CN102953288B - 一种对位芳纶浆粕增强聚酰亚胺纤维纸的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种对位芳纶浆粕增强聚酰亚胺纤维纸的制备方法：将聚酰亚胺短切纤维经槽式打浆机打浆得聚酰亚胺纤维浆料；将对位芳纶浆粕在槽式打浆机内进行疏解分散处理，将疏解分散处理后的对位芳纶浆粕加入聚酰亚胺纤维浆料中进行混合，混合均匀后再加入聚氧化乙烯、丁苯胶乳以及阳离子聚丙烯酰胺，然后用纸机抄造成型、干燥得原纸，将原纸用聚酰亚胺树脂浸渍后经过热压机热压得聚酰亚胺纤维纸，本发明所述对位芳纶浆粕增强聚酰亚胺纤维纸的制备方法在聚酰亚胺纤维抄纸的过程中加入对位芳纶浆粕，提高了聚酰亚胺纤维纸的强度、可抄造性，减少了抄造时的断纸，提高了纸机车速以及生产效率，同时可以提高产品的介电性能。
Description
技术领域
本发明属于造纸工业和材料工业交叉领域，具体涉及一种对位芳纶浆粕增强聚酰亚胺纤维纸的制备方法。
背景技术
聚酰亚胺纤维是高性能纤维的一个品种，具有高模量、高强度、低吸水率、耐高低温、耐化学腐蚀、耐水解、耐辐照、良好的电绝缘性和优异的耐热氧化稳定性能的特点，使其在航空航天工业、电气绝缘、原子能工业、卫星、核潜艇及微电子工业具有广阔的应用前途。
利用聚酰亚胺纤维与其树脂构成的复合材料能更广泛的应用于高技术行业，如航空电缆、挠性印刷电缆、高温绝缘电器、航天火箭发动机喷管、原子能设施中的结构材料、航空发动机的结构材料、新型战斗机的结构材料。但是由于制造成本的原因，限制了聚酰亚胺纤维的使用。
聚酰亚胺纤维由于自身的结构特点，具有耐高温、热稳定、良好的电绝缘性等特点。有文献报道，对不同合成途径和纺丝的聚酰亚胺纤维进行热重分析表明，其开始的分解温度都可达到300℃以上，有的分解温度甚至可达到600℃。因此，在对温度需求更高的地方，聚酰亚胺纤维纸基材料显示出更大的优势。但是由于聚酰亚胺纤维本身的特性，纤维表面光滑，纤维自身强度高，打浆亦不能发生分丝帚化的现象，导致成纸的纤维间的结合力较差，成纸纤维之间的连接性较差，纸张强度不高。
芳纶1414（PPTA）纤维，我国称为对位芳纶，具有高强、高模、耐温性好等优异性能，对位芳纶浆粕是芳纶1414的一种差别化产品，表面呈毛绒状、微纤丛生、毛羽丰富、形态如木材浆粕的纤维。芳纶浆粕产品广泛用于制备密封材料、增强材料、改性材料、特种纸品及蜂窝芯材等各种材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对位芳纶浆粕增强聚酰亚胺纤维纸的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
1）将聚酰亚胺短切纤维经槽式打浆机打浆10~120分钟，使聚酰亚胺短切纤维疏解分散和切断，得聚酰亚胺纤维浆料；
2）将对位芳纶浆粕在槽式打浆机内进行疏解分散，疏解分散至打浆度为20~60°SR得对位芳纶浆粕浆，将对位芳纶浆粕浆加入聚酰亚胺纤维浆料中进行混合，对位芳纶浆粕浆的加入量以对位芳纶浆粕绝干质量计为聚酰亚胺短切纤维绝干质量的0.01~20%，混合均匀后再加入聚酰亚胺短切纤维绝干质量0.005~1.0%的聚氧化乙烯（PEO）、0.05~20%的丁苯胶乳以及0.1~9%的阳离子聚丙烯酰胺（CPAM），然后用纸机抄造成型、干燥得原纸，将原纸用聚酰亚胺树脂浸渍后经过热压机热压得聚酰亚胺纤维纸，对位芳纶浆粕的填充作用提高了聚酰亚胺纤维纸的强度。
