要求高、 辊筒材质要求高 ，对机械制造企业来说是一 个技术障碍，需要攻关克服。 国产芳纶浆粕和芳纶纸已经取得一些技术上 突破 ，但还要在产品的规模化上、技术成熟 度上 、产品质量上以及市场 占有率上多下功 夫 ，使之稳定健康的发展。
芳纶纸的抄造工艺：
• 纸浆纤维的主要成分为短切纤维和沉析纤维，成纸中短切纤维纵横交 替紊乱散布于纸页中，起增强作用，使纸具有较高抗张强度和抗撕性 能，但不易进行湿法抄造，是影响造纸工艺性能的主要因素；沉析纤 维可单独成纸，赋予纸页以纸的通性，并提高成纸的介电性能，是影 响芳纶纸抄纸性能和绝缘性能的关键所在。 • 沉析纤维的打浆度一般控制在45～50。SR，与打浆后的短切纤维按照 一定的比例(1．3～1．5)混合后进行配抄，由于浆料中纤维较长，在 流送成形过程中极易絮聚，因此上网浓度较低，控制在0．03％～ 0．08％。芳纶短切纤维具有强烈的疏水性，在水中不易分散，并且 浆料中的纤维较长，使得芳纶纤维在水中极易产生絮聚，从而影响成 纸匀度和物理性能。 • 实验证明，PEO(聚氧化乙烯)是聚烯烃合成纤维的最佳分散剂，为此在 浆料中加入适量的PEO作为分散剂来稳定浆水分散体系，使纸页中纤 维分布均匀，从而提高纸张的质量和性能。
•
芳纶纸蜂窝通常用拉伸扩展形成。在芳纶纸上用胶水印上胶合线，切割片材 并层层堆叠，热压、固化后，拉伸到所需大小的单元，树脂浸渍，烘干固化， 把蜂窝块片切成厚度合适的片材，就得到需要复合加工的蜂窝芯材。
芳纶绝缘纸的应用
• 芳纶绝缘纸主要用于：变压器中线圈、绕组层间绝缘材料，绝缘 套、部件间、导线及接头用绝缘材料；电机和发电机中线圈绕组、 槽间、相间、匝间、线路终端绝缘材料；电缆和导线绝缘、核动 力设备的绝缘材料等，代表产品有干式变压器、机车牵引电机、 矿山 井下电机、微波炉变压器等。 • 2012年我国干式变压器产量在18607.19万千伏安，是世界上干式 变压器产销量最大的国家之一，其中以20~30%为浸渍式干式变压 器。干式变压器现已被广泛用于电站、工厂、医院等几乎所有电 气上。有关资料介绍，干变（浸渍式）用绝缘纸用量为0.1Kg纸 /kVA，每年需Nomex纸约3700吨。
2009年那时专家的一些预测
近 年来全 球范 围 内的需 求量增 长过快 等原 因，间位芳纶纸的供应更趋紧张。国内从2002年 的6 80 t、200 3年 的850 t，迅速增加到200 7年的 2 000 t，业 内专家预测我国间位芳纶纸需求量的 增长速度将超过20 ％，到2O 1 2年将达4 000 t，成 为世界最大的间位芳纶纸市场 ，全球间位芳纶纸 需求量到 20 12年可达到21 000 t，可见市场容量相 当大 。