CN100494565C

CN100494565C - 一种芳纶纸及其制备方法

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Publication number: CN100494565C
Application number: CNB2005100490552A
Authority: CN
Inventors: 王东; 崔科丛
Original assignee: KAIEN SPECIAL MATERIALS CO Ltd ZHEJIANG
Current assignee: KAIEN SPECIAL MATERIALS CO Ltd ZHEJIANG
Priority date: 2005-02-05
Filing date: 2005-02-05
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2025-02-05
Also published as: CN1814912A

Abstract

本发明涉及造纸技术，尤其涉及一种芳纶纸及其制备方法。芳纶纸由间位芳族聚酰胺纤维热压成型相互粘结组成，间位芳族聚酰胺纤维的长度为4mm～16mm，粗细度为1.0旦～4.0旦，并且所述的纤维的至少一个端面经过分丝处理。本发明所述的成纸页具有高耐热性、耐热尺寸稳定性、耐湿尺寸稳定性、电绝缘性、耐形变和轻重量等特点，适用于作为电路层压板的基础材料。本发明还提供了上述芳纶纸的制备方法。

Description

一种芳纶纸及其制备方法

技术领域

本发明涉及造纸技术，尤其涉及一种芳纶纸及其制备方法。

背景技术

众所周知，用于电路层压板的基础材料，要求其具有高耐热性、耐热尺寸稳定性、耐湿尺寸稳定性、电绝缘性、耐形变和轻重量。芳族聚酰胺纤维纸在耐热性、耐热尺寸稳定性、电绝缘性方面极佳且与其它合成纸相比重量轻。因此，广泛用于机电电器、变压器绝缘及层压电路制品。

在这方面有多个专利申请涉及该领域，例如，(1)日木未审专利公开号2—236907和2—106840、(2)日本未审专利公开号1—92233、(3)日本未审专利公开号61—160500和(4)中国申请号为99125156.3的专利申请，均是对芳族聚酰胺纤维纸的描述。其中(1)由于含有杂质离子而使其在高湿度时电绝缘性能差，(2)由于粘合剂为有机树脂，树脂在生产过程中会向纸的表面迁移，使纸的稳定性得不到保证，(3)中的纸页由于对位型芳族聚酰胺纤维中极细的原纤维填充在对位型芳族聚酰胺短纤维之间，它们相互与纤条体粘合，所以在浸含环氧树脂的混合清漆时，其浸渍性能不好，影响到产品的电绝缘性能，(4)中的产品很好地解决了一些问题，但由于它仍含有有机树脂和耐热有机聚合物纤维作为粘合剂，致使其耐热性能和耐热尺寸稳定性能不好。

发明内容

为了解决上述的技术难题，本发明的目的是提供一种电绝缘性能、耐热性能和耐热尺寸稳定性能好的芳纶纸。

本发明的另外一个目的是提供上述芳纶纸的制备方法。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：一种芳纶纸，由芳族聚酰胺短纤维相互粘结组成，所述的芳香族聚酰胺短纤维为间位芳族聚酰胺纤维，间位芳族聚酰胺纤维的长度为4mm～16mm，粗细度为1.0旦～4.0旦，并且所述的纤维的至少一个端面经过分丝处理，所述的纤维分丝处理后纤维的比表面积为未处理前纤维比表面积的50～200倍。

