CN103485234A - 一种混合纤维体系芳纶纸的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合纤维体系的芳纶纸的制备方法，包括以下组分：（1）30-50质量份的由长度分别为3mm、4mm、5mm、6mm的芳纶短切纤维复配成的不同平均长度的芳纶短切纤维；（2）50-70质量份的芳纶浆粕。芳纶纸制备步骤为：（1）不同长度的芳纶短切纤维的表面处理；（2）按照不同的比例，将不同长度的芳纶短切纤维混合，得到混合芳纶短切纤维体系；（3）芳纶短切纤维混合体系与芳纶浆粕的混合；（4）湿法成形芳纶原纸的制备；（5）芳纶原纸的热压。本发明解决了现有制备芳纶过程中纤维絮聚、成纸匀度差、纸张强度差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及造纸领域，具体涉及一种纤维混合体系的芳纶纸及其制备方法。
背景技术
芳纶纸具有优异的机械强度、热稳定性及良好的绝缘性能等。近年来随着技术的发展我国芳纶纸产业不断取得进步，一些厂家已经能生产出性能较好的芳纶纸。
芳纶纤维为疏水性纤维，在生产芳纶纸的浆料的分散过程中芳纶纤维在水中的分散效果差，容易絮聚从而影响成纸匀度及强度，在芳纶纸的制备研究过程中提高纸张的强度是研究的重点。
目前大多数提高芳纶纸的主要方法是改善芳纶纤维的分散或者采用单一长度的芳纶短切纤维与芳纶浆粕及第三种纤维混合制得。
专利公开号为101792979的中国发明专利提供了一种“一种航空航天用芳纶纸芳纶纤维前处理的方法”，通过将对位沉析纤维与间位短切纤维进在60-90℃的热水中洗涤5-7次的方法改善纤维在水中的分散效果。专利公开号为102261009的中国发明专利提出了“一种芳纶绝缘纸的制备方法”，采用斜网角度可以调节的抄纸机，并在斜网底部安装摇震装置以期达到改善成纸匀度的目的。公开号为102154914A的中国发明专利提出了一种制备芳纶绝缘纸的方法，为了提高芳纶纤维的分散性提出了一种在流浆箱上安装超声发生器，向造纸浆料施加定向超声波的方法。上述方法只是在一定程度上减少芳纶纤维在水中的絮聚，并且单一长度的纤维间的结合没有不同长度纤维间的结合紧密，所得芳纶纸并不能满足高精度产品的需求。
专利公开号为1932148的中国发明专利提出了一种“以芳纶短切纤维为原料的芳纶纸及其制备方法”该方法采用芳纶短切纤维10%-90%，间位芳纶沉析纤维10%-90%，聚酯短切纤维0%-60%，云母0%-50%的比例制备一种合成芳纶纸，聚酯短切纤维是作为粘结纤维发挥作用，使纤维间结合紧密，但由于聚酯纤维与芳纶纤维间的性能差异较大，会给纸张的性能带来负面影响。
专利公开号为102899959的中国发明专利提出了“一种蜂窝材料用对位芳纶纸及其制备方法”，通过添加5-30%质量份的聚酰亚胺纤维，与对位芳纶短切纤维及对位芳纶浆粕混合制备对位芳纶纸。由于不同种纤维的性能差异聚酰亚胺纤维的加入并不能很好的使纤维间结合紧密，且两种纤维混合后分散效果较差，不能很好的提高纸张的强度。
专利公开号为102517976A的中国发明专利提出了 “一种纯对位芳纶纸的制备方法”，将对位芳纶短切纤维及对位芳纶沉析纤维和对位芳纶浆粕制备全对位芳纶纸。此方法与本发明的思路相近，但是在芳纶纸的制备过程中是采用芳纶沉析纤维及浆粕混合。
专利公开号为1710196的中国发明专利提出了一种“全对位芳纶酰胺纸及其制备方法和应用”，采用对位芳纶短纤维与对位芳纶浆粕制备。并对芳纶纸采用对位型芳族聚酰胺溶液浸渍。公开号为102864676A的专利在“一种制备对位芳纶纸的办法”中提出用聚酰亚胺溶液浸渍得到的芳纶纸。上述两种方法制备的芳纶纸强度较高，但是在浸渍过程中浸渍的匀度及固化过程不易控制，且经浸渍后纸张经热压后会变脆，这会对纸张的匀度及强度造成影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合纤维体系的芳纶纸的制备方法，采用不同长度的同种纤维复配成不同平均长度的混合纤维体系，既可以发挥长纤维的优势，又可以减少絮聚，改善纸张的匀度，使纤维间结合更加紧密，提高成纸的强度，又可以减少不同种纤维的加入对成纸性能带来的不利影响；解决了现有制备芳纶过程中纤维絮聚、成纸匀度差、纸张强度差的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种混合纤维体系的芳纶纸的制备方法，包括以下步骤：
