CN103046427A - 一种利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸基材料的方法 - Google Patents

一种利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸基材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103046427A
CN103046427A CN2012105602484A CN201210560248A CN103046427A CN 103046427 A CN103046427 A CN 103046427A CN 2012105602484 A CN2012105602484 A CN 2012105602484A CN 201210560248 A CN201210560248 A CN 201210560248A CN 103046427 A CN103046427 A CN 103046427A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aramid fiber
aromatic polyamide
base material
paper base
electrostatic spinning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012105602484A
Other languages
English (en)
Inventor
杨仁党
余梦娇
杨飞
刘德桃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN2012105602484A priority Critical patent/CN103046427A/zh
Publication of CN103046427A publication Critical patent/CN103046427A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Paper (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸基材料的方法，属于芳纶纸的制备领域。所述芳酰胺纤维纸的具体制备步骤为：（1）制备芳酰胺纤维纺丝液；（2）芳酰胺纤维纺丝液在高压纺丝下喷射形成芳酰胺纤维膜；（3）芳酰胺纤维膜先经过水浴、干燥，再经过高温压光处理，热压成型，制得芳酰胺纤维纸基材料。传统造纸法制备出的芳酰胺纤维纸基材料存在纤维分散差、成型强度较低、成纸均匀性不好、热压性能难以保证、抄造性能要求严格等问题，制约了其规模化的发展。而本发明采用高压多喷头纺芳酰胺纤维溶液的方法制备出的芳酰胺纤维纸基材料，不仅操作简单易行，而且制得的芳酰胺纤维纸基材料性能更加优异，性质更加稳定。

Description

一种利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸基材料的方法
技术领域
本发明属于芳纶纸的制备领域，特别涉及一种利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸基材料的方法。 
背景技术
随着材料科学的发展和造纸技术的进步，造纸的原料除采用传统的植物纤维之外，已经开始应用其他有机合成纤维来制造纸基材料。芳纶纤维具有高强度、耐高温、耐化学腐蚀、阻燃和优良的电绝缘性能，且具有优异的湿加工性能和增强性能，因而可以用于制造特种功能材料。芳酰胺纤维纸，也称聚间芳酰胺纸，就是利用纯芳酰胺纤维（聚间苯二甲酰间苯二胺）制成的一种特殊功能材料，适用于高温、高湿等恶劣环境中，广泛应用于航空航天、国防工业、交通运输、电工绝缘等特殊领域。但是由于传统造纸法制备芳纶纸面临很多技术难题，如芳纶切断处理、纤维分散、纸页成形、原纸热轧等关键技术难题，国内的相关研究大部分停留于科研试验阶段，一些生产企业对芳纶纸的工程设备、生产线、工艺过程监控等系统工程研究不足，从而使得国产芳纶纸的性能还处于中低档水平。 
传统造纸法采用混合芳纶纤维浆料、斜网（圆网）成型、压榨、干燥、高温压光成型的方法制备芳酰胺纤维纸，制备出的芳酰胺纤维纸时存在纤维分散差、成型强度较低、成纸均匀性不好、热压性能难以保证、抄造性能要求严格等问题，制约了其规模化的发展。 
静电纺丝是一种新型纺丝技术，不仅简便易行，而且设备和实验成本较低，纤维产率较高。静电纺丝是利用高压静电力驱使聚合物溶液（或熔体）喷射形成聚合物纤维的过程。随着国内外对芳纶纸需求量的增加和质量要求的提高，利用高压静电纺丝技术对芳酰胺纤维溶液进行纺丝制备芳纶纸具有重要的现实意义。 
发明内容
本发明的目的是在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸基材料的方法，该芳酰胺纤维纸基材料是采用静电纺丝技术纺出先驱体芳纶膜，经高温压光制得的芳酰胺纤维纸基材料。 
本发明的目的通过下述技术方案实现： 
（1）将芳酰胺纤维浆粕溶解于溶剂体系中，在80℃下搅拌2h，取出后在室温下静置30～60min，充分润涨溶解去除气泡后得到质量分数为5%～15%的芳酰胺纤维纺丝溶液； 
（2）将步骤（1）制得的芳酰胺纤维纺丝溶液注入静电纺丝装置中，进行高压静电纺丝，纺成芳酰胺纤维膜； 
（3）芳酰胺纤维膜去除膜表面残留的溶剂后，再经过高温压光成型，即可得到芳酰胺纤维纸基材料； 
