1. 研究目的与意义
芳纶的全称是芳香族聚酰胺纤维。芳纶是一种有机合成的、高技术含量和高附加值的高性能特种纤维，目前工业化的品种主要有两大类:芳纶l414(对位芳纶)和芳纶1313(间位芳纶)。1974年，美国贸易联合会(FTC．为U．S．FederalTradeCommis-sion的缩写)将它们命名为Aramidfibers，我国称其为芳纶。定义是:至少有85%的酰胺链(CONH)直接与两苯环相连接。根据此定义，可把主要化学链为环链脂肪基的一般聚酰胺聚合物与其清楚地分开［1］。它有一系列的产品，在美国，对耐热性纤维的需求不断高涨，开发芳香族聚酰胺是为了满足宇宙开发和军事用途的需要，因此纤维产品是芳香族聚酰胺的主要用途，而其非纤产品用途很少。近几年随着国内对PPTA的需求快速增长，我国每年直接和间接进口的芳纶及相关制品，数以亿元计，缺口6000t左右，市场潜力极大，芳纶作为一种新兴的高性能纤维在我国已进入了飞速发展的时期。
作为新型增强材料，芳纶因具备低密度、高强、高模、高耐热等优点，在21世纪航空、航天、武器装备等高科技领域的先进复合材料（AdvancedCompositeMaterials，以下简称ACM）技术中，显示出越来越广阔的应用前景和重要的战略意义，其相关研究也已成为该领域中公认的前沿和热点。芳纶/树脂基体的界面一直是纤维增强树脂基复合材料的薄弱环节，而材料的受力载荷又都是通过界面来进行应力传递的，复合材料的破坏也常常从界面开始，因此提高界面结合强度一直是复合材料研究的重点课题。相对于芳纶的物理改性方法[1]，化学改性方法更容易被化学工作者所想到事实上，化学改性方法的研究内容也的确比物理改性方法更多。
2. 国内外研究现状分析
一、国外芳纶发展现状
芳香族聚酞胺纤维最早开发于20世纪60年代初,1962年美国杜邦公司率先研制出商品名为nomex的间位芳纶,并于1967年开始工业化生产;1966年又研制出商品名为kevlar的高性能芳纶,并于1971年开始工业化生产;目前全球从事芳纶1414生产的厂家主要有美国杜邦公司(kevlar)、日本帝人公司(twaorn、teehnora)、俄罗斯耐热公司(pyeap)等。自20世纪60年代美国杜邦公司成功地开发出芳纶纤维并率先实现产业化后,迄今30多年中,芳纶纤维走过了由军用战略物资向民用物资过渡的历程,价格也降低了将近一半。现在国外芳纶无论是研发水平还是规模化生产都日趋成熟。在芳纶纤维生产领域,对位芳香族聚酞胺纤维发展最快,产能主要集中在日本、美国和欧洲。如美国杜邦的keval:纤维,荷兰阿克苏诺贝尔公司(已与帝人合并)的twaorn纤维,日本帝人公司的teehnora纤维及俄罗斯的terlon纤维等。间位芳香族聚酞胺纤维的品种有nomex、conex、fenelon纤维等。美国杜邦是芳纶开发的先驱,他们无论在新产品的研发、生产规摸上,还是在市场占有率上都居世界一流水平,仅他们生产的kevlar纤维,目前就有kevlar一49、kevlar一29等十多个牌号,每个牌号又有数十种规格的产品。杜邦公司kevalr纤维的总产能达3.0万口以上,目前杜邦公司有三个生产高性能芳纶的基地,最早的生产基地是在rihcmnod,产能2.2万口a(合成树脂3.0万口以上),第二个生产基地是在英国北爱尔兰myadown,产能0.7万t/a,第三个生产基地是在日本的合资东丽一杜邦(tdc),产能0.4万t/a。杜邦公司在2006年宣布扩大kevalr纤维的生产能力,增设新的生产线,计划在未来五年产能将扩张50%。杜邦公司凭借着几万吨芳纶,产生的利润几乎相当于我国化纤行业的总利润。帝人、赫斯特等芳纶生产的知名企业也不甘示弱,纷纷扩产或联合,并积极开拓市场,希望成为这个朝阳产业的生力军。近年来日本帝人公司积极扩大高性能芳香族聚酞胺纤维产量,于2000年底收购了荷兰阿克苏诺贝尔公司的tw-aorn工厂,twaorn的产能达1.85万t/a;而2005年帝人的共聚芳纶tehcnora的产能为800口a,合计达1.93万ta/,随着高科技产业的高速发展,高性能芳纶需求迅速增加,国际市场供不应求,帝人公司于2004年向其收购的荷兰阿克苏诺贝尔公司投资1.8亿美元,使其产量扩张一倍,总产能达近4.0万口,形成了与杜邦公司抗衡化纤与纺织技术chemiealfiberextileeehnlgy第期7年9月的竞争格局。由于高性能芳纶纤维的制备技术难度高、投资大,目前仍主要由美国杜邦公司和日本帝人公司垄断。其中美国杜邦公司产量排名世界第一,日本帝人公司产量排名世界第二,上述两家公司的高性能芳纶产量分别占世界总产量的55%和40%左右。此外德国赫司特公司、俄罗斯全俄合纤院和耐热公司也有少量生产。另外,已停产多年的韩国kolon公司0.16万口的高性能芳纶生产线也已于2006年重新投人运营。
与尼龙一样，芳香族聚酰胺的问世也是美国杜邦公司研究的成果,利用酰氯与胺类通过界面缩聚反应制取聚酰胺，这是早为人熟知的。但在1951年，杜邦公司的florymorgan等人研究发现:用低温溶液聚合法有可能制备聚酰胺，为芳香族聚酰胺的诞生打下了基础，1953年首次合成了芳香族聚酰胺aramid20世纪60年代芳纶美国杜邦公司开发成功并实现工业化，并将商品芳纶1313纤维命名为nomex，ppta纤维命名为kevlar由于具有优异的力学性能和耐高温的特性，芳香族聚酰胺纤维迅速得到了世界各国的广泛关注，荷兰阿克苏公司、日本帝人和尤尼吉卡公司、俄罗斯全俄合纤院和耐热纺织公司、德国赫司特等先后加入了芳纶的开发行列，并相继推出了一系列性能优异的芳纶产品［2，3］。
3. 研究的基本内容与计划
1.研究的主要内容
将芳纶粉末先与金属钠或氢化钠进行金属化反应，然后再与环氧化合物进行接枝改性反应，得到羟烷基接枝改性的芳纶，对反应产物进行表征。
①用dmso-nah对低分子量芳纶进行化学处理，确定适宜的处理工艺条件；
4. 研究创新点
由于未经改性的芳纶沿轴向高度取向结晶及苯环的位阻效应,酰胺基团较难与其它原子或基团发生作用,其表面缺少活性官能团,形成氢键的能力低,粘合性差,因此在使用前必须进行表面活化处理,本论文通过对芳纶羟烷基化的改性，从而使纤维表面取向度降低或增加一定数量的活性基团,提高其与基体界面剪切强度和剥离强度。
传统的改性方法采用物理改性较多，效果不明显，而本论文用化学处理的低分子量芳纶为原料，分别与环氧乙烷、环氧丙烷、丁基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚等环氧化合物进行羟烷基化接枝改性反应，从而显著改善芳纶粉末界面粘结性能，同时节约成本。