1）、将两种或两种以上的不同长度的芳纶短切纤维用摩尔浓度为1.5×10-3-3.0×10-3mol/L的十二烷基苯磺酸钠溶液在40-60℃的条件下进行浸泡0.5h-1h；
2）、将步骤1）中两种或两种以上的不同长度的芳纶短切纤维按照一定比例混合，得到由不同长度的纤维组成的混合纤维体系；
3）、取步骤2）中制备出的30-50质量份的混合纤维与50-70质量份的芳纶浆粕分散混合得到悬浮液，将悬浮液倒入纸页成型器内脱水成型，再经湿压榨去除多余水分，干燥，从而得到芳纶原纸；
4）在热压机上对芳纶原纸进行热压，获得一定强度性能的芳纶纸。
在本发明的一个优选实施例中，不同长度的芳纶短切纤维包括长度为3mm、4mm、5mm和6mm的芳纶短切纤维。
在本发明的一个优选实施例中，长度为3mm的芳纶纤维与长度为6mm的芳纶短纤维按照4:6的比例混合得到两种长度的纤维组成混合纤维体系。
在本发明的一个优选实施例中，长度为4mm的芳纶纤维与长度为6mm的芳纶短纤维按照4:6的比例混合得到两种长度的纤维组成混合纤维体系。
在本发明的一个优选实施例中，将长度为3mm、4mm的芳纶纤维与长度为6mm的芳纶纤维按照3:1:6的比例混合，得到由三种不同长度的纤维组成的混合纤维体系。
在本发明的一个优选实施例中，步骤2）中混合纤维和芳纶浆粕分散混合中加入质量分数为0.01%-0.05%的聚氧化乙烯溶液4-6mL。
在本发明的一个优选实施例中，将步骤4）制备的芳纶纸在热压机上进行热压，热压温度为240-260℃，时间2-4min。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明不仅可以发挥长纤维的强度优势，也可以发挥短纤维的填补功能，使纸张结构中纤维间分布更加紧密；同时，减少长纤维比例，有利于避免长纤维分散时在水中的絮聚，提高成纸匀度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为发明的制备示意图。
图2为发明的几种混合比例下纸张的抗张指数。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
纸张的强度与纤维的平均长度关系密切，长纤维可以提供更多的氢键结合点，赋予纸张良好的强度。纸张中的短纤维会使纤维之间结合更加紧密，有利于提高纸张的物理强度。造纸过程中，若纤维超过适宜的长度则会产生絮聚的现象，影响成纸匀度反而会降低纸张的强度。
一种混合纤维体系的芳纶纸的制备方法，包括以下步骤：
1）、将经摩尔浓度为1.5×10-3-3.0×10-3mol/L的十二烷基苯磺酸钠溶液，在40-60℃的条件下恒温处理0.5h-1h的两种或两种以上不同长度的芳纶短切纤维，按照不同比例混合得到混合纤维体系，
2）、将步骤1）中30-50质量份的混合纤维体系与50-70质量份的芳纶浆粕混合后在纤维解离机内疏解，分散；在分散过程中加入4-6mL的聚氧化乙烯溶液，得到混合纤维与芳纶浆粕的混合悬浮液，混合纤维体系与芳纶浆粕的质量份之和为100；
3）将混合悬浮液倒入纸页成型器内脱水成型，再经湿压榨去除多余水分，最后干燥。
4）将制备的芳纶纸在热压机上进行高温热压处理，热压温度为240-260℃，时间2-4min，热压过程中按照一定的间隔翻动芳纶纸，。
实施例1：
一种混合纤维体系芳纶纸其制备方法，包括以下步骤：
1）将长度为3mm、6mm的芳纶短切纤维，用摩尔浓度为1.5×10-3mol/L的 十二烷基苯磺酸钠溶液在40℃的条件下进行浸泡0.5h；
2）将经浸泡处理的长度为3mm、6mm的芳纶短切纤维按照比例为4:6混合，得到混合纤维体系。
3）取30质量份的混合纤维体系与70质量份的芳纶浆粕混合后在纤维解离机内疏解，分散，在分散过程中加入4mL的PEO（聚氧化乙烯）溶液，得到混合悬浮液，两种原料的质量份之和为100。
