芳纶树脂液浸渍协同冷压光制备高强度间位芳纶纸的研究

摘要

本研究提出了一种采用同质同源的芳纶树脂液浸渍协同冷压光制备间位芳纶纸的新工艺，芳纶树脂液中的强极性分子使间位芳纶纤维发生部分润胀和溶解。同时，形成的再生芳纶聚合物可以填充孔隙，且在压力作用下，纤维接触面积显著增加，产生更多氢键结合，纸张结构致密性和物理性能得到进一步提升。结合响应面法，以干燥时间、干燥温度和冷压光压力为自变量，以拉伸强度和击穿强度为响应值，对工艺参数进行优化。结果表明，干燥时间2.1 min、干燥温度79.8 ℃、冷压光压力17.27 MPa的最优条件下制备的间位芳纶纸，其拉伸强度、杨氏模量和击穿强度分别为36.93 MPa、887.13 MPa和16.42 kV/mm，与热压工艺制得的间位芳纶纸相比，分别提高了119%、127%和4%。

关键词

芳纶树脂液浸渍; 冷压光; 间位芳纶纸; 致密结构

间位芳纶纸因具有优异的电气绝缘性、耐高温性和机械性能，是电气设备向精密化、高容量化与安全稳定方向升级的重要基础材料^[1]，在航空航天、电力系统和轨道交通等领域具有良好的应用前景^[2-4]。为了保障大功率牵引变压器、发电机、电缆等相关电气设备的高质量安全运行，对间位芳纶纸在复杂工作环境下的力学强度和绝缘性能也提出了更高要求。

间位芳纶纸是以间位芳纶短切纤维和间位芳纶沉析纤维为原料，通过湿法成形技术抄造得到的一种纸基材料^[5]。由于间位芳纶短切纤维表面光滑，活性基团数量少，沉析纤维和短切纤维间仅存在少量氢键结合，纸张结构松散，存在大量孔隙^[6]，导致间位芳纶原纸的力学强度低、绝缘性能差。因此，在实际生产中，常利用热压工艺进一步加工得到机械强度高、绝缘性能优异的间位芳纶纸。热压工艺是利用高温作用使间位芳纶沉析纤维发生部分软化或熔融，填充在纸张的孔隙结构中^[7]，同时在高压作用下增加沉析纤维和短切纤维间的接触面积，增强界面结合作用，并与间位芳纶短切纤维之间形成更多氢键结合^[8]。然而，热压温度和压力过高均会导致纸张紧度过高，出现羊皮化现象^[9]，间位芳纶短切纤维强度也会受到较大损伤^[10]，因此热压工艺对纸张力学强度和结构致密性的提升有限，而且还存在设备投资大、能耗高等不足。此外，研究人员还利用化学润胀^[11-13]、芳纶原液填充^[14-15]和纳米材料添加^[15-16]等方式进行间位芳纶纸增强的相关研究与开发，如本课题组^[13]前期将间位芳纶纸浸入二甲基亚砜/氢氧化钾（DMSO/KOH）溶剂体系，诱导间位芳纶沉析纤维润胀溶解后再生，从而使间位芳纶纸致密化，最终获得具有较高拉伸强度（22.85 MPa）和击穿强度（15.3 kV/mm）的纸张；顾思琦等^[15]对热压工艺制得的间位芳纶纸进行后加工，在其表面涂布含有N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）-CaCl₂和高相对分子质量间位芳纶纤维（PMIA）的间位芳纶原液进行增强改性，结果表明，纸张横纵向的抗张强度分别增加了63.8%和25.0%；Ou等^[17]在间位芳纶原纸的两面梯度沉积1层间位芳纶纳米纤维（ANFs），该方法对纸张结构也具有明显的增强、填充和桥接作用，所制间位芳纶纸的机械强度比原纸增加了36.7倍，但由于ANFs无法工业化生产，且复合纸需要配合热压工艺进行制备，大幅限制了该材料的发展和应用拓展。

本研究从孔隙调控和界面结合的角度出发，开发了一种芳纶树脂液浸渍协同冷压光制备间位芳纶纸的新工艺。首先，通过预压光调控间位芳纶原纸的孔隙结构，控制芳纶树脂液由表层向内部渗透的程度；然后，采用同质同源的芳纶树脂液浸渍纸张，通过化学润胀及芳纶聚合物黏结填充，使间位芳纶纤维之间的氢键被破坏、重构，增加2种纤维的可塑性；再配合冷压光处理，增加各组分间的接触面积和氢键结合位点，从而获得机械强度和绝缘性能更佳的纸张。重点探究了浸渍冷压光处理对间位芳纶纸结构与性能的影响，并利用响应面法进行工艺参数优化，为高性能芳纶纸的制备和增强提供新的思路。

