CN102926270A - 一种聚酰亚胺纤维纸的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种聚酰亚胺纤维纸的制备方法，首先用标准纤维分散器对聚酰胺酸纤维束进行分散处理，添加纤维分散剂、纤维粘结剂，后在标准纸页成型器中抄造一定量的聚酰胺酸纤维原纸；用质量浓度为1~10%的聚酰亚胺树脂溶液对聚酰胺酸纤维原纸进行喷涂或浸渍处理，使聚酰亚胺树脂溶液均匀的分布到原纸表面，干燥；预压；在300~420℃的温度下处理15~60min，冷却后得到聚酰亚胺纤维纸。本发明聚酰亚胺纤维纸的制备方法，有利于降低打浆能耗、改善纸张匀度，同时，通过对纸张的热处理，使纤维间发生交联反应，增加纤维间的结合力，改善了纸张的强度性能，满足了其在特殊领域的应用要求。

Description

一种聚酰亚胺纤维纸的制备方法

技术领域

本发明属于造纸工业与材料工业交叉技术领域，具体涉及一种聚酰亚胺纤维纸的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺具有较高的热氧化稳定性、耐辐照、耐腐蚀、电绝缘等优异的性能，已成为当今高技术有机聚合物中重要品种之一，在电工、电子、影像技术、航空航天、原子能、通信、工程塑料及医学等领域已经得到了广泛的应用。

聚酰亚胺纤维作为聚酰亚胺的一种重要产品，拥有超高的稳定性的同时还具有极高的模量和物理强度，鉴于聚酰亚胺纤维优异的性能，一些发达国家已经将聚酰亚胺纤维的应用推广了到造纸领域。聚酰亚胺纤维纸有较高的强度性能和电气性能，长期使用温度可以达到300℃，与目前应用较普遍的高性能耐高温绝缘纸（其典型代表是美国杜邦公司开发生产的芳纶纸）相比具有明显的优势，其应用与开发也受到了各界越来越多的关注，聚酰亚胺纤维纸是未来耐高温绝缘纸发展的新方向。

聚酰亚胺纤维特殊的物理和化学性质也对聚酰亚胺纤维纸的湿法成型过程及成纸的性能带来了一些影响。一方面，聚酰亚胺纤维的性质十分稳定，表面钝化，且经过磨打浆处理也不会产生分丝帚化，最终导致经过湿法成型得到的原纸强度较低；另一方面，聚酰亚胺纤维的强度较高，是目前强度仅次于碳纤维的一种高性能化学纤维，在短切聚酰亚胺纤维的裁切过程中易使刀口温度升高而使纤维束两端产生熔融粘结现象，必须经过一定的打浆处理才能使纤维束分散成单根纤维，不但增加能耗，而且会对纤维的晶型和强度带来负面影响，最终影响纸张的强度性能。

聚酰亚胺前体纤维（聚酰胺酸纤维）在特定工艺下经过热处理可以发生脱水环化反应，最终得到性质稳定的聚酰亚胺纤维，选用聚酰胺酸纤维作为主要成纸纤维可以较好的解决聚酰亚胺纤维在湿法成型过程中带来的问题。一方面，聚酰胺酸纤维与聚酰亚胺纤维相比其物理强度相对较低，在短切纤维的裁切过程中纤维束两端不会产生熔融粘结的现象，即使不经过打浆处理也能得到分散性能良好的聚酰胺酸纤维，降低能耗的同时还可以使纤维保持较高的晶化程度；另一方面，聚酰胺酸纤维在热酰亚胺化反应过程中可以发生分子间的交联反应，这有利于提高纤维间的结合力，最终达到改善纸张强度性能的目的。

现有的聚酰亚胺纤维纸的制备方法，通常以聚酰亚胺短切纤维为纤维原料制备聚酰亚胺纤维原纸，一方面需要添加打浆设备，增加能耗，提高了产品投入成本；另一方面在纸页成形过程中易使纤维发生缠结和絮聚，纸张匀度差，影响纸张强度性能和电气性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚酰亚胺纤维纸的制备方法，解决了现有的聚酰亚胺纤维纸的制备方法设备和产品投入高，成纸强度性能和电气性能较差的问题，有利于降低打浆能耗、改善纸张匀度，同时，通过对纸张的热处理，使纤维间发生交联反应，增加纤维间的结合力，改善了纸张的强度性能，满足了其在特殊领域的应用要求。

