CN111270552A - 一种表面封闭结构的芳纶纸及其制造方法 - Google Patents

一种表面封闭结构的芳纶纸及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种表面封闭结构的芳纶纸及其制造方法，芳纶纸包括面层、芯层和底层，其中，所述面层和所述底层中的至少一层由未结晶树脂膜制成；所述芯层由芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维材料制成；所述芳纶短切纤维和所述芳纶沉析纤维的配比为5∶95到40∶60之间的任意比例。并按照依次按照工序进行芯层、面层和底层的制备以及压合、除水、高温压光成型。本发明通过两次高温压光工艺对纸张进行压光成型，使得纸张具有较高的物理性能和封闭性；采用的间位芳纶纤维或对位芳纶纤维等材料使得纸张更薄。

Description

一种表面封闭结构的芳纶纸及其制造方法
技术领域
本发明涉及芳纶纸制造技术领域，具体为表面封闭结构的芳纶纸及其制造方法。
背景技术
由芳纶纤维合成的芳纶纸，因其具有优良的热稳定性、阻燃性、化学稳定性和绝缘性等性能，而且其质量轻、机械特性突出，可作为结构材料、电机马达等的片型绝缘材料、隔热材料、包装材料、蜂窝材料等，广泛的用于航空航天、电子交通等行业。芳纶纸通常由芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维按照合理的比列混合均匀后，在纸机上网成型抄造成纸，再经高温压光成型，芳纶短切纤维提供纸张的机械强度性能，而芳纶沉析纤维提供纸张的绝缘性能，并作为纤维之间的粘结材料。
但是，目前无论是对位芳纶还是间位芳纶所抄造出来的芳纶纸表面都含有较多的空隙，致密性差，在许多特殊的应用领域不能满足使用性能；同时在生产芳纶蜂窝过程中，很难防止树脂渗透芳纶纸，破坏产品性能。
专利申请号为201210433947.2的中国发明专利提出了“一种聚酰亚胺树脂增强间位芳纶纸的制备方法”，将毛纸经过聚酰亚胺树脂浸渍后再进行热压成型来增强芳纶纸。该方法中存在树脂浸渍难以控制、成本高、工艺复杂的问题，同时也造成芳纶纸变脆。
专利申请号为201621298535.2的中国实用新型专利提出了“一种双面复合芳纶纸”，在两层芳纶纸的中间增加一层聚酯薄膜，每层直接通过环氧树脂作为粘结剂粘结在一起，从而提高芳纶纸性能、延长使用寿命。但是聚酯薄膜复合芳纶纸后会出现翘曲、卷边等现象，影响芳纶纸的使用性能和加工性能。
专利申请号为201810141732.0的中国发明专利提出了“一种芳纶纳米纤维薄膜复合芳纶纸及其制备方法”，采用芳纶纸和芳纶薄膜三层复合的方法提高产品的综合性能。该方法实际生产中操作难度大，产品后期的加工性降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种表面封闭结构的芳纶纸及其制备方法，以解决现有技术的缺陷。
本发明的一个实施例提供了一种表面封闭结构的芳纶纸，包括面层、芯层和底层，其中，所述面层和所述底层中的至少一层由未结晶树脂膜制成；所述芯层由芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维材料制成；所述芳纶短切纤维和所述芳纶沉析纤维的配比为5∶95到40∶60之间的任意比例。
进一步，所述面层和所述底层均由未结晶树脂膜制成，所述未结晶树脂膜厚度为2-20μm。
进一步，所述面层和所述底层采用的未结晶树脂膜材料结构相同。
进一步，所述面层和所述底层采用的未结晶树脂膜材料结构不同。
进一步，所述芳纶短切纤维是间位芳纶纤维或对位芳纶纤维中的任意一种；所述芳纶沉析纤维是间位芳纶纤维。
进一步，所述芳纶沉析纤维采用的间位芳纶纤维是无规则的纤维状或薄膜状碎片。
进一步，所述面层和底层占整个纸张重量的1-10％且各占50％，所述芯层占整个纸张重量的90-99％。
本发明的另一个实施例提供了一种表面封闭结构的芳纶纸的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：制备芳纶短切纤维浆料。将芳纶短切纤维在水中分散疏解，制成质量浓度为0.3-0.8％的芳纶短切纤维浆料。
步骤2：制备芳纶沉析纤维浆料。将芳纶沉析纤维在水中分散疏解，盘磨直至叩解度为50-650SR，制成质量浓度为1-2％的芳纶沉析纤维浆料。