1 实验

1.1　实验原料与试剂

间位芳纶沉析纤维（以下称沉析纤维）、间位芳纶短切纤维（以下称短切纤维），东丽（韩国）尖端素材株式会社；聚氧化乙烯（PEO），浙江舜浦新材料科技有限公司；十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、N,N-二甲基乙酰胺（DMAc，分析纯）、无水氯化锂（LiCl），天津市大茂化学试剂厂。

1.2　实验方法

1.2.1　芳纶树脂液的制备

将沉析纤维加入到DMAc/LiCl混合溶液中，使其充分溶解，得到固含量5%的芳纶树脂液。

1.2.2　间位芳纶原纸及压光纸的制备

取沉析纤维和短切纤维质量比为7∶3的原料，以质量分数0.05%的PEO溶液作为分散剂，疏解得到浆料分散液。采用纸页成型器（ZQJ1-B）将浆料分散液抄造制得间位芳纶原纸（以下称原纸），纸张定量60 g/m²，其流程如图1(a)所示。将原纸放入Dp2002软压光机中，分别在2、4、6、8、10和12 MPa的6组压力下进行预压光，制得压光纸。

图1  间位芳纶纸的制备流程

Fig. 1  Preparation process of meta-aramid paper

1.2.3　间位芳纶纸的浸渍处理

将不同压力下获得的压光纸依次在固含量5%的芳纶树脂液及去离子水中快速浸渍，之后在2 min、80 ℃、17 MPa的条件下，进行真空干燥和冷压光，制得间位芳纶纸，其流程如图1(b)所示。借助响应面法优化工艺参数。同时，采用热压工艺将原纸制成的间位芳纶纸称为热压纸，其工艺条件如下：热压温度240 ℃、压力15 MPa、时间2 min^[18]。

1.3　芳纶树脂液性能表征

取固含量5%的芳纶树脂液置于玻璃瓶中，利用手机采集不同搅拌时间下沉析纤维的光学照片。并采用美国TA公司生产的DHR-1高级旋转流变仪，对固含量5%的芳纶树脂液进行流变性能测试，测试温度25 ℃，剪切速率0~400 s^-1。

1.4　间位芳纶纸性能表征

1.4.1　微观形貌

使用美国FEI公司的FEI Q45型场发射扫描电子显微镜（FESEM）对纸张的微观形貌进行观察，扫描电压10 kV，扫描速度60 mm/min。

1.4.2　透气度测试

采用瑞典L＆W公司的透气度检测仪，测试规格为50 mm×50 mm，每个样品重复测量5次，结果取平均值。

1.4.3　电击穿强度

使用北京中航时代仪器设备有限公司的ZJC-50 kV型电压击穿试验仪对纸张的击穿强度进行测试，工频下的升压速度为0.2 kV/s，取5个待检测点进行检测，结果取平均值。

1.4.4　结晶结构

采用德国Bruker公司的D8 Advance X射线衍射仪（XRD）分析纸张的结晶结构，扫描速度为5 °/min，扫描范围（2θ）为5°~50°。

1.4.5　孔径和孔隙率

将纸张裁成3个尺寸为5 cm×15 cm的长纸条，60 ℃下干燥4 h，通过美国Micromeritics公司的Auto Pore 9500全自动压汞仪测定孔径和孔隙率。

1.4.6　拉伸强度

采用高特威尔（东莞）有限公司的AI-7000-NGD 伺服材料多功能高低温试验机对纸张进行拉伸性能测试，测试样品大小为10 mm×5 mm，夹具容量为4.9 kN，夹具距离为10 mm。每组设置3个平行样品，结果取平均值。

1.4.7　热稳定性

采用德国耐驰仪器的STA449F3-1053-M型热重分析仪（TG）测定样品的热稳定性，测试条件如下：温度范围30~800 ℃，升温速率10 ℃/min，N₂吹扫。