本发明所采用的技术方案是，一种聚酰亚胺纤维纸的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：用标准纤维分散器对聚酰胺酸纤维束进行分散处理，添加纤维分散剂、纤维粘结剂，后在标准纸页成型器中抄造一定量的聚酰胺酸纤维原纸；

步骤2：用质量浓度为1~10%的聚酰亚胺树脂溶液对步骤1得到的聚酰胺酸纤维原纸进行喷涂或浸渍处理，使聚酰亚胺树脂溶液均匀的分布到原纸表面，干燥；

步骤3：将步骤2得到的经过浸渍和干燥处理的聚酰亚胺纤维原纸预压；

步骤4：将步骤3得到的预压后的纸样置于真空高温干燥箱中，在300~420℃的温度下处理15~60min，冷却后得到聚酰亚胺纤维纸。

本发明的特点还在于，

其中的步骤1中的纤维分散剂采用聚氧化乙烯，添加量为相当于聚酰胺酸纤维质量的0.02%~0.2%；所述的纤维粘结剂采用芳纶对位浆粕，添加量为相当于聚酰胺酸纤维质量的2%~15%。

其中的步骤2中的干燥，温度为60~100℃，时间为30~120min。

其中的步骤3中的预压，是在温度为150~250℃、压力为3~15MPa的平板硫化机中预压1~10min。

本发明的有益效果是，本发明以聚酰胺酸纤维为纤维原料，同时加入纤维分散剂、助留剂和纤维粘结剂等造纸助剂，通过湿法成型技术制备聚酰胺酸纤维原纸，原纸经过一定浓度的聚酰亚胺树脂溶液的浸渍或喷涂处理、热酰亚胺化处理等，最终得到了强度性能较好的聚酰亚胺纤维纸，其强度较由聚酰亚胺纤维抄造的纸张高10~25%。

采用本发明新工艺、新方法研发生产出的高性能聚酰亚胺纤维纸，创新性强，应用前景广阔，对推动高新技术产业发展，促进传统产业的升级换代，提升耐高温绝缘材料产品的档次，促进相关产业的发展具有重大的现实意义。

附图说明

图1是本发明聚酰亚胺纤维纸的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明聚酰亚胺纤维纸的制备方法，如图1所示，具体按照以下步骤实施：

步骤1：用标准纤维分散器对聚酰胺酸纤维束进行分散处理，添加相当于聚酰胺酸纤维质量0.02%~0.2%的聚氧化乙烯（PEO）作为纤维分散剂、相当于聚酰胺酸纤维质量2%～15%的芳纶对位浆粕作为纤维粘结剂，在标准纸页成型器中抄造一定量的聚酰胺酸纤维原纸；

步骤2：用浓度为1~10%的聚酰亚胺树脂溶液对聚酰胺酸纤维原纸进行喷涂或浸渍处理，使聚酰亚胺树脂溶液均匀的分布到原纸表面，将其置于温度为60~100℃的鼓风干燥箱中干燥处理30~120min，使纸张中的溶剂完全挥发；

步骤3：将经过浸渍和干燥处理的聚酰亚胺纤维纸在温度为150~250℃、压力3~15MPa的平板硫化机中预压1~10min；。

步骤4：纸样进行预压后将其置于真空高温干燥箱中，在300~420℃的温度下处理15~60min，结束上述处理后取出纸样待其冷却得到强度性能优异的聚酰亚胺纤维纸。

实施例1

用标准纤维分散器对聚酰胺酸纤维束进行分散处理，添加0.1%的聚氧化乙烯（PEO）作为纤维分散剂、8%的芳纶对位浆粕作为纤维粘结剂，在标准纸页成型器中抄造一定量的聚酰胺酸纤维原纸；用浓度为4%的聚酰亚胺树脂溶液对聚酰胺酸纤维原纸进行喷涂或浸渍处理，使聚酰亚胺树脂溶液均匀的分布到原纸表面，将其置于温度为80℃的鼓风干燥箱中干燥处理90min，使纸张中的溶剂完全挥发；将经过浸渍和干燥处理的聚酰亚胺纤维纸在温度为220℃、压力10MPa的平板硫化机中预压4min；。纸样进行预压后将其置于真空高温干燥箱中，在350℃的温度下处理30min，结束上述处理后取出纸样待其冷却得到强度性能优异的聚酰亚胺纤维纸。