所述聚酰亚胺短切纤维的长度为2~10mm。
所述聚酰亚胺树脂的浸渍量为原纸质量的10~40%，纸张浸渍量过小，纸张抗张强度和耐压强度增强不明显；浸渍量过高，对纸张伸长率和撕裂度带来较大的负面影响。本发明采用的聚酰亚胺树脂为耐高温的聚酰亚胺树脂，具体为长春高崎聚酰亚胺股份有限公司生产的耐高温YI-FX树脂。
本发明所述对位芳纶浆粕增强聚酰亚胺纤维纸的制备方法在聚酰亚胺纤维抄纸的过程中加入对位芳纶浆粕，并利用聚酰亚胺树脂对原纸进行浸渍处理，提高了聚酰亚胺纤维纸的强度、可抄造性，减少了抄造时的断纸，提高了纸机车速以及生产效率，同时可以提高产品的介电性能。
对位芳纶浆粕纤维表面的毛绒状结构，可以起到连接聚酰亚胺纤维、提高聚酰亚胺纤维纸初始强度的作用，从而提高最终聚酰亚胺纤维纸的强度。而对位芳纶亦可以改善聚酰亚胺纤维纸的性能。
经过长期的试验研究，发现在聚酰亚胺纤维抄纸的过程中，加入一定量的对位芳纶浆粕，能够有效的提高成纸时的匀度，增加纸页的湿强度，经干燥后，对各项指标也有明显的提高。
本发明所制备的聚酰亚胺纤维纸是环保节能型新产品，技术含量高、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是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。本发明生产工艺流程如图1所示，具体工艺如下：
实施例1
先将聚酰亚胺短切纤维经槽式打浆机打浆30分钟，使得短切纤维集束充分的分散疏解开，得聚酰亚胺纤维浆料；将对位芳纶浆粕在槽式打浆机内进行疏解分散处理，疏解分散至打浆度为40°SR得对位芳纶浆粕浆，将对位芳纶浆粕浆按照0.01%（以对位芳纶浆粕绝干质量计，相对于聚酰亚胺短切纤维绝干质量的比）加入到聚酰亚胺纤维浆料中，制备成聚酰亚胺纤维芳纶浆，为了使得纤维充分得到分散，减少絮聚，向聚酰亚胺纤维芳纶浆中加入PEO，加入量为0.005%（相对于聚酰亚胺短切纤维绝干质量的比）；然后，聚酰亚胺纤维芳纶浆进入纸机网前流送系统，在流送系统高位箱或流浆箱之前加入丁苯胶乳和CPAM，加入量分别为20%（相对于聚酰亚胺短切纤维绝干质量的比）和4.5%（相对于聚酰亚胺短切纤维绝干质量的比）；最后，在斜网或圆网纸机上抄造成型、在温度为90℃下干燥得原纸，将原纸用聚酰亚胺树脂浸渍，聚酰亚胺树脂的浸渍量为原纸质量的30%，浸渍后经过热压机热压生产出合格纸张。
实施例2
先将聚酰亚胺短切纤维经槽式打浆机打浆10分钟，使得短切纤维集束充分的分散疏解开，得聚酰亚胺纤维浆料；将对位芳纶浆粕在槽式打浆机内进行疏解分散处理，疏解分散至打浆度为60°SR得对位芳纶浆粕浆，将对位芳纶浆粕浆按照10%（以对位芳纶浆粕绝干质量计，相对于聚酰亚胺短切纤维绝干质量的比）加入到聚酰亚胺纤维浆料中，制备成聚酰亚胺纤维芳纶浆，为了使得纤维充分得到分散，减少絮聚，向聚酰亚胺纤维芳纶浆中加入PEO，加入量为1.0%（相对于聚酰亚胺短切纤维绝干质量的比）；然后，聚酰亚胺纤维芳纶浆进入纸机网前流送系统，在流送系统高位箱或流浆箱之前加入丁苯胶乳和CPAM，加入量分别为0.05%（相对于聚酰亚胺短切纤维绝干质量的比）和0.1%（相对于聚酰亚胺短切纤维绝干质量的比）；最后，在斜网或圆网纸机上抄造成型、在温度为105℃下干燥得原纸，将原纸用聚酰亚胺树脂浸渍，聚酰亚胺树脂的浸渍量为原纸质量的10%，浸渍后经过热压机热压生产出合格纸张。
