CN112609493A - 一种复合抄造纳米增强芳纶纸及其制备方法 - Google Patents
一种复合抄造纳米增强芳纶纸及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112609493A CN112609493A CN202011575338.1A CN202011575338A CN112609493A CN 112609493 A CN112609493 A CN 112609493A CN 202011575338 A CN202011575338 A CN 202011575338A CN 112609493 A CN112609493 A CN 112609493A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- component
- aramid
- paper
- fiber
- para
- 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
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 title claims description 21
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 claims abstract description 137
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims abstract description 100
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 30
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000004537 pulping Methods 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims description 7
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims description 7
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 claims description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 6
- 238000010009 beating Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 claims description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 143
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 21
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 8
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 238000003490 calendering Methods 0.000 description 5
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 description 4
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 4
- 241000264877 Hippospongia communis Species 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000007765 extrusion coating Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000012761 high-performance material Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H13/00—Pulp or paper, comprising synthetic cellulose or non-cellulose fibres or web-forming material
- D21H13/10—Organic non-cellulose fibres
- D21H13/20—Organic non-cellulose fibres from macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D21H13/26—Polyamides; Polyimides
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
- D21D1/00—Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
- D21D1/02—Methods of beating; Beaters of the Hollander type
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
- D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
- D21F5/00—Dryer section of machines for making continuous webs of paper
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H19/00—Coated paper; Coating material
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
- D21H21/06—Paper forming aids
- D21H21/08—Dispersing agents for fibres
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
- D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
- D21H23/22—Addition to the formed paper
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
本发明属于造纸技术领域,具体涉及一种复合抄造纳米增强芳纶纸及其制备方法。利用对位芳纶纳米纤维在溶液中易分散、比表面积大等特点,代替传统的浆料湿浆剂与黏结剂,在制备传统的短切纤维和浆粕或沉析纤维抄造间位或对位芳纶、对位芳纶纳米纤维复合的湿纸页,再将对位芳纶纳米纤维分散液在芳纶湿纸页表面进行喷淋施胶处理,然后进行复合并烘干成型,喷淋复合后的纸页能够显著提高芳纶纸均匀度、介电性能、机械强度、提高芳纶纸成纸成型厚度与提升生产效率等目的,避免了引入第三种黏结剂或湿强剂对纸页性能带来的负面影响。
Description
技术领域
本发明属于造纸技术领域,具体涉及一种复合抄造纳米增强芳纶纸及其制备方法。
背景技术
近年来,高性能材料的研究和应用迅猛发展,芳纶作为一种高强度、高模量、耐高温性能的新型合成纤维材料也越来越受到人们的重视。由芳纶纤维通过造纸工艺制备的芳纶纸,具有优异的介电性能、机械性能、耐高温性能、耐化学腐蚀性能和灵活的可设计性,广泛应用于高端绝缘、航空航天、轨道交通等领域,是实现超高等级绝缘、轻质高速化的关键材料。芳纶纸与其他树脂的结合得到的高性能芳纶纸基复合材料也在高性能复合材料领域中得到日益广泛的应用。
高性能芳纶纸基材料(芳纶纸)一般是以短切纤维为增强体,浆粕或沉析纤维为基体,通过现代造纸湿法抄造和热压成型工艺制备而成的复合材料,是一种具备优异的绝缘性能、高强度、高模量、轻量化、耐高温、阻燃、抗腐蚀以及透电磁波性能的高性能复合材料,可作为结构材料、绝缘材料、电子材料而广泛应用到航空航天、轨道交通、电子电气、国防军工等高科技领域,市场前景广阔。
目前关于高端芳纶纸大多还处于理论研究阶段,涉及高端芳纶纸核心技术的芳纶浆粕和沉析纤维等领域的技术能力与国外技术仍有很大差距,已研究报道的性能接近杜邦同类产品的芳纶纸,也仅停留在实验室阶段。在实际生产中,成品纸性能受纤维长度的影响大,因芳纶纤维为疏水性,纤维在水中难于分散易絮聚,在抄造时会出现纤维分布不均影响纸张的均匀度、致密度与机械强度等;在生产高克重的纸时也会存在网部抽滤时间长,设备投资大、占地面积增加及生产效率低现象。在制品抄造后通过添加第三组分胶黏剂进行复合时,则会影响制品的整体性能。
