CN103502532A - 一种芳纶蜂窝芯板 - Google Patents
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Abstract
一种由全对位芳纶纤维纸制成的芳纶蜂窝芯板及其制备方法，该芳纶纤维纸由下列纤维制成：结构纤维20-75%重量份，粘结纤维25-85%重量份，其中该结构纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，该粘结纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺沉析纤维。该芳纶蜂窝芯板具有优异的压缩模量和剪切模量，可广泛用于航空航天、军事、电子、机械工业。
Description
一种芳纶蜂窝芯板
技术领域
本发明涉及蜂窝芯板领域， 具体涉及一种芳纶纸蜂窝芯板及其制备方法。 背景技术
随着科技的发展以及人们对产品要求越来越高， 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 以来即被得到广泛运用。 能同时具有高强度、 低变形、 耐高温、 耐化学腐蚀、 阻燃、 无疲劳反应和优良的绝缘性能的材料——高性能合成材料芳纶纤维纸应 运而生， 其中， 专利号为 ZL99114635.2的中国专利中公开了一种以聚芳酰胺合 成纤维和聚酯纤维为原料制成的合成纤维纸， 具有一定的耐高温性、 高强度、 低变形等优点， 但因失重稍高， 且阻燃性尚不足， 还满足不了一些特殊用途； 另外申请号为 200410037774.8的中国专利中公开了一种以碳纤维芳纶纤维合成 纸的制造技术， 其在某些特殊性能上， 如不具备绝缘性能， 抗辐射能力还不尽 如人意。
中国专利申请号 200810134636.X涉及一种芳纶蜂窝芯原纸， 其粘接纤维为 间位芳纶（聚间苯二甲酰间苯二胺）沉析纤维以及聚酯纤维， 间位芳纶在 370°C 即会分解，而对位芳纶在 500°C以上才会分解，因而其耐受高温的性能不如 100% 对位芳纶制作的纸。
中国专利申请号 200510035261.8公开了全对位芳纶纸的制备方法， 但其粘 接纤维用的是对位芳纶浆粕。 浆粕是用短纤维经盘磨磨制， 使其短纤维微纤化 而成， 其粘和能力差， 制成的芳纶纸强度低。
作为以芳纶 1414短纤维为结构纤维的合成纤维纸， 粘结纤维的选择对于抄 造后的成纸性能至关重要， 在上述用芳纶 1414纤维生产合成纸的工艺中， 采用 聚酯或聚苯硫醚热熔性纤维作粘接纤维， 其粘接效果为点粘接， 纤维间的空穴 多， 纸页结构疏松， 在蜂窝板的生产中， 树脂的渗透非常难控制， 并且在高聚 酯用量时， 蜂窝板的热态强度保持率达不到要求。 另一个选择是以芳纶 1414纤 维的浆粕做粘接纤维，制成含纯对位芳纶纤维的合成纤维纸，浆粕通常是将 1414 芳纶纤维通过切断后， 再通过盘磨或打浆机， 使纤维原纤化步骤而制成， 成纸
强度差， 限制了芳纶纸的用途。
本发明综合了全对位芳纶纤维和全对位芳纶沉析纤维各自的优势， 制备了 一种将全对位芳纶纤维单一抄造， 并经过热轧的芳纶纤维纸， 将所述芳纶纤维 纸用于制造蜂窝芯板。 目前， 这种全对位芳纶蜂窝芯板在国内外还未见报道。 发明内容
本发明的一个目的在于提供一种由全对位芳纶纤维纸制备而成的芳纶蜂窝 芯板， 所述芳纶蜂窝芯板具有非常优异的压缩模量和剪切模量的强度效果。
为了达到上述目的， 本发明的技术方案为：
一种芳纶蜂窝芯板， 由全对位芳纶纤维纸制备而成， 其特征在于， 所述全 对位芳纶纤维纸由下述纤维制成：
结构纤维 20〜75%重量份
粘接纤维 25〜80%重量份
其中， 所述结构纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维；
所述粘结纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺沉析纤维；
且所述全对位芳纶纤维合成纸是通过造纸机， 湿法抄造成形而制得； 以 及将所述全对位芳纶纤维合成纸经涂胶、 叠合、 压制、 拉伸、 定型、 浸胶、 固 化、 分切制备成芳纶蜂窝芯板。