实施例3
先将聚酰亚胺短切纤维经槽式打浆机打浆120分钟，使得短切纤维集束充分的分散疏解开，得聚酰亚胺纤维浆料；将对位芳纶浆粕在槽式打浆机内进行疏解分散处理，疏解分散至打浆度为20°SR得对位芳纶浆粕浆，将对位芳纶浆粕浆按照20%（以对位芳纶浆粕绝干质量计，相对于聚酰亚胺短切纤维绝干质量的比）加入到聚酰亚胺纤维浆料中，制备成聚酰亚胺纤维芳纶浆，为了使得纤维充分得到分散，减少絮聚，向聚酰亚胺纤维芳纶浆中加入PEO，加入量为0.15%（相对于聚酰亚胺短切纤维绝干质量的比）；然后，聚酰亚胺纤维芳纶浆进入纸机网前流送系统，在流送系统高位箱或流浆箱之前加入丁苯胶乳和CPAM，加入量分别为10%（相对于聚酰亚胺短切纤维绝干质量的比）和9%（相对于聚酰亚胺短切纤维绝干质量的比）；最后，在斜网或圆网纸机上抄造成型、在温度为120℃下干燥得原纸，将原纸用聚酰亚胺树脂浸渍，聚酰亚胺树脂的浸渍量为原纸质量的40%，浸渍后经过热压机热压生产出合格纸张。
三种纸张性能对比分析见下表
| 纸张种类 | 抗张指数/N·mg-1 | 撕裂指数/mN·m2g-1 | 耐压强度/Kv·mm-1 |
| 聚酰亚胺纸 | 37.45 | 23.56 | 6.57 |
| 对位芳纶纸 | 35.26 | 19.53 | 10.48 |
| 增强型聚酰亚胺纸 | 42.37 | 29.67 | 12.31 |
上表中，增强型聚酰亚胺纸按照实施例1制备得到，聚酰亚胺纸以及对位芳纶纸为对照，从上表中可以看出，经过对位芳纶浆粕增强的聚酰亚胺纤维纸与其他两种纸张相比，强度性能和电气性能有明显的优势。
Claims (2)
1.一种对位芳纶浆粕增强聚酰亚胺纤维纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将聚酰亚胺短切纤维经槽式打浆机打浆30分钟，使聚酰亚胺短切纤维疏解分散和切断，得聚酰亚胺纤维浆料；
2)将对位芳纶浆粕在槽式打浆机内进行疏解分散，疏解分散至打浆度为40°SR得对位芳纶浆粕浆，将对位芳纶浆粕浆加入聚酰亚胺纤维浆料中进行混合，对位芳纶浆粕浆的加入量以对位芳纶浆粕绝干质量计为聚酰亚胺短切纤维绝干质量的0.01％，混合均匀后再加入聚酰亚胺短切纤维绝干质量0.005％的聚氧化乙烯、20％的丁苯胶乳以及4.5％的阳离子聚丙烯酰胺，然后用纸机抄造成型、干燥得原纸，将原纸用聚酰亚胺树脂浸渍后经过热压机热压得聚酰亚胺纤维纸，撕裂指数为29.67mN·m2g-1；所述聚酰亚胺树脂的浸渍量为原纸质量的30％；采用的聚酰亚胺树脂为耐高温的聚酰亚胺树脂，具体为耐高温YI-FX树脂。
2.根据权利要求1所述一种对位芳纶浆粕增强聚酰亚胺纤维纸的制备方法，其特征在于：所述聚酰亚胺短切纤维的长度为2～10mm。
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