2 结果与讨论

2.1　芳纶树脂液的特性分析

图2(a)为不同搅拌时间下，沉析纤维在DMAc/LiCl混合溶液中的溶解情况。由图2(a)可知，沉析纤维在10 min内润胀，体积明显变大，1 h后基本溶解。

图2  沉析纤维的溶解及其树脂液的流变性能

Fig. 2  Dissolution of fibrid and rheological propery of its resin solutions

芳纶树脂液作为高分子聚合物溶液，其黏度对后续浸渍效果的影响十分明显。图2(b)为芳纶树脂液的流变性能。从图2(b)可以看出，芳纶树脂液的黏度随着剪切速率的增加而降低，具有剪切变稀的性质，属于非牛顿流体。结果表明，固含量5%的芳纶树脂液，具有较低的黏度，流动性较好，后续可作为浸渍液使用。

2.2　预压光对原纸结构的影响

图3为原纸和不同压力下制备的压光纸的透气度和FESEM图。由图3中原纸的FESEM图可知，沉析纤维呈薄膜状，并将棒状短切纤维包覆，由于二者间结合较差，短切纤维部分暴露，原纸的结构松散，孔隙结构多。因此，若直接浸渍原纸，则纸张会过多吸收芳纶树脂液，导致沉析纤维和短切纤维过度润胀溶解，析出大量再生芳纶聚合物，纸张过度塑化。当原纸经过预压光后，沉析纤维与短切纤维紧紧包覆缠绕，压光纸表面变得平整且结构紧实。由图3中的透气度结果可知，随着预压光压力增大，压光纸透气度显著降低，表明压光纸的孔隙结构减少，控制预压光压力，达到了调控原纸孔隙结构的目的，从而可控制后续芳纶树脂液由纸张表层向内部渗透的程度。根据前期探索，压力为8 MPa时，芳纶树脂液渗透程度适宜，此时压光纸透气度为0.274 μm/(Pa·s)。

图3  原纸和压光纸的透气度及FESEM图

Fig. 3  Permeability and FESEM images of original paper and glazed papers

2.3　浸渍协同冷压光对间位芳纶纸结构与性能的影响

2.3.1　微观形貌分析

图4为原纸经预压光、热压和浸渍冷压处理后的FESEM图。从图4可以看出，原纸结构松散，具有明显的孔隙结构；热压处理后，软化的沉析纤维紧密包裹在短切纤维表面，但热压纸仍存在少量孔隙且有部分短切纤维暴露在表面；经浸渍冷压光处理后，孔隙被填充，纤维间结合更紧密，纸张结构明显致密化，厚度减小，间位芳纶纸表面较热压纸更加平滑致密（图4(e)）。综上所述，芳纶树脂液浸渍协同冷压光处理可以显著改善纤维间界面结合情况，提高间位芳纶纸致密性，获得与热压工艺类似甚至更佳的结果。

图4  不同工艺处理后间位芳纶纸的FESEM图

Fig. 4  FESEM images of meta-aramid papers treated with different processes

图5是不同工艺处理后间位芳纶纸测量击穿强度时电击穿孔的FESEM图。由图5可知，原纸结构松散，易发生电击穿，因此电击穿孔最大，且边缘产生很多絮凝物。间位芳纶纸和热压纸的电击穿孔则明显减小，尤其是热压纸，但外围仍不规整且有较多絮凝物，表明此处致密组织结构已遭破坏。浸渍冷压处理后，由于纤维间结合更加紧密，间位芳纶纸抗破坏能力强，因此电击穿孔较小，孔洞边缘更加平整^[10]。

图5  间位芳纶纸电击穿孔的FESEM图

Fig. 5  FESEM images of electric shock perforation on meta-aramid papers

2.3.2　XRD谱图及结晶度分析

图6展示了不同间位芳纶纤维和间位芳纶纸的XRD谱图及结晶度。从图6(a)可观察到，短切纤维在2θ=18.6°和27.1°附近出现衍射峰，沉析纤维在2θ=18.6°和23.1°附近出现衍射峰；原纸、压光纸、热压纸和间位芳纶纸的XRD谱图均显示了(110) (200)和(211)晶面的3个衍射峰，其中间位芳纶纸的衍射峰相对较强。由图6(b)可知，沉析纤维的结晶度相对较低，压光纸的结晶度与原纸相差不大，间位芳纶纸的结晶度为30.68%，较原纸（24.90%）高，甚至高于热压纸（27.83%）。这是因为溶剂分子渗透到纸张的表面和内部，沉析纤维发生了部分润胀和溶解，短切纤维发生了部分润胀，聚合物分子链之间的相互作用减弱，分子链运动更加灵活，在后续强压力作用下，纤维和芳纶聚合物间接触面积增大，纤维间更易产生紧密结合，分子链趋向于均匀有序排列形成晶体结构；同时，在浸渍过程中，芳纶树脂液中的聚合物分子也会随溶剂分子进入纸张内部，不仅填充纸张的孔隙，还可与部分润胀溶解的沉析纤维和短切纤维形成更多氢键结合，提高纸张的结晶度；此外，DMAc/LiCl诱导的氢键增强也有利于提高纸张的结晶度^[19]。因此，采用芳纶树脂液浸渍和强压力2种方式协同作用，对增强间位芳纶纤维界面结合，以及促进间位芳纶纸结构致密化，均具有显著的效果。