优选地， 所述全对位芳纶纤维纸由下述纤维制成：
结构纤维 20〜65%重量份
粘接纤维 35〜80%重量份
其中， 所述结构纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维；
所述粘结纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺沉析纤维；
且所述全对位芳纶纤维合成纸是通过造纸机， 湿法抄造成形而制得。 更优选地， 所述全对位芳纶纤维纸由下述纤维制成：
结构纤维 35〜60%重量份
粘接纤维 40〜65%重量份
其中， 所述结构纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维； 所述粘结纤维为聚 对苯二甲酰对苯二胺沉析纤维； 且所述全对位芳纶纤维合成纸是通过造纸机， 湿法抄造成形而制得。
具体地， 上述全对位芳纶纤维纸由下述步骤制备而成：
1 ) 将全对位芳纶纤维按 0.5〜5%重量浓度疏解， 制得浆液 A;
2) 将沉析纤维按 0.05〜3%重量浓度疏解， 制得浆液 B;
3 ) 将浆液 A与浆液 B混合形成造纸纸浆；
4) 将所述造纸纸浆抄造成形；
5 ) 干燥并预热；
6) 高温热轧。
进一步地， 上述步骤 6)中热轧线压力为 200〜300kg/cm、 轧辊表面温度为 280〜340。C、 轧速为 3〜30米 /分钟。
更进一步地， 上述步骤 2)中沉析纤维的打桨度为 25-75°SR。
更进一步地， 上述结构纤维为全对位芳纶短切纤维和 /或全对位芳纶浆粕， 维纤度为 l〜2 d、 纤维长度为 0.5〜8 mm。
更进一步地， 上述结构纤维为全对位芳纶短切纤维和 /或全对位芳纶桨粕， 维纤度为 l〜2 d、 纤维长度为 1.5〜8mm。
由合成纤维纸制备芳纶蜂窝芯板包括下述步骤：
1) 将全对位芳纶纤维纸在涂胶机上涂胶；
2) 将已涂芯条胶的全对位芳纶纤维纸供干， 按所需尺寸裁片， 叠合；
3) 将已叠合的全对位芳纶纤维纸在压机上加温加压， 制成蜂窝块；
4) 在拉伸机上将经过压制的蜂窝块拉开至要求的孔格尺寸， 用固定支架固 定好以免回缩；
5) 将拉伸好的蜂窝块放在浸胶槽中充分浸胶；
6) 将已浸胶的蜂窝块用热风烘干定型；
7) 将烘干定型的蜂窝块放入烘房固化；
8) 根据需要的厚度， 在片切机上把固化后的蜂窝块片切成所需的成品。 优选地， 上述的制备方法包括下述步骤：
1) 将全对位芳纶纤维纸在涂胶机上涂胶；
2) 将已涂芯条胶的全对位芳纶纤维纸在 100-120°C下烘干， 按所需尺寸裁 片， 叠合；
3) 将已叠合的全对位芳纶纤维纸全对位芳纶纤维纸在压机上加温加压， 制 成蜂窝块； 其中压力为 5-7kg/cm2， 温度为 120°C或 180° (：， 压制时间为
6- 12小时；
4) 在拉伸机上将经过压制的蜂窝块拉开至要求的孔格尺寸， 用固定支架 定好以免回缩；
5) 将拉伸好的蜂窝块放在浸胶槽中充分浸胶 4-8小时，其中所述胶为环氧树 脂和酚醛树脂的混合物；
6) 将已浸胶的蜂窝块用 120°C的热风烘干定型；
7) 将烘干定型的蜂窝块放入烘房在 180°C下固化 4-8小时；
8) 根据需要的厚度， 在片切机上把固化后的蜂窝块片切成所需的成品。 本发明所述的全对位芳纶纤维， 化学名称为聚对苯二甲酰对苯二胺 polyterephthaloyl-p-phenylenediamine fibre; 或芳给 1414 ( Fanglun 1414)， 英文 名称简称 PPTA)。
本发明所述的粘结纤维为对位芳纶沉析纤维。 对位沉析纤维的制备是将一 定粘度的聚对苯二甲酰胺树脂输送至沉析机中， 利用可控的凝固组合物使聚合 物凝固， 沉析机的转子转速 6000〜7000rpm， 高转速下产生出了适合造纸的良好 质量沉析纤维的剪切力， 析出二维细小的薄膜条状的纤维， 最后经过水洗， 打 浆精制后， 得到全对位沉析纤维桨料。 通过打浆， 使缠绕在一起的纤维疏解开， 并增加了沉析纤维的比表面积， 进而增强了纤维间的键能。 制得的对位沉析纤 维质量的好坏， 将直接影响到合成纸的机械强度。 沉析纤维浆料添加到合成纸 浆中， 赋予了合成纸浆类似于植物纸浆的成纸特性， 同时也使未热轧的毛胚纸 具有了较高的初始强度， 并在随后的热轧过程中， 全对位沉析纤维在高温、 高 压的作用下， 这种强度得到了更加充分地提高。 可以认为， 本发明控制的沉析 纤维打浆度25〜75。81。