作为优选，所述的间位芳族聚酰胺纤维的经过分丝处理后的比表面积为0.375g/m²～40m²/g。

作为优选，所述的间位芳族聚酰胺纤维的长度为5mm～8mm。

作为优选，所述的间位芳族聚酰胺纤维的粗细度为2旦～3旦。

上述的芳纶纸的制备方法，该制备方法包括以下的步骤：

(1)、在水中加入间位芳族聚酰胺纤维原料，间位芳族聚酰胺纤维的长度为4mm～16mm，粗细度为1.0旦～4.0旦，然后将纤维分丝处理，打浆，制得浆料；

(2)、将上述的浆料稀释为浓度为2％～6％，然后用长链脂肪烃季铵盐处理，充分反应；

(3)、将(2)中的浆料用去离子水充分洗涤；

(4)、浆料用普通的抄纸方法抄纸成型，干燥；

(5)、将干燥所得的纸页在200℃～350℃下，线压为1MPa～50Mpa的压力下热处理制成品纸。

作为优选，分丝处理中所采用的为锥形磨浆机，锥形磨浆机的转子圆锥角比定子与轴的夹角大2°～5°。

上述的锥形磨浆机进浆口的压力为0.25Mpa～0.6Mpa。

作为优选，长链脂肪烃季铵盐处理的时间为0.5～4.5小时。去离子水洗涤的时间为0.5～4.5小时。

木发明所采用的间位型芳族聚酰胺短纤维是酰胺桥键三相连接的芳醛所构成的线性大分子，在它的晶体中，氢键在两个平面形成氢键的三维结构，较强的氢键作用使其具有优良的化学稳定性，它具有370℃以上的热分解温度，6.0g/dtex以上的断裂强度和小于8％的极限，所以本发明的原料全部是间位型芳族聚酰胺短纤维，应用于木发明的间位型芳族聚酰胺短纤维长度在4mm～16mm之间，更好的长度范围是5mm～12mm，最好是5mm～8mm，其粗细度在1.0旦～4.0旦，最好是2旦～3旦。

为了达到上述分丝的目的，本发明锥形磨浆机经过了改造，在传统的锥形磨浆机中，定子和转子之间的间隙从进浆面到出浆面是不变的，现在将锥形磨浆机定子和转子之间的间隙由不变改成进浆面宽，出浆面窄，具体的做法可以是增大转子的圆锥角，使转子的圆锥角比定子与轴的夹角大2°～5°，这样浆料由进浆口进入到磨交区后，受到的剪切力会越来越大，保证纤维会被分丝。为了使分丝的位置可以选择，需调节进浆口的压力，当进浆口的压力在0.25Mpa～0.6Mpa时，能满足使纤维的分丝主要发生在纤维的两端，只有在0.25Mpa以上压力下，纤维的纵向才与浆料的流向一致，但如果浆流压力大于0.6Mpa时，纤维通过锥形磨浆机的速度过快，纤维不能得到充分的分丝，这样就得打两次甚至三次或更多次浆，才能满足本发明所要求的增大纤维比表面50—200倍的要求。纤维打浆前的比表面积为0.075m²/g～0.2m²/g，以打浆后增加120倍为例，打好后为90m²/g～24m²/g。

经过处理后的浆料，在ph值＝4～12的水溶液中，浆料浓度为2％～6％，用长链脂肪烃的季铵盐处理，充分反应，时间为0.5小时～4.5小时，其目的是为了将纤维中的一些杂质洗出，长链脂肪烃的季铵盐能与这些杂质起络合反应，将它们从纤维的内部溶出，这些杂质是在制造芳族聚酰胺纤维时产生的，然后用去离子水充分洗涤，时间为0.5小时～4.5小时，将吸附在纤维内部和表面的杂质和离子洗去，同时洗去的还有芳族聚酰胺在纺丝时所用的油性物质，这些油性物质是在纺丝时为了防止出现并条而加入的，油性物质的存在会在很大程度上影响热压后纸页的强度地，杂质、离子和油性物质对本发明是为有害物质，必须去除。这一过程也被称为纯化过程。这一过程能最大限度地保证纸的耐高温性能和电绝缘性能，使纸的耐温性能和电绝缘性能基本相当于纤维的耐温性能和电绝缘性能，并使纸页热压成型后有很高的强度。

将处理和洗净后的纤维用普通的抄纸方法抄纸，所用的纸机可以是圆网，长网，斜网，侧浪网等机型，任一机型均能满足本发明抄纸成型的要求。干燥的方式可以是热风干燥，也可以是烘缸强制干燥。

本发明中，纤维经过打浆分丝后，抄造性能极佳，分丝纤维抄成的纸页自身强度也较好，裂断长可达100m，这在芳纶纸中，是一个十分了不起的数据，因为，一般的经热压成型后，纸页的强度也不过700m的裂断长。

纸机抄成的纸页，在200℃～350℃的温度下，用一对金属辊进行热压处理，线压为1MPa～50Mpa。成纸页的定量可控制在30g/m²～900g/m²。

本发明所述的成纸页具有高耐热性、耐热尺寸稳定性、耐湿尺寸稳定性、电绝缘性、耐形变和轻重量等特点。适用于作为电路层压板的基础材料。

附图说明

图1为本发明工艺示意图；

图2为本发明锥形磨浆机的转子2和定子1之间的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

实施例1

如图1所示，使用广东彩锦公司提供的间位型芳族聚酰胺短纤维，长4mm，粗细度为1.0旦，比表面积为0.075m²/g，加入到水中，用改造过的锥形磨浆机(如图2所示)进行打浆，锥形磨浆机转子2的圆锥角比定子1与轴4的夹角大5°，浆料进浆口5的压力为0.4Mpa，分丝后纤维的比表面积为7.5m²/g，所得浆料的浆度是16°SR，抽入漂车中，按绝干浆8％的量加入长链脂肪烃的季铵盐，调节PH值＝7，调节浆浓至4.5％，反应3小时，然后开启漂车用去离子水洗涤3小时，使用长网纸机抄纸，纸页定量为31g/m²。然后过一对金属辊，金属辊的表面温度为220℃，线压为11Mpa，热压成型，纸页定量为31g/m²。各项检测数据如表1所示。