步骤3：制备芯层。按芯层要求的芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维的比例将芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维进行混合，抄纸上网成型得到芯层；按面层和底层比例选择未结晶树脂膜。
步骤4：预热轧除水。按照从上至下的顺序依次将成型的面层、芯层和底层复合，在温度为160-180℃，压力为0-1MPa，轧速为10-30m/min下经过预热轧，将纸张中存在的结合水除去，同时紧固复合层结构。
步骤5：高温压光成型。将预轧后的芳纶纸在温度为240-300℃，压力为1-6Mpa，轧速为3-20m/min下经高温压光成型，获得表面封闭结构的芳纶纸。
本发明利用上述方案，至少可以获得以下有益效果：
1、本发明所述的芳纶纤维为间位芳纶纤维或对位芳纶纤维；芳纶沉析纤维为细小、无规则的纤维状或薄膜状碎片的聚间苯二甲酰间苯二胺，其厚度可达微米级。
2、本发明采用两次高温压光工艺对纸张进行压光成型。芳纶沉析纤维在高温高压下发生软化，并与短切纤维发生粘接，同时芯层芳纶纸与面层和底层的未结晶树脂膜也能够形成良好的粘接，从而使纸张具有较高的物理性能。芯层具有高浆粕含量且在压光成型中密度得以提高，从而为复合纸提供了较好的绝缘性能。
3、按照本发明的制备方法得到的表面结构封闭的芳纶纸，包括面层、芯层和底层。其中，芳纶纸面层和底层可选择不同性能的未结晶树脂膜，为纸张提高不同的性能，芯层富含沉析纤维，提供了纸张的绝缘性能。各层采用特殊的技术方法，复合成型后的界面粘结状态良好，不会分层。
根据下文结合附图对本发明的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中：
图1是本发明表面结构封闭的芳纶纸张的结构示意图。
其中，1是面层，2是芯层，3是底层。
具体实施方式
下文结合说明书附图的内容来描述本发明的具体实施例，应当注意，本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
实施例1
该实施例提供的表面结构封闭的芳纶纸的比例配置及其制备方法如下，
面层和底层：未结晶树脂膜(2-20μm)。
芯层：1313芳纶短切纤维(6mm)25重量份，1313芳纶沉析纤维75重量份。
制备方法如下：
首先将芳纶短切纤维长度为6mm，细度为1.5旦的芳纶短切纤维，即聚间苯二甲酰间苯二胺纤维在水中分散疏解成浆料，制成质量浓度为0.3％的芳纶短切纤维浆料；再将芳纶沉析纤维在水中分散疏解，盘磨直至叩解度为500SR，制成质量浓度为1％的芳纶沉析纤维浆料；按上述芯层比例将1313芳纶短切纤维和1313芳纶沉析纤维进行混合，用普通的抄纸方式上网成型得到芯层；再根据产品的性能需求选择合适的未结晶树脂膜；将成型的芯层和选择的面层、底层按照从上至下的顺序依次复合。
其中，面层和底层占整个纸张重量的5％，芯层占整个纸张重量的95％；将复合后的纸张经真空箱、湿压榨进一步脱去水分，再经过纸机干燥部，脱去大部分水分。
上述芳纶纸在温度为160℃，压力为1MPa，轧速为20m/min下经过预热轧，再在290℃、4Mpa，轧速为15m/min下高温压光成型即可。
实施例2
该实施例提供的表面结构封闭的芳纶纸的比例配置及其制备方法如下，
面层和底层：未结晶树脂膜(2-20μm)。
芯层：1414芳纶短切纤维(6mm)25重量份和1313芳纶沉析纤维75重量份。
制备方法同实施例1，再次不再赘述。
实施例3
该实施例提供的表面结构封闭的芳纶纸的比例配置及其制备方法如下，
面层和底层：未结晶树脂膜(2-20μm)
芯层：1313芳纶短切纤维(6mm)20重量份和1313芳纶沉析纤维80重量份。
制备方法：
首先将芳纶短切纤维长度为6mm，细度为2.0旦的芳纶短切纤维即聚间苯二甲酰间苯二胺纤维在水中分散疏解成浆料，制成质量浓度为0.5％的芳纶短切纤维浆料；再将芳纶沉析纤维在水中分散疏解，盘磨直至叩解度为550SR，制成质量浓度为1.5％的芳纶沉析纤维浆料；再按上述芯层比例将1313芳纶短切纤维和1313芳纶沉析纤维进行混合，用普通的抄纸方式上网成型得到芯层；再根据产品的性能需求选择合适的未结晶树脂膜，将成型的面层、芯层和底层按照从上至下的顺序依次复合。