图6  不同间位芳纶纤维和纸张的XRD谱图和结晶度

Fig. 6  XRD spectra and crystal analysis of different meta-aramid fibers and papers

2.3.3　不同工艺对间位芳纶纸孔径和孔隙率的影响

热压工艺和浸渍冷压光处理分别对间位芳纶纸孔结构的影响如表1所示。由表1可知，经过浸渍冷压光处理后，纸张平均孔径仅为88.6 nm，比热压纸降低了28.9%，并且中值孔径（体积）和孔隙率也显著降低。这是因为相较于部分软化熔融的沉析纤维，芳纶树脂液具有更好的流动性，可以充分渗入纸张表层和内部，沉析纤维经过了润胀-溶解-重构的过程，孔隙被芳纶聚合物填充黏结，形成了更致密的纸张结构。

表1  不同工艺处理后纸张的孔结构分析

Table 1  Analysis of pore structure of papers treated with different processes

纸张	中值孔径（体积）/nm	中值孔径（面积）/nm	平均孔径/nm	孔隙率/%
间位芳纶纸	2 091.3	13.1	88.6	58.2
热压纸	39 502.7	10.4	124.6	64.8

2.3.4　不同工艺对间位芳纶纸力学性能及绝缘性能的影响

热压工艺和浸渍冷压光处理对间位芳纶纸力学性能和绝缘性能的影响如图7所示。由图7可知，原纸经热压后，获得热压纸的拉伸强度、杨氏模量和电击穿强度分别达16.87 MPa、391.40 MPa和15.79 kV/mm，这是因为高温可以使沉析纤维分子链段运动，其由玻璃态向高弹态转变，形变能力显著增大，且在高压作用下发生变形，能够填充到短切纤维搭接的网络骨架中^[19-22]，并紧密包裹在被压扁的短切纤维表面，增加纤维间的界面结合作用，从而提升纸张的性能。但高温高压也可使短切纤维发生部分软化产生更大形变，其内部原纤维结构破坏程度增大，极易被压溃，导致在间位芳纶纸中承担的极限应力减小^[23]。而经过浸渍冷压光处理后，间位芳纶纸拉伸强度、杨氏模量和电击穿强度分别达36.11 MPa、808.05 MPa和16.27 kV/mm，与热压纸相比，分别提高了114%、106%和3%（图7(a) 和图7(b)）。这是因为，相较于高温软化的沉析纤维，芳纶树脂液具有更好的流动性，可充分渗入纸张表面和内部，强极性溶剂体系使部分间位芳纶纤维发生润胀溶解，可塑性增强，在常温加压的条件下即可增加纤维间接触面积，形成更多结合位点，提高界面结合强度，并且短切纤维依旧保持良好的结构，避免因高温高压引起的强度损失。同时芳纶聚合物填充孔隙，可以充当“胶黏剂”，经质子化还原后的芳纶聚合物与纤维紧密包裹，产生更多氢键结合，进一步提升各组分间的结合强度，形成致密的“钢筋混凝土”结构（图7(c)）。当纸张受拉伸作用时，芳纶聚合物和沉析纤维可以将应力有效地传递给强度高的短切纤维，且“钢筋混凝土”式的纤维网络结构有利于纸张应力分散，故相较于原纸，间位芳纶纸的拉伸强度和杨氏模量等机械性能均获得大幅提升。

图7  间位芳纶纸的性能及机理图

Fig. 7  Properties and mechanism diagram of meta-aramid papers

2.4　制备工艺的响应面优化

浸渍后的干燥时间、干燥温度及冷压光压力直接影响芳纶树脂液对沉析纤维的润胀程度，以及芳纶聚合物对纤维间孔隙的填充黏结效果。因此，有必要优化干燥时间、干燥温度和冷压光压力等参数，降低这些因素对纸张性能的影响。前期单因素实验结果表明，在干燥时间2 min、干燥温度80 ℃和冷压光压力17 MPa附近的条件下，所得间位芳纶纸的性能较佳。故本研究以干燥时间（1~3 min）、干燥温度（70~90 ℃）和冷压光压力（15~19 MPa）为自变量，以拉伸强度和电击穿强度为响应值，设计三因素三水平响应面实验进行优化。