步骤（1）所述的溶剂体系是由卤盐和可与卤盐形成络合的阳离子极性氧基团的溶剂组成，溶剂体系具体为DMAc（二甲基乙酰胺）/LiCl，NMP（甲基吡咯烷酮）/LiCl，DMF（二甲基甲酰胺）/LiCl，DMAc/CaCl2，NMP/CaCl2，DMF/CaCl2，DMAc/MgCl2，NMP/MgCl2或DMF/MgCl2中的至少一种；卤盐在溶剂体系中的质量分数为4%-10%； 
步骤（2）中所述的高压静电纺丝的条件为高压18～30kv，喷射针头与接收滚筒距离8～12cm，纺丝液推进速度0.1～1.2ml/h，温度30～40℃，相对湿度20～30%，转速4.8～6.2r/min； 
步骤（2）中所述静电纺丝装置的喷射针头数量为几百或几千，优选为100～2000个，喷射针头的内径为0.6～1.5mm； 
步骤（2）所述的静电纺丝装置的接收装置为辊筒收集或平板收集； 
步骤（3）中所述去除膜表面残留溶剂的方法为用去离子水浸渍2h，在80℃真空下干燥2h； 
步骤（3）中所述的高温压光条件为工作温度160～250℃，120～320kg/cm线压条件热压成型。 
本发明的优点是： 
1.本发明提供的制备芳酰胺纤维纸基材料的静电纺丝法与传统造纸法相比简单易行，不需要经过碎浆、打浆、筛选、抄纸等传统造纸过程。 
2.所得到的芳酰胺纤维纸基材料与传统造纸法制备的芳酰胺纤维纸相比，重量轻、强度高、力学性能和耐热性能好。 
3.芳酰胺纤维纺丝液配置工艺简单、效率高，适于纺丝，对静电纺丝设备无特殊要求。 
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。 
实施例1： 
1.取53ml二甲基乙酰胺（DMAc）和无水氯化锂2g于锥形瓶中，密封后置于油浴锅中，在80℃下搅拌约20min后氯化锂溶解，准确加入称好的2.5g芳酰胺纤维浆粕，密封后在80℃下搅拌2h，浆粕润涨溶解形成均匀半透明的淡黄色溶液，取出后在室温下静置30min，充分润涨溶解去除气泡后形成均匀透明的5%芳酰胺纤维溶液。 
2.将配制好的芳酰胺纤维溶液在高压条件下进行静电纺丝，静电纺丝的条件为：电压18kv，纺丝液推进速度0.1ml/h，温度30℃，相对湿度20%，转速4.8r/min，接收距离8cm，其中静电纺丝装置的接收装置为平板收集。 
3.芳酰胺纤维膜用去离子水浸渍2h，在80℃真空下干燥2h。芳酰胺纤维膜再经过高温压光工作温度160℃，120kg/cm线压条件热压成型，即可得到芳酰胺纤维纸基材料。获得的芳酰胺纤维纸基材料平均厚度0.025mm，抗张指数114.2N·m·g-1，撕裂指数71.9mN·m2·g-1，伸长率32%的芳酰胺纤维纸基材料。厚度、抗张指数、撕裂指数、伸长率分别按照国家标准GB/T451.3、GB/T12914、GB/T455、GB/T12914-91测量。 
实施例2： 
1.取53ml二甲基乙酰胺（DMAc）和无水氯化锂3.5g于锥形瓶中，密封后置于油浴锅中，在80℃下搅拌约20min后氯化锂溶解，准确加入称好的5g芳酰胺纤维浆粕，密封后在80℃下搅拌2h，浆粕润涨溶解形成均匀半透明的淡黄色溶液，取出后在室温下静置45min，充分润涨溶解去除气泡后形成均匀透明的10%芳酰胺纤维溶液。 
2.将配制好的芳酰胺纤维溶液在高压条件下进行静电纺丝，静电纺丝的条件为：电压24kv，纺丝液推进速度0.7ml/h，温度35℃，相对湿度25%，转速5.2r/min，接收距离10cm，其中静电纺丝装置的接收装置为辊筒收集。 
3.芳酰胺纤维膜用去离子水浸渍2h，在80℃真空下干燥2h。芳酰胺纤维膜 再经过高温压光工作温度200℃，200kg/cm线压条件热压成型，即可得到芳酰胺纤维纸基材料。获得的芳酰胺纤维纸平均厚度0.034mm，抗张指数128.3N·m·g-1，撕裂指数82.1mN·m2·g-1，伸长率35%的芳酰胺纤维纸。厚度、抗张指数、撕裂指数、伸长率分别按照国家标准GB/T451.3、GB/T12914、GB/T455、GB/T12914-91测量。 
实施例3： 
1.取53ml二甲基乙酰胺（DMAc）和无水氯化锂5g于锥形瓶中，密封后置于油浴锅中，在80℃下搅拌约20min后氯化锂溶解，准确加入称好的7.5g芳酰胺纤维浆粕，密封后在80℃下搅拌2h，浆粕润涨溶解形成均匀半透明的淡黄色溶液，取出后在室温下静置60min，充分润涨溶解去除气泡后形成均匀透明的15%芳酰胺纤维溶液。 
2.将配制好的芳酰胺纤维溶液在高压条件下进行静电纺丝，静电纺丝的条件为：电压30kv，纺丝液推进速度1.2ml/h，温度40℃，相对湿度30%，转速6.2r/min，接收距离12cm，其中静电纺丝装置的接收装置为辊筒收集。 
3.芳酰胺纤维膜用去离子水浸渍2h，在80℃真空下干燥2h。芳酰胺纤维膜再经过高温压光工作温度250℃，320kg/cm线压条件热压成型，即可得到芳酰胺纤维纸基材料。获得的芳酰胺纤维纸平均厚度0.045mm，抗张指数125.7N·m·g-1，撕裂指数93.4mN·m2·g-1，伸长率40%的芳酰胺纤维纸基材料。厚度、抗张指数、撕裂指数、伸长率分别按照国家标准GB/T451.3、GB/T12914、GB/T455、GB/T12914-91测量。 
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸基材料的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将芳酰胺纤维浆粕溶解于溶剂体系中，在80℃下搅拌2h，取出后在室温下静置30～60min，充分润涨溶解去除气泡后得到质量分数为5%～15%的芳酰胺纤维纺丝溶液；