实施例2

如图1所示，使用广东彩锦公司提供的间位型芳族聚酰胺短纤维，长6mm，粗细度为4.0旦，比表面积为0.1m²/g，加入到水中，用改造过的锥形磨浆机(如图2所示)进行打浆，锥形磨浆机转子2的圆锥角比定子1与轴4的夹角大3°，浆料进浆口5的压力为0.2Mpa，分丝后纤维的比表面积为12.5m²/g，所得浆料的浆度是18°SR，抽入漂车中，按绝干浆8％的量加入长链脂肪烃的季铵盐，调节PH值＝7，调节浆浓至4.5％，反应3小时，然后开启漂车用去离子水洗涤3小时，使用三圆网纸机抄纸。然后过一对金属辊，金属辊的表面温度为350℃，线压为50Mpa，热压成型，纸页定量为200g/m²。各项检测数据如表1所示。

实施例3

如图1所示，使用广东彩锦公司提供的间位型芳族聚酰胺短纤维，长16mm，粗细度为2.5旦，比表面积为0.15m²/g，加入到水中，用改造过的锥形磨浆机(如图2所示)进行打浆，锥形磨浆机转子2的圆锥角比定子1与轴4的夹角大2°，浆料进浆口5的压力为为0.6Mpa，分丝后纤维的比表面积为15m²/g，所得浆料的浆度是14°SR，抽入漂车中，按绝干浆8％的量加入长链脂肪烃的季铵盐，调节PH值＝7，调节浆浓至4.5％.反应3小时，然后开启漂车用去离子水洗涤3小时，使用双长网纸机抄纸，然后过一对金属辊，金属辊的表面温度为280℃，线压为1Mpa，热压成型，纸页定量为900g/m²。各项检测数据如表1所示。

表1

按上述表格中各实施例的浆料制备出来的电解电容器纸，用如下的方法测试：

1、打浆度(⁰SR)、按GB3332-1982。所记载的方法实施测试。

2、定量

按GB/T451.2-2002所记载的方法实施测试。

3、厚度

按GB/T451.3-2002所记载的方法实施测试。

4、抗张强度和伸长率

按GB/T453-2002所记载的方法实施测试。

5、耐压

按GB/T12656-1990所记载的方法实施测试。

6、热收缩

置3个250mm×250mm试样于烘箱中，在300±5℃下加热40～45min。试样垂直悬挂，用夹子加于试样底部边缘，以防止加热过程卷曲。然后检测纸样每一方向的收缩量，计算出每一方向的百分收缩率，取中值。

Claims

1、一种芳纶纸，由芳族聚酰胺短纤维相互粘结组成，其特征在于所述的芳香族聚酰胺短纤维为间位芳族聚酰胺纤维，间位芳族聚酰胺纤维的长度为4mm～16mm，粗细度为1.0旦～4.0旦，并且所述的纤维的至少一个端面经过分丝处理，分丝处理中所采用的为锥形磨浆机，锥形磨浆机的转子圆锥角比定子与轴的夹角大2°～5°，锥形磨浆机的进浆口的压力为0.25Mpa～0.6Mpa；纤维分丝处理后纤维的比表面积为未处理前纤维比表面积的50～200倍。

2、如权利要求1所述的一种芳纶纸，其特征在于所述的间位芳族聚酰胺纤维的经过分丝处理后的比表面积为0.375～40m²/g。

3、如权利要求1或2所述的一种芳纶纸，其特征在于所述的间位芳族聚酰胺纤维的长度为5mm～8mm。

4、如权利要求1或2所述的一种芳纶纸，其特征在于所述的间位芳族聚酰胺纤维的粗细度为2.0旦～3.0旦。

5、如权利要求1所述的芳纶纸的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下的步骤：

(3)、将(2)中的浆料用去离子水充分洗涤；

(4)、浆料用普通的抄纸方法抄纸成型，干燥；

(5)、将干燥所得的纸页在200℃～350℃下，1MPa～50Mpa的压力下热处理制成品纸。

6、如权利要求5所述芳纶纸的制备方法，其特征在于用长链脂肪烃季铵盐处理的时间为0.5小时～4.5小时。

7、如权利要求5所述芳纶纸的制备方法，其特征在于用去离子水洗涤的时间为0.5小时—4.5小时。