4）将混合悬浮液倒入纸页成型器内脱水成型，再经湿压榨去除多余水分，最后干燥。
5）将制备的芳纶纸在热压机上进行高温热压处理，热压条件为：温度240℃，压力10MPa，时间4min。
实施例2：
一种混合纤维体系芳纶纸其制备方法，包括以下步骤：
1）将长度为4mm、6mm的芳纶短切纤维，用摩尔浓度为2.0×10-3mol/L的 十二烷基苯磺酸钠溶液在50℃的条件下进行浸泡45min；
2）将浸泡处理的长度为4mm、6mm的芳纶短切纤维按照比例为4:6混合，得到平均长度为5mm的混合纤维体系。
3）取40质量份的平均长度为5mm的混合纤维体系与60质量份的芳纶浆粕混合后在纤维解离机内疏解，分散。在分散过程中加入5mL的PEO溶液，得到混合悬浮液，两种原料的质量份之和为100。
4）将混合悬浮液倒入纸页成型器内脱水成型，再经湿压榨去除多余水分，最后干燥。
5）将制备的芳纶纸在热压机上进行高温热压处理，热压条件为：温度250℃，压力10MPa，时间3min。
实施例3：
一种混合纤维体系芳纶纸其制备方法，包括以下步骤：
1）将长度为3mm、4mm、5mm、6mm的芳纶短切纤维，用摩尔浓度为3.0×10-3mol/L的 十二烷基苯磺酸钠溶液在60℃的条件下进行浸泡1h；
2）将浸泡处理的长度为3mm、4mm、6mm的芳纶短切纤维按照比例为3:1:6混合，得到混合纤维体系。
3）取50质量份的混合纤维体系与50质量份的芳纶浆粕混合后在纤维解离机内疏解，分散。在分散过程中加入5mL的PEO溶液，得到混合悬浮液，两种原料的质量份之和为100。
4）将混合悬浮液倒入纸页成型器内脱水成型，再经湿压榨去除多余水分，最后干燥。
5）将制备的芳纶纸在热压机上进行高温热压处理，热压条件为：温度260℃，压力15MPa，时间2min。
参照图2所示，几种混合比例下纸张的抗张指数，其中长度为3mm、4mm的芳纶纤维与长度为6mm的芳纶纤维按照3:1:6的比例混合下，纸抗拉强度最大。
Claims (7)
1.一种混合纤维体系的芳纶纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）、将两种或两种以上的不同长度的芳纶短切纤维用摩尔浓度为1.5×10-3-3.0×10-3mol/L的十二烷基苯磺酸钠溶液在40-60℃的条件下进行浸泡0.5h-1h；
2）、将步骤1）中两种或两种以上的不同长度的芳纶短切纤维按照一定比例混合，得到由不同长度的纤维组成的混合纤维体系；
3）、取步骤2）中制备出的30-50质量份的混合纤维体系与50-70质量份的芳纶浆粕分散混合得到悬浮液，将悬浮液倒入纸页成型器内脱水成型，再经湿压榨去除多余水分，干燥，从而得到芳纶原纸；
4）在热压机上对芳纶原纸进行热压，获得一定强度性能的芳纶纸。
2.权利要求1所述的一种混合纤维体系的芳纶纸的制备方法，其特征在于，不同长度的芳纶短切纤维包括长度为3mm、4mm、5mm和6mm的芳纶短切纤维。
3.权利要求1所述的一种混合纤维体系的芳纶纸的制备方法，其特征在于，长度为3mm的芳纶纤维与长度为6mm的芳纶短纤维按照4:6的比例混合得到两种长度的纤维组成混合纤维体系。
4.权利要求1所述的一种混合纤维体系的芳纶纸的制备方法，其特征在于，长度为4mm的芳纶纤维与长度为6mm的芳纶短纤维按照4:6的比例混合得到两种长度的纤维组成混合纤维体系。
5.权利要求1所述的一种混合纤维体系的芳纶纸的制备方法，其特征在于，将长度为3mm、4mm的芳纶纤维与长度为6mm的芳纶纤维按照3:1:6的比例混合，得到由三种不同长度的纤维组成的混合纤维体系。
6.权利要求1所述的一种混合纤维体系的芳纶纸的制备方法，其特征在于，步骤2）中混合纤维和芳纶浆粕分散混合中加入质量分数为0.01%-0.05%的聚氧化乙烯溶液4-6mL。
7.权利要求1所述的一种混合纤维体系的芳纶纸的制备方法，其特征在于，将步骤4）制备的芳纶纸在热压机上进行热压，热压温度为240-260℃，时间2-4min。
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| GR01 | Patent grant |