（2）将步骤（1）制得的芳酰胺纤维纺丝溶液注入静电纺丝装置中，进行高压静电纺丝，纺成芳酰胺纤维膜；
（3）芳酰胺纤维膜去除膜表面残留的溶剂后，再经过高温压光成型，即可得到芳酰胺纤维纸。
2.根据权利要求1所述的利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸的方法，其特征在于：步骤（1）所述的溶剂体系是由卤盐和可与卤盐形成络合的阳离子极性氧基团的溶剂组成。
3.根据权利要求2所述的利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸基材料的方法，其特征在于：步骤（1）所述的溶剂体系为DMAc/LiCl，NMP/LiCl，DMF/LiCl，DMAc/CaCl2，NMP/CaCl2，DMF/CaCl2，DMAc/MgCl2，NMP/MgCl2或DMF/MgCl2中的至少一种；卤盐在溶剂体系中的质量分数为4%-10%。
4.根据权利要求1所述的利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸基材料的方法，其特征在于：步骤（2）中所述的高压静电纺丝的条件为高压18～30kv，喷射针头与接收滚筒距离8～12cm，纺丝液推进速度0.1～1.2ml/h，温度30～40℃，相对湿度20～30%，转速4.8～6.2r/min。
5.根据权利要求1所述的利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸基材料的方法，其特征在于：步骤（2）中所述静电纺丝装置的喷射针头数量100～2000个，喷射针头的内径为0.6～1.5mm。
6.根据权利要求1所述的利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸基材料的方法，其特征在于：步骤（2）所述的静电纺丝装置的接收装置为辊筒收集或平板收集。
7.根据权利要求1所述的利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸基材料的方法，其特征在于：步骤（3）中所述去除膜表面残留溶剂的方法为用去离子水浸渍2h，在80℃真空下干燥2h。
8.根据权利要求1所述的利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸基材料的方法，其特征在于：步骤（3）中所述的高温压光条件为工作温度160～250℃，120～320kg/cm线压条件热压成型。
CN2012105602484A 2012-12-20 2012-12-20 一种利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸基材料的方法 Pending CN103046427A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012105602484A CN103046427A (zh) 2012-12-20 2012-12-20 一种利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸基材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012105602484A CN103046427A (zh) 2012-12-20 2012-12-20 一种利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸基材料的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103046427A true CN103046427A (zh) 2013-04-17

Family

ID=48059265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012105602484A Pending CN103046427A (zh) 2012-12-20 2012-12-20 一种利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸基材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103046427A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104934117A (zh) * 2015-06-29 2015-09-23 深圳市沃尔核材股份有限公司 一种芳纶绕包线及其生产方法
CN105063808A (zh) * 2015-07-29 2015-11-18 浙江理工大学 一种片层结构堆叠的镂空型间位芳纶纳米纤维的制备方法
CN107354805A (zh) * 2017-06-17 2017-11-17 江苏奔拓电气科技有限公司 一种抗起毛高机械强度型间位芳纶纸
CN113136739A (zh) * 2021-04-21 2021-07-20 陕西科技大学 一种提高芳纶纤维云母纸界面结合强度的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005200779A (ja) * 2004-01-14 2005-07-28 Teijin Ltd パラ型芳香族ポリアミド系繊維、繊維構造体およびその製造方法
