CN102174771A - 添加型间位芳纶纸的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种添加型间位芳纶纸的制作方法，即在间位芳纶浆粕状纤维制造阶段就添加功能性粉末。使功能性粉末均匀的分布于间位芳纶浆粕状纤维中，也即均匀的分布在间位芳纶纸中。本发明可以做到快速在线混合，过渡批短，管路清洁方便等优点。所述的功能性粉末的加入量随纸张性能参数的改变而变化，通常加入的质量百分数小于20wt％，功能性粉末为200纳米以下的微粉，且粒度分布窄且均匀。
Description
技术领域
本发明涉及一种添加型间位芳纶纸的制作方法，更确切的说本发明涉及在制造间位芳纶浆粕状纤维的过程中添加功能性粉末，加强间位芳纶纸某一方面性能或增加附加性能。
背景技术
随着科技的进步，在航空航天、军事、电子、机械工业以及其他对安全性和轻便性要求高的行业里，高性能合成材料自问世以来即得到广泛应用。聚间苯二甲酰间苯二胺纸(简称间位芳纶纸)是具有高强度、低形变、耐高温、耐化学腐蚀、阻燃和优良的绝缘性能的材料，可用于高档电机的绝缘纸以及印刷电路板、卫星通讯、高速传递回路等，间位芳纶纸还可以制作成蜂窝材料用于室内绝缘方面。
为了加强聚间苯二甲酰间苯二胺纸的某一方面或增加附加性能，需要添加一些功能性粉末材料，例如CN 99114635.2在绝缘纸中在造纸时添加云母粉，CN 200610063595.0在制作绝缘纸时添加聚苯硫醚颗粒。但是在间位芳纶纸抄纸阶段添加功能性粉末，容易造成间位芳纶纸的分布不均匀的现象，严重的甚至会影响间位芳纶纸的性能。在抄纸阶段添加功能性粉末还会造成功能性粉末颗粒大量的剩余在造纸浆料中，剩余的造纸浆料配比难以确定，很难进行循环利用，浪费大量的原料，增加成本。
制备绝缘纸的原料绝大部分是浆粕状纤维，其外观片状，在绝缘纸中无处不在，其性能的好坏对纸张的绝缘性及强度有显著作用。
本发明针对上述问题，提出一种有效添加功能性粉末的新方法。根据本发明的方法，可以使得功能性粉末在绝缘纸中分布均匀，而且不会造成原材料的浪费。
发明内容
本发明目的在于提供一种添加型间位芳纶纸的制作方法，即在间位芳纶浆粕状纤维的制造阶段就添加功能性粉末。使功能性粉末均匀地分布在间位芳纶浆粕状纤维中，同时均匀的分布在间位芳纶纸中。
本发明提供的在间位芳纶浆粕状纤维制造阶段加入功能性粉末种类可按照对间位芳纶纸性能的要求而选择。按照间位芳纶纸型号的不同添加的功能性粉末的种类也不同，间位芳纶纸中功能性粉末的质量百分数也随纸张性能参数的改变而变化，功能性粉末的质量百分数小于20wt％。
所述添加功能性粉末，必须均为纳米粉末，一般指粒度在200纳米以下的粉末，要求粒子微细、几乎没有粗颗粒、粒度分布窄而且均匀、分散性好和杂质含量少。
所述添加纳米功能性粉末，必须不溶解于酰胺类溶剂，还要在酰胺类溶剂中分散均匀。
典型的为了增加间位芳纶纸的介电性能，可以添加硅石粉末、粘土材料、水滑石、氧化锆或其他金属氧化物的粉末材料，其在间位芳纶纸中质量百分比小于10％。
为了增加间位芳纶纸的强度，还可以添加作为粘合剂的热塑性纤维的颗粒，例如环氧树脂、酚醛树脂和三聚氰胺树脂等等，其在间位芳纶纸中质量百分比小于20％。
为了间位芳纶纸增加抗静电效果，还可以添加抗静电母粒例如炭黑、特定的金属氧化物和聚苯胺颗粒等等，其在间位芳纶纸中质量百分比小于10％。
其他，还可以添加适量的可在高温使用的抗氧化剂、抗老化剂或抗紫外吸收剂等等，其占间位芳纶纸质量百分比小于6％。例如二氧化钛粉末诱十分宝贵的光学性质，可以作为防晒剂全面的防护紫外线。
本发明提供了一种添加型间位芳纶纸的制作方法，其步骤如下：