本公司的在先专利申请2020102932171中记载了一种增强型芳纶纸及其制备方法,显著增加成纸匀度、提高芳纶纸均匀度、介电性能、机械强度、达到精确控制芳纶纸成纸的吸液率和持胶分布。其方法是先制备传统的短切纤维和浆粕或沉析纤维复合抄造的间位或对位芳纶原纸,再采用压缩空气控制性双面挤压涂布机进行对位芳纶纳米纤维分散液对芳纶原纸进行施胶处理。这种方法制备的芳纶纸虽然性能提高,但还是引入了湿强剂,限制了芳纶纸性能的进一步提升。
发明内容
本发明针对我们的在先申请2020102932171的基础上进行了进一步的改进,提出了一种复合抄造纳米增强芳纶纸及其制备方法。本发明中,由对位芳纶纳米纤维代替湿浆剂,制备传统的短切纤维和浆粕或沉析纤维、对位芳纶纳米纤维复合抄造的间位或对位芳纶湿纸页,再将对位芳纶纳米纤维分散液对芳纶湿纸页进行喷淋施胶处理,然后进行复合成型,复合后显著增加成纸匀度、提高芳纶纸均匀度、介电性能、机械强度、提高芳纶纸成纸成型厚度与提升生产效率等,不仅避免了引入第三种黏结剂,也省去了湿强剂的添加,避免了其对纸页性能带来的负面影响。
本发明所采用的技术方案为:
一种复合抄造纳米增强芳纶纸,其原料组分包括组分A、组分B及组分C,组分A为对位或间位芳纶短切纤维;组分B为间位芳纶沉析纤维或对位芳纶浆粕纤维;组分C对位芳纶纳米纤维。
上述复合抄造纳米增强型芳纶纸制备方法包括如下步骤:
1)按配比将组分A、组分B混合置入配浆釜中混浆,在混合均匀后添加部分组分C,并调整纸浆浓度为0.005%~0.5%,将配好的浆料采用常规抄造工艺,在斜网纸机上抄造成形,形成芳纶湿纸页。
2)用去离子水将剩余组分C分散成分散液,通过压缩喷雾或底层淋涂方式实现对底层芳纶湿纸页进行单面均匀喷雾或对下层纸页均匀淋涂或上下层纸面同时均匀喷淋后进行贴合,然后通过底面真空抽吸脱水,形成复合湿纸页。
3)将湿纸页经压榨、干燥、热压得到复合抄造纳米增强型芳纶纸。
优选的,步骤1)中组分A配浆前,按照以下步骤进行处理:将对位或间位芳纶短切纤维用十二烷基苯磺酸钠水溶液进行洗涤预处理,然后用清水清洗,控制PH7~8;然后利用高速疏解器将经过洗涤预处理的芳纶短切纤维进行疏解,打浆浓度控制在0.01%~1%,让纤维束充分分散成单根纤维,制成芳纶短切纤维浆料。
优选的,步骤1)中组分C添加量为其总量的30~70%,优选40~60%。
优选的,步骤1)芳纶短切纤维洗涤预处理的温度60℃,处理时间30min。
优选的,步骤1)中组分B配浆前,按照以下步骤进行处理:将间位芳纶沉析纤维或对位芳纶浆粕纤维利用槽打浆机进行打浆处理,打浆浓度在0.1%~2%,打浆度控制在 20~60°SR。
步骤1)中抄造滤网的目数为100~300目。
步骤2)中对位芳纶纳米纤维分散液的浓度为0.01%~1%,优选0.05%~0.5%。
优选的步骤2)真空抽吸脱水过程真空度保持0.015-0.05MPa,真空抽吸脱水后干度控制在7%~15%。
步骤3)中在 2~5MPa压力下压榨;在温度为 120~160℃,干燥3~10min,高温压光处理,在热压机上进行热压,压力控制在 5~15MPa,热压温度在 100 ~ 300℃,热压次数 1 次。热压温度优选200 ~ 300℃。
本发明所述的复合抄造纳米增强型芳纶纸,优选的,按照纤维绝干重量计,组分A与组分B的质量比为10~50:30~70,组分C为组分A 与组分B总重的5~30%。
优选的,所述的组分C纤维直径10~200nm。
优选的,所述的组分A纤维长度5~10mm,直径12~15μm。
本发明的有益效果为:
本发明利用十二烷基苯磺酸钠水溶液对芳纶短切纤维进行洗涤处理,可以清洗掉纤维表面残存的有机溶剂和生产过程中的副产物,减小纤维表面非化学有机杂质并增加与芳纶浆粕或沉析纤维的分散相容性。
利用槽式打浆机对芳纶浆粕或沉析纤维进行打浆处理,使其原纤化,把纤维沿纵向撕裂,使其产生更大的比表面积和更细长的纤维形态,并呈现出分散更均匀的态势,从而更有利于与短切纤维更好的接触,最终提高了纸张匀度和物理强度。
尤为重要的是,本发明所述的芳纶纸中将对位芳纶纳米纤维分两步加入芳纶成纸中,首先将一部分对位芳纶纳米纤维作为浆料组分,直接添加到纸页内部,增强了纸页内部支撑和连接,从基础上增强芳纶纸性能;然后,利用部分对位芳纶纳米纤维分散液对抄造纸页进行喷淋增强处理,将对位芳纶纳米纤维分散液以喷淋的方式复合到网部抄造湿纸页上,可以实现不影响宏观芳纶纤维的高强度、高模量优点,又可以发挥纳米纤维比表面积大,相容性好、填充效果优的特点,填补纸页空隙,增强纤维之间的作用力。通过对位纳米纤维的渗透与联接,可以将多层的湿纸页进行有效的融合,形成类似钢筋混凝土的纯芳纶纤维复合材料,非常适合应用到对纸张均匀程度、介电性能、力学性能和纸页加厚等因素有很高要求的高端绝缘纸、航空级别芳纶纸蜂窝等行业,具有重大的开创意义。本技术避免了为了提高成纸均匀性添加过多分散助剂、提高成纸页厚度加大抽吸时间及提高纸页的击穿强度过分热压等问题,在保证成纸密度、成纸均匀性的情况下,可提高生产效率,有效保证了芳纶纸的整体性能。