特别地， 全对位芳纶纤维纸的强度、 紧度、 渗透性能， 将直接影响纸蜂窝 芯的制造。 纸强度低， 达不到机械加工要求； 紧度低， 渗透性大， 在芯条胶工 艺中， 胶料易渗透到纸背面， 白蜂窝牵伸不开； 紧度高， 渗透性低， 又达不到 定型胶的施胶效果。
本发明通过用全对位芳纶纤维纸制造出的全对位芳纶蜂窝芯板， 具有非常 高的抗压縮模量和抗剪切模量， 可广泛用于航空航天、 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。
以上是对本发明的一般性描述， 下面将通过具体实施方式对本发明的权利 要求作进一步解释。 具体实施方式 在对实施例中用于制备芳纶蜂窝芯板的、 全对位芳纶纤维纸的性能进行检 测时， 使用下列检测方法：
定量 GB/T 451.3— 2002
厚度 GB/T 451.3— 2002
紧度 GB/T 451.3— 2002
抗张强度 GB/T 453― 2002
伸长率 GB/T 453— 2002
撕裂强度 GB/T 455― 2002
材料来源：
芳纶 1414纤维： 聚对苯二甲酰对苯二胺纤维， 日本帝人公司生产， 商品名： twaron®1080
芳纶 1414沉析纤维： 聚对苯二甲酰对苯二胺沉析纤维。 日本帝人公司生产， 商品名： twaron®8016
芳纶 1414浆粕 （型号 1094) ： 聚对苯二甲酰对苯二胺浆粕， 日本帝人公司 生产， 商品名： twaron®1094
【实施例 1】
按下述比例配制全对位芳纶纤维纸， 并用于制成芳纶蜂窝芯板：
芳纶 1414纤维或 1414浆粕 35重量份 （以下称 "份" ） 芳纶 1414沉析纤维 65份
将上述含量芳纶 1414纤维， 按 1%重量浓度在水力疏解机中疏解制成纸浆 A， 另将 1414沉析纤维按 2%浓度在水力碎浆机中疏解， 并经过磨打浆， 控制打浆度 约 75°SR， 制成浆液8。 将桨液 A和浆液 B在配料池中混合均匀后， 从而形成能够 添加至造纸网前箱的造纸纸浆， 在稳浆箱中加入 5份的聚氧化乙烯。 经稳浆箱调 节浆液上网压头， 在流浆箱中桨液被均匀分布到造纸成型网上， 多余浆液经溢 流至白水池。 当浆液沿成形网运行时， 借助伏辊的作用， 水从纸浆中滤出， 湿
纸页离开网面， 湿纸页在毛毯上， 经真空箱到湿压榨进一步脱去水分， 进入纸 机干燥部。 随后纸页经热轧机复合热轧， 控制热轧线压力为 200〜300kg/cm、 轧 辊表面温度为 280〜340° (：、 轧速为 3〜30米 /分钟。 热轧后的纸， 再经过压光机整 饰， 控制温度 170〜190°C。 然后将所述全对位芳纶纤维合成纸经涂胶、 叠合、 压制、 拉伸、 定型、 浸胶、 固化、 分切制备成芳纶蜂窝芯板。 得到的结果见表 1 : 按下述比例配制全对位芳纶纤维纸， 并用于制成芳纶蜂窝芯板：
芳纶 1414纤维或 1414浆粕 65份
芳纶 1414沉析纤维 35份
表 1 纤维纸及蜂窝芯板的物理机械性能
项 目 单 位 测试结果
定 量 g/m2 42.8
厚 度 mm 0.049
紧 度 g/cm3 0.87
抗张强度 KN/m MD 1.62
1414沉析纤维 1414纤维 平压强度 剪切强度 Mpa 剪切模量 Mpa
% % Mpa L W L W
【实施例 2】
按下述比例配制本实施例 2纤维纸：
芳纶 1414纤维或 1414浆粕 25份
芳纶 1414沉析纤维 75份
针对实施例 1， 本实施是改变芳纶 1414纤维和沉析纤维配方， 将芳纶 1414 沉析纤维重量增加到 75份， 合成纤维纸制备和蜂窝芯板方法按实施例 1相同的 制备方法进行， 得到的结果见表 2:
表 2 纤维纸及蜂窝芯板的物理机械性能
项 单 位 测试结果
定 里 g/m2 43.1
