CN107059461B - 一种高强度导电芳纶纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度导电芳纶纸及其制备方法。该方法为：将芳纶短切纤维、芳纶沉析纤维和芳纶浆粕进行复合打浆处理，然后采用低浓水力碎浆设备分别对复合打浆处理后的芳纶短切纤维、芳纶沉析纤维以及芳纶浆粕进行低浓疏解，制成均匀的悬浮液1；经过除渣器和旋翼筛除去絮聚浆团后，向悬浮液中加入导电高分子材料，得到浆料悬浮液2；加入助留剂上网成型并进行压榨、烘干和热压成形处理，得到高强度导电芳纶纸。在测试中比较得出了纤维配抄比例及导电填料的用量范围，提高了芳纶纸包括抗张指数，撕裂指数在内的物理强度，在相对绝缘前提下，保证静电的良好传导，具有较好的工程实用价值。

Description

一种高强度导电芳纶纸及其制备方法
技术领域
本发明属于造纸领域，具体涉及一种高强度导电芳纶纸及其制备方法。
背景技术
芳纶纸，具有比重轻，比强度大、比刚度高，抗冲击，突出的耐腐蚀和自熄性，良好的高温稳定性和透电磁波性能等特点，作为一种先进的复合材料基材广泛应用于高温绝缘材料、航空航天和高性能电子器材等领域。然而，由于电子设备在使用、运输和装卸的过程中，摩擦很容易产生静电荷，如果这些静电荷不及时转移或释放而积累起来，加上空气中本身容易含有一些易燃的物质，就会产生爆炸，甚至发生火灾。
目前，有关芳纶纸的研究基本都集中在芳纶纸的制备方法及如何改善芳纶纸的性能方面。对于静电作用的危害考虑较少。现有技术中，一种添加钦酸钾晶须的芳纶纸及其制备方法，通过添加性能优异！价格较低廉的钦酸钾晶须，将钦酸钾晶须与芳纶纤维经过混合疏解分散制成均匀的悬浮液，在斜网纸机上抄造成形，压榨，干燥并进一步在热压机上进行热压得到芳纶纸，但是该材料与目前常规芳纶纸生产相比，工艺稍显复杂，制备成本较高，且成纸的物理性能并不突出。
本发明选择了导电性能优异的石墨和炭黑，通过将其添加到芳纶纸浆中，进一步优化了纤维配抄比例及导电填料的用量范围，制备出一种高强度导电芳纶纸，一方面可以显大幅度提高芳纶纸的物理强度，另一方面可在相对绝缘前提下，保证静电的良好传导，防止仪器由于静电积累而损坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度导电芳纶纸及其制备方法，通过优化纤维配抄比例及导电填料的用量范围，提高了包括抗张指数，撕裂指数在内的物理强度，在相对绝缘前提下，保证静电的良好传导，具有较好的工程实用价值。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高强度导电芳纶纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)将芳纶短切纤维、芳纶沉析纤维和芳纶浆粕进行复合打浆处理，然后采用低浓水力碎浆设备分别对复合打浆处理后的芳纶短切纤维、芳纶沉析纤维以及芳纶浆粕进行低浓疏解，制成均匀的悬浮液1；
(2)将悬浮液1经过除渣器和旋翼筛除去絮聚浆团后，向悬浮液中加入导电高分子材料，使芳纶短纤维和芳纶浆粕的孔隙里中填充有所述导电高分子材料，得到浆料悬浮液2；
(3)向浆料悬浮液2中加入助留剂上网成型并进行压榨、烘干和热压成形处理，得到高强度导电芳纶纸。
上述方法中，步骤(1)所述芳纶短切纤维的添加量为50-75质量份；所述芳纶沉淀纤维的添加量为60-80质量份；所述芳纶浆粕的添加量为50-95质量份。
上述方法中，步骤(1)所述芳纶短切纤维为间位芳纶短切纤维，所述芳纶沉析纤维为间位芳纶沉析纤维。
上述方法中，所述导电高分子材料添加量为6-12质量份。
上述方法中，步骤(2)所述导电高分子材料为石墨和炭黑的混合导电填料，石墨和炭黑质量比为2:3～4:5。
上述方法中，步骤(2)所述芳纶浆粕的打浆度为45-54°SR；所述低浓疏解的时间为18-25min。