综上所述,本发明采用新工艺、新方法研发生产出高性能芳纶纸,创新性强,应用前景广阔,对推动高新技术产业发展,促进传统产业的升级换代,提升高强度特种纸等产品的档次,促进相关产业的发展具有重大的现实意义。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式,对本发明的上述内容做进一步的详细说明,但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。除特殊说明外,以下实施例中均采用常规技术操作完成。
纸样耐压强度采用《GBT1408.1-2006 绝缘材料电气强度试验方法 第1部分 工频下试验》。
本发明以下实施例所采用的对位芳纶短切纤维为市场采购纤维芳纶纤维,对位芳纶纳米纤维制备采用现有技术,尤其可以采用专利《一种对位芳纶纳米纤维的制备方法》(申请号2015106244606)的专利技术。
实施例1
一种复合抄造纳米增强型芳纶纸,其原料组分包括组分A、组分B及组分C,按照纤维绝干重量计,组分A 与组分B的质量比为30:70,组分C为组分A 与组分B总重的13%。
组分A为对位芳纶短切纤维(8mm);组分B为对位芳纶浆粕纤维;组分C对位芳纶纳米纤维。
(1)组分A的制备:将组分A用体积-摩尔浓度为1.2×10-3 mol/L,温度为 60℃的十二烷基苯磺酸钠水溶液进行洗涤预处理,处理时间为30min,然后用清水洗净,然后利用高速疏解器对芳纶短切纤维进行疏解,疏解浓度为0.01%,制成芳纶短切纤维浆料。
(2)将组分B利用槽打浆机进行打浆处理,打浆浓度为1.6%,打浆度50°SR。
(3)将组分C(平均直径10~200nm)加去离子水搅拌分散,全部配制成0.1%的分散液,作为配浆添加料及喷涂胶料。
(4)将步骤(1)、(2)、(3)处理后组分A、组分B及70%组分C置入配浆釜中调整纸浆浓度为0.015%
(5)将(4)制备的纤维浆液采用双层斜网湿法抄造形成两张连续均匀分布的湿纸页,下层定量24g/m2、上层定量20g/m2,抄造滤网的目数均为150目。
(6)通过喷雾的方式将剩余的步骤(3)处理后的组分C均匀喷附到底层湿纸页上表面层及上纸页下底面,然后将上层纸页与下浆纸面同步进行复合。两层纸页复合后经下层真空抽吸脱除水份保持干度达到8%以上。复合后纸页采用真空吸移的方式从成型网部分离,转移至压榨部进行压榨脱水。采用双辊双毯三道压榨脱除湿纸页水分,压榨压力依次为1.0 MPa、 2.5 MPa、4.0MPa。
(7)采用电加热辊对压榨后的纸页进行干燥,温度为140℃,干燥时长为 5min,得到干燥芳纶纸成品。
(8)将(7)制得纸样,进行高温压光处理,在热压机上进行热压,压力控制在15MPa,热压温度在260℃,热压次数 1 次,得到复合增强型芳纶成纸。
实施例2
一种复合抄造纳米增强型芳纶纸,其原料组分包括组分A、组分B及组分C,按照纤维绝干重量计,组分A 与组分B的质量比为50:50,组分C为组分A 与组分B总重的18%。
组分A为对位芳纶短切纤维(7mm);组分B为间位芳纶沉析纤维;组分C对位芳纶纳米纤维。
(1)组分A的制备:将对位芳纶短切纤维用体积 - 摩尔浓度为1.2×10-3 mol/L,温度为 60℃的十二烷基苯磺酸钠水溶液进行洗涤预处理,处理时间为60min,然后用清水洗净,然后利用高速疏解器对芳纶短切纤维进行疏解,疏解浓度为0.02%,制成芳纶短切纤维浆料。
(2)将组分B利用槽打浆机进行打浆处理,打浆浓度为1.5%,打浆度45°SR。
(3)将组分C(平均直径10~200nm)加去离子水搅拌分散,全部配制成0.2%的分散液,作为配浆添加料及喷涂胶料。
(4)将步骤(1)、(2)、(3)处理后组分A、组分B及60%组分C置入配浆釜中调整纸浆浓度为0.025%。
(5)将(4)制备的纤维浆液采用双层斜网湿法抄造形成两张连续均匀分布的湿纸页,下层定量23g/m2、上层定量18g/m2,抄造滤网的目数均为150目。
(6)通过喷雾的方式将剩余的步骤(3)处理后的组分C均匀喷附到底层湿纸页上表面及上层纸页下底面,然后将上层纸页与下浆纸面同步进行复合。两层纸页复合后经下层真空抽吸脱除水份保持干度达到8%以上。复合后纸页采用真空吸移的方式从成型网部分离,转移至压榨部进行压榨脱水。采用双辊双毯三道压榨脱除湿纸页水分,压榨压力依次为1.5 MPa、2.0 MPa、3.0MPa。