2.4.1　响应面优化实验结果与分析

根据三因素三水平设计的响应面实验，结果如表2所示。

表2  响应面实验设计与结果

Table 2  Response surface design of experiments and results

实验编号	干燥时间（A）/min	干燥温度（B）/℃	冷压光压力（C）/MPa	拉伸强度/MPa	电击穿强度/（kV·mm-1）
1	1	70	17	25.47	12.68
2	3	70	17	28.26	13.93
3	1	90	17	27.31	12.11
4	3	90	17	28.94	12.04
5	1	80	15	25.76	10.82
6	3	80	15	30.09	14.04
7	1	80	19	26.80	13.64
8	3	80	19	30.90	12.83
9	2	70	15	29.76	15.47
10	2	90	15	29.33	13.18
11	2	70	19	29.90	14.59
12	2	90	19	33.82	14.82
13	2	80	17	35.63	16.51
14	2	80	17	36.71	16.77
15	2	80	17	37.61	15.86
16	2	80	17	36.62	16.22
17	2	80	17	37.16	16.19

2.4.2　拉伸强度和电击穿强度回归模型方差分析

根据响应面实验中的Box-Behnken模型，对结果进行数据处理，得到二次多元回归模型，其中拉伸强度和击穿强度的计算如式(1)和式(2)所示。

拉伸强度=-342.07+27.53A+4.76B+18C-0.029AB-0.029AC+0.054BC-5.78A2-0.035B2-0.64C2

（1）

击穿强度=-94.43+22.25A+1.02B+5.65C-0.033AB-0.5AC+0.032BC-2.65A2-0.009 7B2-0.21C2

（2）

拉伸强度和击穿强度回归模型方差分析如表3所示。由表3可知，拉伸强度和电击穿强度回归模型的F值分别为40.60和50.41，P值均<0.000 1，表明该回归模型极显著，可用于描述拉伸强度和电击穿强度与各影响因素之间的关系；失拟项的P值均>0.05，表明模型残差由随机误差产生；该模型拟合程度良好，实验误差小。模型回归方程系数的显著性表明，3个因素对间位芳纶纸拉伸强度的影响程度为A>C>B，交互项AB、AC的影响不显著，BC的影响显著，二次项A²、B²、C²的影响均极显著；对击穿强度的影响程度为B>A>C，交互项AC、BC的影响显著，AB的影响不显著，二次项A²、B²、C²的影响均极显著。

表3  拉伸强度和电击穿强度回归模型的方差分析

Table 3  Variance analysis for regression model of tensile strength and electric breakdown strength

方差 来源	平方和		自由度		均方差		F值		P值
	拉伸强度	电击穿强度	拉伸强度	电击穿强度	拉伸强度	电击穿强度	拉伸强度	电击穿强度	拉伸强度	电击穿强度
模型	261.70	50.23	9	9	30.74	5.58	40.60	50.41	<0.000 1	<0.000 1
A	20.65	1.62	1	1	20.65	1.62	27.27	14.59	0.001 2	0.006 5
B	4.52	2.56	1	1	4.52	2.56	5.97	23.12	0.044 6	0.001 9
C	5.26	0.70	1	1	5.26	0.70	6.95	6.34	0.033 6	0.039 9
AB	0.33	0.43	1	1	0.33	0.43	0.44	3.90	0.527 8	0.088 7
AC	0.01	4.06	1	1	0.01	4.06	0.02	36.67	0.899 0	0.000 5
BC	4.74	1.59	1	1	4.74	1.59	6.26	14.34	0.040 8	0.006 8
A2	140.69	29.61	1	1	140.69	29.61	185.80	267.45	<0.000 1	<0.000 1
B2	50.64	3.96	1	1	50.64	3.96	66.88	35.74	<0.000 1	0.000 6
C2	27.92	2.87	1	1	27.92	2.87	36.88	25.92	0.000 5	0.001 4
失拟项	3.11	0.30	3	3	1.04	0.10	1.90	0.83	0.270 8	0.540 7