上述方法中，步骤(2)所述助留剂为CPAM、瓜尔胶或聚丙乙烯胺，所述助留剂质量浓度为0.1％～0.3％。
上述方法中，芳纶纸在热压机上进行热压，热压温度为270-350℃，时间3-6min。
一种高强度导电芳纶纸，在导电纸中，所述芳纶短纤维的含量为25wt％～80wt％，所述芳纶浆粕的含量为20wt％～80wt％，所述导电高分子材料的含量为0.15wt％～2wt％。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果:
本发明制备的芳纶纸具有优异的强度性能，尤其是耐温性和耐磨性，生产工艺简单，成本低廉等特点。本发明利用炭黑和石墨作为导电填料，导电效果好，降低成本，本发明制作的导电芳纶纸能够在保证与电子产品相对绝缘的前提下传导静电，防止静电累积导致间位芳纶纸被击穿，安全实用。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步具体的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种高强度导电芳纶纸的制备方法，包括以下步骤:
步骤1：将50质量份的芳纶短切纤维、60质量份的芳纶沉淀纤维以及50质量份的芳纶浆粕，进行复合打浆处理，然后采用低浓水力碎浆设备分别对复合打浆处理后的浆料以及芳纶浆粕进行低浓疏解，打浆度为45°SR，疏解时间为18min，制成均匀的悬浮液1；
步骤2：将低浓疏解后的芳纶短切纤维、芳纶沉析纤维和芳纶浆粕浆料经过除渣器和旋翼筛除去絮聚浆团后，向悬浮液中加入导电高分子材料，其中石墨和炭黑的混合质量比为2:3，其添加量为6质量份，使芳纶短纤维和芳纶浆粕的孔隙里中填充有上所述导电高分子材料；
步骤3：利用搅拌器搅拌使不同组分充分混合并均匀分散，搅拌时间为15min，搅拌速度控制在2500rpm，得到浆料悬浮液2；
步骤4：将步骤3制得的浆料悬浮液3，加入质量浓度为0.1％的CPAM，在抄纸机上抄造成形，压榨、干燥并进一步在热压机上进行热压得到芳纶纸，热压温度为270℃，时间3min。
实施例2
一种高强度导电芳纶纸的制备方法，包括以下步骤:
步骤1：将60质量份的芳纶短切纤维、70质量份的芳纶沉淀纤维以及以及70质量份的芳纶浆粕，进行复合打浆处理，然后采用低浓水力碎浆设备分别对复合打浆处理后浆料以及80质量份的芳纶浆粕进行低浓疏解，打浆度为50°SR，疏解时间为21min，制成均匀的悬浮液1；
步骤2：将低浓疏解后的芳纶短切纤维、芳纶沉析纤维和芳纶浆粕浆料经过除渣器和旋翼筛除去絮聚浆团后，向悬浮液中加入导电高分子材料，其中石墨和炭黑的混合质量比为3:4，其添加量为10质量份，使芳纶短纤维和芳纶浆粕的孔隙里中填充有上所述导电高分子材料；
步骤3：利用搅拌器搅拌使不同组分充分混合并均匀分散，搅拌时间为18min，搅拌速度控制在2500rpm，得到浆料悬浮液2；
步骤4：将步骤3制得的浆料悬浮液2，加入质量浓度为0.2％的瓜尔胶，在抄纸机上抄造成形，压榨、干燥并进一步在热压机上进行热压得到芳纶纸，热压温度为310℃，时间4min。
实施例3
一种高强度导电芳纶纸的制备方法，包括以下步骤:
步骤1：将75质量份的芳纶短切纤维、80质量份的芳纶沉淀纤维以及95质量份的芳纶浆粕，进行复合打浆处理，然后采用低浓水力碎浆设备分别对复合打浆处理后的浆料以及芳纶浆粕进行低浓疏解，打浆度为54°SR，疏解时间为25min，制成均匀的悬浮液1；
步骤2：将低浓疏解后的芳纶短切纤维、芳纶沉析纤维和芳纶浆粕浆料经过除渣器和旋翼筛除去絮聚浆团后，向悬浮液中加入导电高分子材料，其中石墨和炭黑的混合质量比为4:5，其添加量为12质量份，使芳纶短纤维和芳纶浆粕的孔隙里中填充有上所述导电高分子材料；