CN1834342A (zh) * 2006-04-13 2006-09-20 烟台氨纶股份有限公司 一种间位芳纶纸及其制备方法
CN101468299A (zh) * 2007-12-27 2009-07-01 中国科学院生态环境研究中心 一种芳香聚酰胺中空纤维纳滤膜的制备方法
CN101838888A (zh) * 2010-05-10 2010-09-22 张家港耐尔纳米科技有限公司 静电纺间位芳纶纳米纤维的制备方法
CN102704028A (zh) * 2012-05-26 2012-10-03 东华大学 一种间位芳纶纳米蛛网纤维膜的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005200779A (ja) * 2004-01-14 2005-07-28 Teijin Ltd パラ型芳香族ポリアミド系繊維、繊維構造体およびその製造方法
CN1834342A (zh) * 2006-04-13 2006-09-20 烟台氨纶股份有限公司 一种间位芳纶纸及其制备方法
CN101468299A (zh) * 2007-12-27 2009-07-01 中国科学院生态环境研究中心 一种芳香聚酰胺中空纤维纳滤膜的制备方法
CN101838888A (zh) * 2010-05-10 2010-09-22 张家港耐尔纳米科技有限公司 静电纺间位芳纶纳米纤维的制备方法
CN102704028A (zh) * 2012-05-26 2012-10-03 东华大学 一种间位芳纶纳米蛛网纤维膜的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
虢杰: "静电纺丝芳纶膜的制备及性能表征", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104934117A (zh) * 2015-06-29 2015-09-23 深圳市沃尔核材股份有限公司 一种芳纶绕包线及其生产方法
CN105063808A (zh) * 2015-07-29 2015-11-18 浙江理工大学 一种片层结构堆叠的镂空型间位芳纶纳米纤维的制备方法
CN105063808B (zh) * 2015-07-29 2017-06-30 浙江理工大学 一种片层结构堆叠的镂空型间位芳纶纳米纤维的制备方法
CN107354805A (zh) * 2017-06-17 2017-11-17 江苏奔拓电气科技有限公司 一种抗起毛高机械强度型间位芳纶纸
CN113136739A (zh) * 2021-04-21 2021-07-20 陕西科技大学 一种提高芳纶纤维云母纸界面结合强度的方法
CN113136739B (zh) * 2021-04-21 2023-02-24 陕西科技大学 一种提高芳纶纤维云母纸界面结合强度的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhuang et al. Solution blowing of submicron-scale cellulose fibers
CN102218871B (zh) 锂离子二次电池用改性隔膜的制备方法及其产品、制备装置
CN102560707B (zh) 一种肾形截面聚酰亚胺纤维及其制备方法
CN101338462A (zh) 一种聚酰亚胺纤维的制备方法
CN1367276A (zh) 精细纤维状高分子织物的制造方法
CN102586920B (zh) 一种聚丙烯腈纳米纤维的制备方法
CN103046427A (zh) 一种利用静电纺丝技术制备芳酰胺纤维纸基材料的方法
CN102586930B (zh) 一种利用液晶纺丝制备聚酰亚胺纤维的方法
CN107956001A (zh) 一种超级电容器用木质素纳米炭纤维的制备
CN111394892B (zh) 一种同轴包覆纳米二氧化锆无机层的聚酰亚胺纳米纤维膜及其制备方法
CN112831859B (zh) 一种聚丙烯腈纤维的制备方法
CN109402761A (zh) 一种芳纶1313改性纤维的制备方法
CN102766270A (zh) 一种具有交联结构聚酰亚胺纳米纤维膜及制备
CN109183179A (zh) 一种间位芳纶有色纤维的制备方法
CN101967279A (zh) 一种聚苯胺复合纳米纤维可逆变色膜的制备方法
CN102560713B (zh) 电解质溶液环流高压静电纺丝制备聚丙烯腈纳米纤维的方法
CN105648576A (zh) 一种ptfe/pva海岛纤维及其制备方法
CN110518177A (zh) SiO2/PVDF-HFP复合纤维膜及其制备方法和应用
CN105063807A (zh) 一种高强中模碳纤维的制备方法
CN109004155A (zh) 一种芳纶锂电池复合隔膜的制备方法
CN102383217B (zh) 一种聚酰亚胺纤维及其制备方法
CN105732984A (zh) 一种聚吡咙/磺化聚醚砜质子交换膜的制备方法
CN105970483A (zh) 一种静电纺丝定向纳米纤维膜及其制备方法、用途
CN113622089A (zh) 一种聚酰亚胺/二氧化铈复合纳米纤维膜及其制备方法
CN106835342A (zh) 使用bpda/pda系列聚酰亚胺制备高强度的聚合物纳米纤维

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20130417