1)选择适合的功能性粉末，在酰胺类溶剂中进行预处理、分散，得到适当浓度的粉末原液。
2)将聚间苯二甲酰间苯二胺溶液与功能性粉末原液由控制系统控制按照固定的比例进行在线混合，经过一级混合器、二级混合器混合。
3)将2)混合液进行沉析，制作成添加型间位芳纶浆粕状纤维，并加入间位芳纶短切纤维；
4)添加型浆粕状纤维与间位芳纶短切纤维打浆疏解后制成造纸浆料，使用斜网成型工艺抄纸，得到芳纶湿纸页，芳纶湿纸页压榨干燥后，进行高温压光，复卷，分切得到成品纸。
所述功能性粉末原液为悬浊液，其质量百分比为0.5-60wt％。功能性粉末的种类不同，其功能性粉末原液的浓度也不相同。
所述聚间苯二甲酰间苯二胺溶液的质量百分比数18-25％。
所述酰胺类溶剂包括N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)。
所述聚间苯二甲酰间苯二胺溶液与功能性粉末原液在进入沉析设备前按照固定比例进行混合。为了保证混合的均匀性、稳定性和精度，混合系统构成完整的系统，包括聚间苯二甲酰间苯二胺溶液和功能性粉末原液的计量、一级混合、二级混合和控制系统等。如图1，聚间苯二甲酰间苯二胺溶液经计量泵输入一级混合器，功能性粉末原液也经计量泵加入一级混合器，两种组分在此进行初步混合，然后再进入二级混合器进行进一步混合，混合液进入沉析机沉淀成型，再经洗涤后得到间位芳纶浆粕。
所述计量泵可以采取齿轮泵、隔膜计量泵、柱塞计量泵和螺杆泵等。
所述一级混合器可以是静态混合器或高剪切混合器。二级混合器也可以是静态混合器或高剪切混合器。高剪切混合器又叫管线式高剪切乳化机或管线式高剪切混合器，是一种采用高剪切力对流体进行粉、分散、混合和乳化的流体机械加工设备。
所述控制系统保持聚间苯二甲酰间苯二胺纺丝溶液和功能性粉末原液的比例恒定不变。
所述沉淀机为高剪切设备，聚间苯二甲酰间苯二胺溶液和功能性粉末混合液和沉淀剂在高剪切作用下，形成片状细小纤维，这种纤维的形态类似天然浆粕，具有较高的比表面积和一定的长径比。
所述沉淀剂为水和前面聚间苯二甲酰间苯二胺溶液所用酰胺类溶剂的混合液，其中酰胺类溶剂的质量百分比为20-45wt％。
所述间位芳纶浆粕状纤维和间位芳纶短切纤维经碎浆，打浆，调配，得到合格的造纸浆料。而后经斜网成型，脱水，烘干和压光，得到成品纸。
本发明优越性在于：可以适应间位芳纶浆粕连续性生产线对添加功能性材料的要求。本发明的技术方案适应不同类型功能性添加液的要求，比如高粘度液体、低粘度液体、分散液等。对于一些容易造成相分离的添加功能性材料，可以做到快速在线混合，过渡批短，管路清洁方便。
附图说明
图1为本发明提供的添加型间位芳纶纸的生产流程图。
具体实施方式
下面结合附图1进一步阐述本发明的实质性特点和显著的进步。
①依图1所示，按前面所述，按间位芳纶纸的性能要求，选择不同的功能性粉末，制成的功能性粉末的原液为悬浊液，其质量百分数为0.5-60wt％，功能性粉末的种类不同，则原液的浓度也不同。
聚间苯二甲酰间苯二胺的质量百分数为18-25％，所选用的功能性粉末介于100-180纳米之间，且不溶解于酰胺类溶剂，且能在酰胺类溶剂中均匀分散。
②然后将选用的功能性粉末原液和聚间苯二甲酰间苯二胺溶液分别通过计量泵1和计量泵2后进入一级混合器，计量泵为隔膜计量泵，一级混合器为高剪刀混合器，二级混合器为静态混合器进行混合；
③将步骤2所得的混合液进行沉析，并加入20-45％的沉淀剂，沉淀剂为水和酰胺类溶剂的混合液，其中酰胺类溶剂的质量百分比为20-45wt％；制成添加型间位芳纶浆粕状纤维，并加入间位芳纶短切纤维；
