闫民杰, 许瑞，陈莉，梁振江

（1.天津工业大学纺织学院，天津300387;2.天津工业大学材料科学与工程学院，天津300387）

1 前言

芳纶纤维是芳香族聚酰胺类纤维的统称，由于芳纶纤维的优点是密度小、抗腐蚀性好、高强度、高模量、耐疲劳、耐磨损与抗冲击等优异性能，被广泛应用于宇航航空、汽车、体育产品等工业领域[1]，但所使用芳纶纤维的领域基本都离不开紫外线的影响。紫外线是指阳光中波长10～400nm的光线，具有较高的能量，老化破坏能力强，对高分子材料的老化损伤程度的贡献值达到90%。当芳纶纤维受到紫外线辐照时，紫外光能会引起纤维表面发生各种化学反应，容易发生氧化和降解，导致纤维的弹性、拉伸强度等机械性能下降，因此使用过程中不可避免地要受到紫外光的辐照影响,不同程度上影响其力学、热学等性能[2]。本文主要通过红外光谱、拉伸强度等的表述，对紫外辐照老化芳纶纤维的性能影响进行了概述。

2 紫外辐照芳纶纤维性能分析

2.1 芳纶纤维红外光谱分析

戴骏等[3]人发现，芳纶纤维在受到紫外辐照后，可能是羧基的形成和酰胺键的断裂，在1740cm-1处出现了新的吸收峰，而1640cm-1处的吸收峰对应于酰胺键上的羰基C=O伸缩振动峰，C-N键发生断裂，导致了1520cm-1处的C-N和N-H协调振动峰以及1320cm-1处的苯-氮键的峰强度的增大，这说明，由于紫外线的辐照，芳纶纤维表面发生了化学反应，出现降解。石增强等人对老化前后的芳纶纤维试样进行衰减全反射光谱测试分析,发现酰胺谱带的吸收峰强度稍有上升;而与C-N键含量相关的酰胺谱带的吸收峰强度呈现下降趋势。说明老化过程中芳纶纤维中氢键缔合能力增强,同时纤维中酰胺基团的C-N键在紫外光辐照下发生断裂,发生了光降解反应。

2.2 芳纶纤维表观形貌变化

石增强等[4]人研究发现紫外灯未辐照的芳纶纤维的外表面光滑平整;而辐照96h之后，芳纶纤维的表面出现大量的沟壑和凹槽，变得更加的粗糙，引起这种变化的原因可能是芳纶纤维在具有能量的紫外光照射后,表面发生了化学反应，出现裂解并伴随小分子物质的挥发。戴骏等人也发现芳纶纤维随着紫外辐照时间增加，芳纶纤维表面也变得粗糙，沟壑增多。除此之外，紫外光的光降解作用，芳纶纤维表面有断键或断链发生，出现了许多的细小颗粒，使表面变的更加粗糙。可以得出，紫外辐照会使芳纶纤维表面发生降解，变的粗糙，切随着紫外辐照时间的增长，降解变的更加严重，变得更加粗糙。

2.3 芳纶纤维的单丝拉伸强度分析

戴骏等人研究了芳纶纤维在紫外光辐射处理不同时间下的单丝拉伸强度，随着紫外辐照处理时间的增加，其单丝拉伸强度逐渐下降。在较短时间内，单丝强度保留率达到90%，而随紫外辐射时间的不断增加，芳纶纤维得表层老化降解严重，并造成芳纶纤维单丝拉伸强度不断的降低。石增强等人则发现，不同老化时间下的单丝,其拉伸性能随紫外辐照老化时间的延长会此起彼伏的变化,并不是一直增加或一直下降。在较短的时间内,如紫外辐照老化6h,芳纶纤维的强度上升13.7%;而在老化时间36 h之后,芳纶纤维的单丝拉伸强度下降2.1%。同样,芳纶纤维的伸长率和弹性模量也是上升与下降之间不断的波动。两种相互矛盾的削弱和强化作用的强弱不同和相互消涨,使芳纶纤维单丝拉伸强度出现起伏。

通过芳纶纤维单丝拉伸强度的分析得知，紫外辐照时间越久，对芳纶纤维的损伤越来，单丝拉伸强度越差。

3 结论与展望

当紫外辐照芳纶纤维的时间达到一定长度时，纤维的力学性能会发生下降，纤维表面会发生化学反应，产生化学降解，造成各项性能的降低。未来对研究芳纶纤维的抗紫外线辐照，提升纤维的抗老化性能，有很大潜力。