厚 度 mm 0.050
紧 度 g/cm3 0.86
抗张强度 KN/m MD 1.45
1414沉析纤维 1414纤维 平压强度 剪切强度 Mpa 剪切模量 Mpa % % Mpa L W L W
75 25 1.12 0.62 0.40 27.40 23.60
【实施例 3】
按下述比例配制全对位芳纶纤维纸， 并用于制成芳纶蜂窝芯板：
芳纶 1414纤维或 1414浆粕 60份
芳纶 1414沉析纤维 40份
针对实施例 1， 本实施是改变芳纶 1414纤维和沉析纤维配方， 将芳纶 1414 沉析纤维重量减少到 40份， 合成纤维纸制备和蜂窝芯板方法按实施例 1相同的 制备方法进行， 得到的结果见表 3
表 3 纤维纸及蜂窝芯板的物理机械性能
项 目 单 位 测试结果
定 量 g/m2 43.4
厚 度 mm 0.051
紧 度 g/cm3 0.85
抗张强度 KN/m MD 1.38
1414沉析纤维 1414纤维 平压强度 剪切强度 Mpa 剪切模量 Mpa
% % Mpa L W L W
40 60 0.77 0.56 0.33 26.30 15.20 【实施例 4】
按下述比例配制全对位芳纶纤维纸， 并用于制成芳纶蜂窝芯板- 芳纶 1414纤维或 1414浆粕 65份
芳纶 1414沉析纤维 35份
针对实施例 1， 本实施是改变芳纶 1414纤维和沉析纤维配方， 将芳纶 1414 沉析纤维重量减少到 35份， 合成纤维纸制备和蜂窝芯板方法按实施例 1相同的 制备方法进行， 得到的结果见表 4
表 4 纤维纸及蜂窝芯板的物理机械性能
项 目 单 位 测试结果
定 量 g/m2 42.8
厚 度 mm 0.049
紧 度 g/cm3 0.87
抗张强度 KN/m MD 1.32
O
1414沉析纤维 1414纤维 平压强度 剪切强度 Mpa 剪切模量 Mpa
O
% % Mpa L W L W 卜
35 65 0.70
【实施例 5】
O
按下述比例配制全对位芳纶纤维纸， 并用于制成芳纶蜂窝芯板：
芳纶 1414纤维或 1414浆粕 80份
芳纶 1414沉析纤维 20份 O 针对实施例 1， 本实施是改变芳纶 1414纤维和沉析纤维配方， 将芳纶 1414 沉析纤维重量减少到 20份， 合成纤维纸制备和蜂窝芯板方法按实施例 1相同的 制备方法进行， 得到的结果见表 5
表 5 纤维纸及蜂窝芯板的物理机械性能
项 目 单 位 测试结果
定 量 g/m2 42.4
) - 1又 mm 0.048
糸 J g/cm 0.88
抗张强度 KN/m MD 1.18
1414沉析纤维 1414纤维 平压强度 剪切强度 Mpa 剪切模量 Mpa
% % Mpa L W L W
20 80 0. 66 0. 50 0. 25 21. 2 11. 1
【实施例 6】
按下述比例配制全对位芳纶纤维纸：
芳纶 1414纤维 35份
芳纶 1414浆粕 65份
针对实施例 1， 本实施是不改变芳纶 1414纤维重量份， 将芳纶 1414浆粕代 替芳纶 1414沉析纤维。 浆粕的制造是将 1414芳纶纤维短切后， 再通过盘磨或 打桨机对其打浆， 使其短纤维微纤化而成。 合成纤维纸的制备方法与实施例 1 相同， 得到的结果见表 6。
表 6纤维纸的物理机械性能
项 目 单 位 测试结果
定 量 g/m2 44
厚 度 mm 0.052
紧 度 g/cm3 0.85
抗张强度 KN/m D 0.88
本发明不限于以上实施方式， 可以根据参配比例、 热轧工艺等参数与合成 纤维纸物理机械强度指标的依存关系， 改变配比和参数， 制成可满足用户特殊 要求的产品型号和规格； 本领域技术人员还可以做出各种改变和变形， 在不脱 离本发明精神的前提下， 均落在本发明的范围内。
Claims (6)
