摘要：造紙技術和纖維制造技術一直在進步，加上各種助劑的開發，人們有了充分條件可以利用無機纖維、金屬纖維和合成纖維等非植物纖維生產紙基材料。合成纖維之一的高性能纖維制備成的紙基材料可廣泛應用在航空航天、軌道交通和先進絕緣等高科技領域，成為各研究院所的研發重點。本文對高性能纖維、高性能纖維造紙技術和幾種主要的高性能纖維材料進行了進行簡要介紹。

　　何為高性能纖維?

　　植物纖維是一種天然纖維，包括棉、麻和木纖維等，其主要成分是纖維素。合成纖維是將人工合成的、具有適宜分子量并具有可溶(或可熔)性的線型聚合物，經紡絲成形和后處理而制得的化學纖維。

　　植物纖維相比合成纖維，具有可循環再生、可降解、吸水性和透氣性好等優點，并且植物纖維可以形成氫鍵，不需加入粘合劑形成的紙張也具有優越的強度性能。但同時植物纖維紙也存在容易老化、返黃、不耐化學腐蝕、易吸濕變形、平滑度和光澤度低、耐溫性差、易燃燒等多種缺陷。為了滿足一些領域對于紙基材料的特殊功能要求，需要通過合成纖維來改善性能缺陷。通過對合成纖維的功能化，可以賦予紙張新的功能，具有植物纖維無法比擬的優勢，能夠拓寬紙張的應用范圍。

　　高性能纖維是合成纖維家族的成員之一，具有高模量、高強度、耐高溫、較強的化學穩定性和耐候性等特點，是先進紙基復合材料的重要原材料。它以石油和天然氣為原料，經過化學聚合、紡絲和加工等工序后生產。

　　高性能纖維主要包括碳纖維、芳綸纖維、聚酰亞胺纖維和硅酸鋁纖維。

　　表1 主要的高性能纖維

　　(資料來源：中國知網)

　　高性能纖維造紙主要方法和關鍵技術

　　將高性能纖維加工成高性能纖維紙基材料的方法主要分為濕法與干法兩種：

　　(1)濕法成形是將短纖維原料、粘結劑(熱固性的樹脂或是粘合性高的樹脂等)加入紙漿中，濕法抄造成形后經熱軋工藝制備而成。成紙性能的主要影響因素包括纖維粗細、長度、纖維表面粗糙程度、纖維表面活性基團、分散劑、紙漿、粘結劑、熱軋溫度、紙厚度等;

　　(2)干法成形工藝則比較簡單，它是利用氣流或梳理成網的工藝，首先將原料纖維與粘合劑(熱塑性、熱固性粘合劑)均勻地鋪設成網，制成厚度可控、均勻的非織造布，再經過軋光機熱軋、熱風穿透干燥工藝制得高性能纖維紙。

　　目前我國高性能纖維紙基材料的制造理論和技術一直落后于美國、日本等發達國家，是我國高性能纖維紙發展的主要限制因素，主要體現在差別化纖維制備、分散技術、成型技術和加強技術等關鍵技術上。

　　差別化纖維制備。高性能纖維無法單獨成紙，一般加入黏結纖維或者樹脂浸漬加工來提升成紙強度。這種方式存在工藝復雜、紙張熱壓后發脆、生成的材料性能下降等多種問題，需要尋找差別化功能纖維以提升材料的綜合性能。

　　分散技術。良好的分散是濕法抄造造紙的必要條件，分散是指纖維在水介質中需成為單根纖維的狀態。不同的纖維使用的分散工藝和技術不同，可以從纖維特性、預處理技術、疏解和攪拌方式、分散助劑等方面考慮選擇何種工藝和技術。

　　成形技術。纖維原料多為細長型，缺乏足夠的挺度，在存儲和輸送過程中容易發生絮聚，要在長纖維上網時提供足夠的空間以維持其懸浮狀態，才能防止絮聚的發生。由此出現了超低濃成形技術，目前適用于該技術的設備有圓網成型器和斜網成型器。而隨著紙基功能材料的發展需要，可能會出現2種甚至2種以上成形方式的結合應用，如圓網-斜網、長網-圓網等。

　　增強技術。不同于植物纖維，合成纖維沒有氫鍵結合，要通過增強技術使合成纖維材料達到紙張的物理要求。目前有熱壓工藝、化學粘結、樹脂增強等增強手段。

　　幾種主要的高性能纖維紙基材料

　　高性能纖維紙基材料主要包括高性能芳綸絕緣紙基材料、耐電暈芳綸云母紙基材料、輕質高強對位芳綸蜂窩芯材、耐高溫聚酰亞胺纖維紙基材料和高性能紙基摩擦材料等。

　　表2 主要的高性能纖維紙基材料

　　(資料來源：中國知網)

　　結語

　　本文介紹了高性能纖維、高性能纖維紙基材料以及高性能纖維造紙的主要方法和關鍵技術。目前我國已經基本掌握了高性能纖維紙基功能材料制備的關鍵技術，但隨著高科技領域對新材料的要求越來越高，仍有許多技術問題需要進一步探索。