2.4.3　拉伸强度和电击穿强度响应曲面分析

图8为响应面软件拟合所得各因素间交互作用的响应曲面图。由图8可知，各因素间交互作用对应的响应面曲线图中，拉伸强度和电击穿强度均有较明显变化，响应面曲线形变较陡峭，表明其对纸张性能的影响较显著。这是因为在较低的干燥时间和干燥温度的条件下，润胀的间位芳纶纤维未得到充分干燥，且芳纶树脂液会继续润胀溶解纤维表面，产生更多芳纶聚合物并在纤维间填充黏结，从而有效提高了纸张的可塑性；压力作用使润胀的间位芳纶纤维产生更大形变，纤维间相互接触面积增加，产生更多氢键结合，使纸张形成致密的结构，大幅度提升纸张的性能。但当干燥时间太长、干燥温度过高或冷压光压力过大时，随着溶剂挥发，间位芳纶纤维已从润胀状态基本收缩复原或被压溃，虽然对纸张致密性提升的影响不大，但相较于最佳工艺，纸张性能明显下降。

图8  不同因素对拉伸强度和电击穿强度影响的交互响应曲面

Fig. 8  Interactive response surface of the effects of different factors on tensile strength and electric breakdown strength

2.4.4　验证实验及其与热压工艺的对比

通过Design Expert软件计算分析，可得芳纶树脂液浸渍协同冷压光制备间位芳纶纸的理论最佳条件为：干燥时间2.1 min，干燥温度79.8 ℃，冷压光压力17.27 MPa，理论拉伸强度达36.89 MPa，理论电击穿强度达16.35 kV/mm。采取优化条件进行实验，得到的间位芳纶纸实际拉伸强度、杨氏模量和击穿强度分别达36.93 MPa、887.13 MPa和16.42 kV/mm，与理论预测值基本吻合，表明预测模型合理有效。与热压工艺制得的间位芳纶纸相比，拉伸强度、杨氏模量和击穿强度分别提高了119%、127%和4%。

2.5　间位芳纶纸的热稳定性分析

在实际应用过程中，热稳定性对间位芳纶纸而言也十分重要。图9为最佳工艺条件下制备的间位芳纶纸的TG曲线。由图9可知，浸渍冷压光处理前后，间位芳纶纸的热重分析曲线趋势基本一致，最大分解温度均在457 ℃附近。这是因为本研究采用了与间位芳纶纤维同质同源的芳纶树脂液浸渍间位芳纶纸，没有改变原料本身的化学结构和组成。结果表明，间位芳纶纸与热压纸的热稳定性相当，均保留了间位芳纶纤维优异的耐热性能。

图9  间位芳纶纸的TG曲线

Fig. 9  TG curves of meta-aramid papers

3 结论

本研究针对现有热压工艺下间位芳纶纸张强度不足、设备投资大和能耗高的局限性，提出了一种采用同质同源的芳纶树脂液浸渍协同冷压光制备高强绝缘间位芳纶纸的新工艺，重点探讨了不同工艺对间位芳纶纸微观形貌、化学结构和物理性能的影响，并分析其作用机制。

3.1 在纤维交织的网状结构基础上，通过芳纶树脂液的浸渍使芳纶纤维发生润胀-溶解-重构，形成的芳纶聚合物填充黏结纸张孔隙，同时配合冷压光作用使纸张结构更加致密均一，实现了间位芳纶纸机械性能的大幅提高，制备工艺流程贴近工业化生产过程。

3.2 经过芳纶树脂液浸渍后，间位芳纶沉析纤维发生了润胀或部分溶解，分子链之间的相互作用减弱，运动更加灵活，更易形成晶体结构，可进一步将纸张结晶度提高至30.68%。芳纶树脂液中的聚合物填充了纤维间孔隙，充当“胶黏剂”，形成更多氢键结合，显著提高了纤维间结合强度。同时，配合压光作用，芳纶纤维和芳纶聚合物接触面积增大，界面结合增强，形成致密的“钢筋混凝土”结构，纸张孔隙率下降至58.2%。

3.3 利用响应面法对间位芳纶纸的浸渍冷压光处理条件进行了优化，最佳条件为：干燥时间为2.1 min，干燥温度为79.8 ℃，冷压光压力为17.27 MPa。在该条件下制备的间位芳纶纸，其拉伸强度、杨氏模量和电击穿强度分别达36.93 MPa、887.13 MPa和16.42 kV/mm，与热压工艺制得的间位芳纶纸相比，分别提高了119%、127%和4%。