- 权利要求书1、 一种芳纶蜂窝芯板， 由全对位芳纶纤维纸制备而成， 其特征在于， 所述 全对位芳纶纤维纸由下述纤维制成：结构纤维 20〜75%重量份粘接纤维 25〜80%重量份其中， 所述结构纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维；所述粘结纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺沉析纤维；且所述全对位芳纶纤维合成纸是通过造纸机， 湿法抄造成形而制得； 以 及将所述全对位芳纶纤维合成纸经涂胶、 叠合、 压制、 拉伸、 定型、 浸胶、 固 化、 分切制备成芳纶蜂窝芯板。
- 2、 如权利要求 1所述的芳纶蜂窝芯板， 其特征在于， 所述全对位芳纶纤维 纸由下述纤维制成：结构纤维 20〜65%重量份粘接纤维 35〜80%重量份其中， 所述结构纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维;所述粘结纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺沉析纤维；且所述全对位芳纶纤维合成纸是通过造纸机， 湿法抄造成形而制得。
- 3、 如权利要求 2所述的芳纶蜂窝芯板， 其特征在于， 所述全对位芳纶纤维 纸由下述纤维制成：结构纤维 35〜60%重量份粘接纤维 40〜65%重量份其中， 所述结构纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维；所述粘结纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺沉析纤维；且所述全对位芳纶纤维合成纸是通过造纸机， 湿法抄造成形而制得。
- 4、 如权利要求 1所述的芳纶蜂窝芯板， 其特征在于， 所述全对位芳纶纤维 合成纸由下述步骤制备而成：1 ) 将全对位芳纶纤维按 0.5〜5 /。重量浓度疏解， 制得浆液 A;2 ) 将沉析纤维按 0.05〜3%重量浓度疏解， 制得桨液 B， 所述沉析纤维的 打浆度为 25-75。SR;3 ) 将浆液 A与浆液 B混合形成造纸纸浆； 4 ) 将所述造纸纸浆抄造成形；5 ) 干燥并预热；6) 高温热轧， 线压力为 200〜300kg/cm、 轧辊表面温度为 280〜340°C、 轧速为 3〜30米 /分钟。5、如权利要求 1-4任一项所述的芳纶蜂窝芯板， 其特征在于， 所述结构纤维 为全对位芳纶短切纤维和 /或全对位芳纶浆粕， 维纤粗度为 1〜2 d、 纤维长度为 0.5〜8 mm。6、 如权利要求 5所述的芳纶蜂窝芯板， 其特征在于， 所述结构纤维为全对 位芳纶短切纤维和 /或全对位芳纶浆粕，维纤度为 l〜2 d、纤维长度为 1.5〜8mm。
- 7、 权利要求 1所述的芳纶蜂窝芯板， 其中将全对位芳纶纤维纸制备成芳纶 蜂窝芯板包括下述步骤：1) 将全对位芳纶纤维纸涂胶；2) 将已涂胶的全对位芳纶纤维纸烘干， 按所需尺寸裁片， 叠合；3) 将已叠合的全对位芳纶纤维纸加温加压， 制成蜂窝块；4)在拉伸机上将经过压制的蜂窝块拉伸至要求的孔格尺寸， 用固定支架固 定；5) 将拉伸好的蜂窝块放在浸胶槽中充分浸胶；6) 将己浸胶的蜂窝块用热风烘干定型；7) 将烘干定型的蜂窝块固化；8) 根据需要的厚度， 在片切机上把固化后的蜂窝块片切成所需的成品。
- 8、 如权利要求 7所述的芳纶蜂窝芯板， 其特征在于， 包括下述步骤：1) 将全对位芳纶纤维纸涂胶；2)将已涂芯条胶的全对位芳纶纤维纸在 100-120°C下供干，按所需尺寸裁片， 叠合；3) 将已叠合的全对位芳纶纤维纸在压机上加温加压， 制成蜂窝块； 其中压 力为 5-7kg cm2， 温度为 120°C或 180°C， 压制时间为 6-12小时；4) 在拉伸机上将经过压制的蜂窝块拉开至要求的孔格尺寸， 用固定支架 定好以免回缩；5)将拉伸好的蜂窝块放在浸胶槽中充分浸胶 4-8小时， 其中所述胶为环氧树 脂和酚醛树脂的混合物； 6) 将己浸胶的蜂窝块用 120°C的热风烘干定型；7) 将烘干定型的蜂窝块放入烘房在 180°C下固化 4-8小时；8) 根据需要的厚度， 在片切机上把固化后的蜂窝块片切成所需的成
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Application publication date: 20140108 |