步骤3：利用搅拌器搅拌使不同组分充分混合并均匀分散，搅拌时间为20min，搅拌速度控制在2500rpm，得到浆料悬浮液2；
步骤4：将步骤3制得的浆料悬浮液2，加入质量浓度为0.3％的聚丙乙烯胺，在抄纸机上抄造成形，压榨、干燥并进一步在热压机上进行热压得到芳纶纸，热压温度为350℃，时间6min。
空白实施例4
步骤1：将75质量份的芳纶短切纤维、80质量份的芳纶沉淀纤维以及95质量份的芳纶浆粕，进行复合打浆处理，然后采用低浓水力碎浆设备分别对复合打浆处理后的浆料以及芳纶浆粕进行低浓疏解，打浆度为54°SR，疏解时间为25min，制成均匀的悬浮液1；
步骤2：将低浓疏解后的芳纶短切纤维、芳纶沉析纤维和芳纶浆粕浆料经过除渣器和旋翼筛除去絮聚浆团后，利用搅拌器搅拌使不同组分充分混合并均匀分散，搅拌时间为20min，搅拌速度控制在2500rpm，得到浆料悬浮液2；
步骤3：将步骤2制得的浆料悬浮液2，加入质量浓度为0.3％的聚丙乙烯胺，在抄纸机上抄造成形，压榨、干燥并进一步在热压机上进行热压得到芳纶纸，热压温度为350℃，时间6min。
四组对照实验所得的物理强度值如下表所示：
由上表可知，在相同的条件下，本发明方法中的芳纶纸测得的平均物理强度高于空白实验组。说明本发明制备的芳纶纸具有优异的强度性能，尤其是耐温性和耐磨性，生产工艺简单，成本低廉等特点。
四组对照实验所得的物理强度值如下表所示：
本发明利用炭黑和石墨作为导电填料，导电效果好，降低成本，本发明制作的导电芳纶纸能够在保证与电子产品相对绝缘的前提下传导静电，防止静电累积导致间位芳纶纸被击穿，安全实用。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高强度导电芳纶纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将芳纶短切纤维、芳纶沉析纤维和芳纶浆粕进行复合打浆处理，然后采用低浓水力碎浆设备分别对复合打浆处理后的芳纶短切纤维、芳纶沉析纤维以及芳纶浆粕进行低浓疏解，制成均匀的悬浮液1；
(2)将悬浮液1经过除渣器和旋翼筛除去絮聚浆团后，向悬浮液中加入导电高分子材料，得到浆料悬浮液2；
(3)向浆料悬浮液2中加入助留剂上网成型并进行压榨、烘干和热压成形处理，得到高强度导电芳纶纸；
步骤(1)所述芳纶短切纤维的添加量为50-75质量份；所述芳纶沉析纤维的添加量为60-80质量份；所述芳纶浆粕的添加量为50-95质量份；
步骤(2)所述助留剂为CPAM、瓜尔胶或聚丙乙烯胺，所述助留剂质量浓度为0.1%~0.3%；所述导电高分子材料为石墨和炭黑的混合导电填料，石墨和炭黑质量比为2:3~4:5。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述芳纶短切纤维为间位芳纶短切纤维，所述芳纶沉析纤维为间位芳纶沉析纤维。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电高分子材料添加量为6-12质量份。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述芳纶浆粕的打浆度为45-54°SR；所述低浓疏解的时间为18-25min。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，芳纶纸在热压机上进行热压，热压温度为270-350℃，时间3-6min。
6.由权利要求1~5任一项所述制备方法制备得到高强度导电芳纶纸。
7.如权利要求6所述的高强度导电芳纶纸，其特征在于，在导电纸中，所述芳纶短纤维的含量为25wt%~80wt%，所述芳纶浆粕的含量为20wt%~80wt%，所述导电高分子材料的含量为0.15wt%~2wt%。
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