④添加型浆粕状纤维与间位芳纶短纤维打浆后制成造纸原料，使用料网成型工艺抄纸，得到芳纶湿纸页；
⑤将步骤④得到的湿纸页压榨干燥成成品纸。
由此可见，本发明的特征在于在间位芳纶浆粕状纤维制造阶段，加入功能性粉末，加入的功能性粉末依不同的功能那个要求选择，功能性粉末的加入的质量百分数小于20wt％。
Claims (7)
1.一种添加型间位芳纶纸的制作方法，其特征在于在间位芳纶浆粕状纤维制造阶段就添加功能性粉末，使功能性粉末均匀的分布于间位芳纶浆粕状纤维中，也即均匀的分布在其后制作的间位芳纶纸中；功能性粉末种类可按照对间位芳纶纸的附加性能的要求而选择。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于制作步骤包括：
a)选择适合的功能性粉末，在酰胺类溶剂中进行预处理、分散，得到适当浓度的粉末原液；
b)将聚间苯二甲酰间苯二胺溶液与功能性粉末原液由控制系统控制按照固定的比例进行在线混合，经过一级混合器、二级混合器混合，制成混合液；其中聚间苯二甲酰间苯二胺溶液的质量百分数为18-25wt％；
c)将步骤b)混合液加入沉淀剂进行沉析，制作成添加型间位芳纶浆粕状纤维，并加入芳纶短切纤维；
d)将添加型浆粕状纤维与芳纶短切纤维打浆疏解后制成造纸浆料，使用斜网成型工艺抄纸，得到芳纶湿纸页，芳纶湿纸页压榨干燥后，制备成添加型间位芳纶纸。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
a)所述的功能性粉末为200纳米以下的粉末且分布窄；
b)所述的功能性粉末为不溶于酰胺类溶剂，且在酰胺类溶剂中分散均匀；所述的酰胺类包括DMAC或NMP。
4.按权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于功能性粉末的加入质量百分数为小于20wt％。
5.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的按照对间位芳纶纸的要求进行选择是：
a)为增加间位芳纶纸的介电性能，添加的功能性粉末为硅石粉末、粘土材料、水滑石或氧化锆，其在间位芳纶纸中质量百分比小于10％；
b)为增加间位芳纶纸的强度，所述的功能性粉末为包括环氧树脂、酚醛树脂或三聚氰胺树脂在内的热塑性纤维的颗粒，其在间位芳纶纸中质量百分比小于20％；
c)为增加间位芳纶纸抗静电效果，添加所述的功能性粉末为炭黑、金属氧化物或聚苯胺颗粒，其在间位芳纶纸中质量百分比小于10％。
d)或添加功能性TiO2粉末在高温使用的抗氧化剂、抗老化剂或抗紫外吸收剂，其占间位芳纶纸质量百分比小于6％。
6.按权利要求2所述的方法，其特征在于所述的功能性粉末的原液为悬浊液，其质量百分含量为0.5-60wt％。
7.按权利要求2所述的方法，其特征在于：
a)聚间苯二甲酰间苯二胺溶液经计量泵输入一级混合器，功能性粉末原液也经计量泵加入一级混合器，两种组分在此进行初步混合，然后再进入二级混合器进行进一步混合，混合液进入沉析机沉淀成型，再经洗涤后得到间位芳纶浆粕；
b)所述计量泵为齿轮泵、隔膜计量泵、柱塞计量泵或螺杆泵；
c)所述一、二级混合器是静态混合器或高剪切混合器；
d)所述沉淀机为高剪切设备，聚间苯二甲酰间苯二胺溶液和功能性粉末混合液和沉淀剂在高剪切作用下，形成片状细小纤维，这种纤维的形态类似天然浆粕，具有较高的比表面积和一定的长径比；
e)所述沉淀剂为水和聚间苯二甲酰间苯二胺溶液所用酰胺类溶剂的混合液，其中酰胺类溶剂的质量百分含量为20-45wt％。
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