实施例2

用标准纤维分散器对聚酰胺酸纤维束进行分散处理，添加0.02%的聚氧化乙烯（PEO）作为纤维分散剂、2%的芳纶对位浆粕作为纤维粘结剂，在标准纸页成型器中抄造一定量的聚酰胺酸纤维原纸；用浓度为1%的聚酰亚胺树脂溶液对聚酰胺酸纤维原纸进行喷涂或浸渍处理，使聚酰亚胺树脂溶液均匀的分布到原纸表面，将其置于温度为60℃的鼓风干燥箱中干燥处理30min，使纸张中的溶剂完全挥发；将经过浸渍和干燥处理的聚酰亚胺纤维纸在温度为150℃、压力3MPa的平板硫化机中预压10min；。纸样进行预压后将其置于真空高温干燥箱中，在300℃的温度下处理15min，结束上述处理后取出纸样待其冷却得到强度性能优异的聚酰亚胺纤维纸。

实施例3

用标准纤维分散器对聚酰胺酸纤维束进行分散处理，添加0.2%的聚氧化乙烯（PEO）作为纤维分散剂、15%的芳纶对位浆粕作为纤维粘结剂，在标准纸页成型器中抄造一定量的聚酰胺酸纤维原纸；用浓度为10%的聚酰亚胺树脂溶液对聚酰胺酸纤维原纸进行喷涂或浸渍处理，使聚酰亚胺树脂溶液均匀的分布到原纸表面，将其置于温度为100℃的鼓风干燥箱中干燥处理120min，使纸张中的溶剂完全挥发；将经过浸渍和干燥处理的聚酰亚胺纤维纸在温度为250℃、压力15MPa的平板硫化机中预压1min；。纸样进行预压后将其置于真空高温干燥箱中，在420℃的温度下处理60min，结束上述处理后取出纸样待其冷却得到强度性能优异的聚酰亚胺纤维纸。

以下从原理方面说明本发明的关键技术方案：

本方法采用新思路新工艺，创新性强，用于本方法中的聚酰胺酸纤维易制备且在水相分散介质中不易缠结絮聚，降低设备投资费用的同时全面提高了产品综合性能。

步骤1中聚氧化乙烯（PEO）的添加量为0.02%~0.2%。用量过小，不能起到提高水溶液粘度和分散纤维的目的，纸张匀度差；用量过大则浆料滤水困难，增加纤维碰撞和絮聚的几率，也不利于纸张匀度的提高。

步骤1中芳纶对位浆粕的用量为2%~15%。用量过小则原纸强度差，不利于纸张电气性能和强度性能的提高；用量过大则不利于纸张耐高温性能的提高。

步骤2中用浓度为1~10%的聚酰亚胺树脂溶液对聚酰胺酸纤维原纸进行喷涂或浸渍处理。树脂溶液浓度过大则纸张的撕裂度下降；用量过小不利于纸张抗张强度和电气性能的提高。

步骤3中将经过浸渍和干燥处理的聚酰亚胺纤维纸在温度为150~250℃的鼓风干燥箱中干燥处理。温度过低则浸渍液中的有机溶剂不能完全会发；温度过高则易造成聚酰胺酸纤维的快速降解，给纸张的强度性能带来不利影响。

步骤4中预压纸样放入高温真空干燥箱中在300~420℃的温度下处理。温度过低则聚酰胺酸纤维的热酰亚胺化反应不完全，不利于纸张强度的提高；温度过高易使纤维分子间产生交联，也不利于纸张强度的提高。

Claims (4)

1.一种聚酰亚胺纤维纸的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1：用标准纤维分散器对聚酰胺酸纤维束进行分散处理，添加纤维分散剂、纤维粘结剂，后在标准纸页成型器中抄造一定量的聚酰胺酸纤维原纸；

步骤2：用质量浓度为1~10%的聚酰亚胺树脂溶液对步骤1得到的聚酰胺酸纤维原纸进行喷涂或浸渍处理，使聚酰亚胺树脂溶液均匀的分布到原纸表面，干燥；

步骤3：将步骤2得到的经过浸渍和干燥处理的聚酰亚胺纤维原纸预压；

步骤4：将步骤3得到的预压后的纸样置于真空高温干燥箱中，在300~420℃的温度下处理15~60min，冷却后得到聚酰亚胺纤维纸。

2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维纸的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中的纤维分散剂采用聚氧化乙烯，添加量为相当于聚酰胺酸纤维质量的0.02%~0.2%；所述的纤维粘结剂采用芳纶对位浆粕，添加量为相当于聚酰胺酸纤维质量的2%~15%。

3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维纸的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中的干燥，温度为60～100℃，时间为30~120min。

4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维纸的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中的预压，是在温度为150~250℃、压力为3~15MPa的平板硫化机中预压1~10min。