其中，面层和底层占整个纸张重量的8％，芯层占整个纸张重量的92％；将复合后的纸张经真空箱、湿压榨进一步脱去水分，再经过纸机干燥部，脱去大部分水分。
上述芳纶纸在温度为180℃，压力为1MPa，轧速为20m/min下经过预热轧，在270℃、5Mpa，轧速为20m/min下高温压光成型即可。
实施例4
该实施例提供的表面结构封闭的芳纶纸的比例配置及其制备方法如下，
面层和底层：未结晶树脂膜(2-20μm)
芯层：1313芳纶短切纤维(8mm)15重量份和1313芳纶沉析纤维85重量份。
制备方法：
首先将芳纶短切纤维长度为8mm，细度为2.0旦的芳纶短切纤维即聚间苯二甲酰间苯二胺纤维在水中分散疏解成浆料，制成质量浓度为0.8％的芳纶短切纤维浆料；再将芳纶沉析纤维在水中分散疏解，盘磨直至叩解度为650SR，制成质量浓度为2％的芳纶沉析纤维浆料；再按上述芯层比例将1313芳纶短切纤维和1313芳纶沉析纤维进行混合，用普通的抄纸方式上网成型得到芯层；再根据产品的性能需求选择合适的未结晶树脂膜；将成型的面层、芯层和底层按照从上至下的顺序依次复合。
其中，面层和底层占整个纸张重量的8％，芯层占整个纸张重量的92％；将复合后的纸张经真空箱、湿压榨进一步脱去水分，再经过纸机干燥部，脱去大部分水分。
上述芳纶纸在温度为180℃，压力为1MPa，轧速为20m/min下经过预热轧，再在240℃、6Mpa，轧速为25m/min下高温压光成型即可。
需要注意的是，除非另有说明，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种表面封闭结构的芳纶纸，包括面层、芯层和底层，其特征在于，所述面层和所述底层中的至少一层由未结晶树脂膜制成；所述芯层由芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维材料制成；所述芳纶短切纤维和所述芳纶沉析纤维的配比为5∶95到40∶60之间的任意比例。
2.根据权利要求1所述的表面封闭结构的芳纶纸，其特征在于，所述面层和所述底层均由未结晶树脂膜制成，所述未结晶树脂膜厚度为2-20μm。
3.根据权利要求2所述的表面封闭结构的芳纶纸，其特征在于，所述面层和所述底层采用的未结晶树脂膜材料结构相同。
4.根据权利要求2所述的表面封闭结构的芳纶纸，其特征在于，所述面层和所述底层采用的未结晶树脂膜材料结构不同。
5.根据权利要求1所述的表面封闭结构的芳纶纸，其特征在于，所述芳纶短切纤维是间位芳纶纤维或对位芳纶纤维中的任意一种；所述芳纶沉析纤维是间位芳纶纤维。
6.根据权利要求5所述的表面封闭结构的芳纶纸，其特征在于，所述芳纶沉析纤维采用的间位芳纶纤维是无规则的纤维状或薄膜状碎片。
7.根据权利要求1所述的表面封闭结构的芳纶纸，其特征在于，所述面层和底层占整个纸张重量的1-10％且各占50％，所述芯层占整个纸张重量的90-99％。
8.一种表面封闭结构的芳纶纸的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：制备芳纶短切纤维浆料。将芳纶短切纤维在水中分散疏解，制成质量浓度为0.3-0.8％的芳纶短切纤维浆料。
步骤2：制备芳纶沉析纤维浆料。将芳纶沉析纤维在水中分散疏解，盘磨直至叩解度为50-650SR，制成质量浓度为1-2％的芳纶沉析纤维浆料。
步骤3：制备芯层。按芯层要求的芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维的比例将芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维进行混合，抄纸上网成型得到芯层；按面层和底层比例选择未结晶树脂膜。
步骤4：预热轧除水。按照从上至下的顺序依次将成型的面层、芯层和底层复合，在温度为160-180℃，压力为0-1MPa，轧速为10-30m/min下经过预热轧，将纸张中存在的结合水除去，同时紧固复合层结构。
步骤5：高温压光成型。将预轧后的芳纶纸在温度为240-300℃，压力为1-6Mpa，轧速为3-20m/min下经高温压光成型，获得表面封闭结构的芳纶纸。
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