(7)采用电加热辊对压榨后的纸页进行干燥,温度为150℃,干燥时长为 4min,得到干燥芳纶纸成品。
(8)将(7)制得纸样,进行高温压光处理,在热压机上进行热压,压力控制在 9MPa,热压温度在250℃,热压次数 1 次,得到复合增强型芳纶成纸。
实施例3
一种复合抄造纳米增强型芳纶纸,其原料组分包括组分A、组分B及组分C,按照纤维绝干重量计,组分A 与组分B的质量比为30:70,组分C为组分A 与组分B总重的23%。
组分A为间位芳纶短切纤维(6mm);组分B为对位芳纶浆粕纤维;组分C对位芳纶纳米纤维。
(1)组分A的制备:将芳纶短切纤维用体积-摩尔浓度为1.2×10-3 mol/L,温度为60℃的十二烷基苯磺酸钠水溶液进行洗涤预处理,处理时间为30min,然后用清水洗净,然后利用高速疏解器对芳纶短切纤维进行疏解,疏解浓度为0.02%,制成芳纶短切纤维浆料。
(2)将组分B利用槽打浆机进行打浆处理,打浆浓度为0.5%,打浆度35°SR。
(3)将组分C(平均直径10~200nm)加去离子水搅拌分散,全部配制成0.4%的分散液,作为配浆添加料及喷涂胶料。
(4)将步骤(1)、(2)、(3)处理后组分A、组分B及50%组分C置入配浆釜中调整纸浆浓度为0.03%。
(5)将(4)制备的纤维浆液采用双层斜网湿法抄造形成两张连续均匀分布的湿纸页,下层定量22g/m2、上层定量19g/m2,抄造滤网的目数均为150目。
(6)通过喷雾的方式将剩余的步骤(3)处理后的组分C均匀喷附到底层湿纸页上表面,然后将上层纸页与下浆纸面同步进行复合。两层纸页复合后经下层真空抽吸脱除水份保持干度达到8%以上。复合后纸页采用真空吸移的方式从成型网部分离,转移至压榨部进行压榨脱水。采用双辊双毯三道压榨脱除湿纸页水分,压榨压力依次为3.0 MPa、4.0 MPa、5.0MPa。
(7)采用电加热辊对压榨后的纸页进行干燥,温度为150℃,干燥时长为 4min,得到干燥芳纶纸成品。
(8)将(7)制得纸样,进行高温压光处理,在热压机上进行热压,压力控制在 8MPa,热压温度在220℃,热压次数 1 次,得到复合增强型芳纶成纸。
实施例4
一种复合抄造纳米增强型芳纶纸,其原料组分包括组分A、组分B及组分C,按照纤维绝干重量计,组分A 与组分B的质量比为40:60,组分C为组分A 与组分B总重的28%。
组分A为对位芳纶短切纤维(5mm);组分B为间位芳纶沉析纤维与对位芳纶浆粕纤维两种混合,混合比例1:1;组分C对位芳纶纳米纤维。
(1)组分A的制备:将芳纶短切纤维用体积-摩尔浓度为1.2×10-3 mol/L,温度为60℃的十二烷基苯磺酸钠水溶液进行洗涤预处理,处理时间为30min,然后用清水洗净,然后利用高速疏解器对芳纶短切纤维进行疏解,疏解浓度为0.03%,制成芳纶短切纤维浆料。
(2)将组分B利用槽打浆机进行打浆处理,打浆浓度为1%,打浆度30°SR。
(3)将组分C(平均直径10~200nm)加去离子水搅拌分散,全部配制成0.6%的分散液,作为配浆添加料及喷涂胶料。
(4)将步骤(1)、(2)、(3)处理后组分A、组分B及40%组分C置入配浆釜中调整纸浆浓度为0.035%
(5)将(4)制备的纤维浆液采用双层斜网湿法抄造形成两张连续均匀分布的湿纸页,下层定量21g/m2、上层定量19g/m2,抄造滤网的目数均为150目。
(6)通过喷雾的方式将剩余的步骤(3)处理后的组分C均匀喷附到底层湿纸页上表面,然后将上层纸页与下浆纸面同步进行复合。两层纸页复合后经下层真空抽吸脱除水份保持干度达到8%以上。复合后纸页采用真空吸移的方式从成型网部分离,转移至压榨部进行压榨脱水。采用双辊双毯三道压榨脱除湿纸页水分,压榨压力依次为2.0 MPa、3.0 MPa、5.0MPa。
(7)采用电加热辊对压榨后的纸页进行干燥,温度为170℃,干燥时长为2min,得到干燥芳纶纸成品。
(8)将(7)制得纸样,进行高温压光处理,在热压机上进行热压,压力控制在 7MPa,热压温度在230℃,热压次数 1 次,得到复合增强型芳纶成纸。
分别采用实施例1-4相同的原料及配比,采用一次成型的制备方法制备相同定量的芳纶成纸,具体制备方法如下:
对比方案1:按照实施例的处理方法制备组分A、组分B、组分C。将处理后组分A、组分B进行混合均匀,然后一次性的将组分C置入配浆釜中调整纸浆浓度为0.03%,搅拌均匀15分钟。制备的纤维浆液采用单层斜网湿法抄造形成连续均匀分布的湿纸页,下层定量控制在40~50g/m2范围之内,抄造滤网的目数均为150目。采用真空吸移的方式从成型网部分离,转移至压榨部,依次采用相同压力进行双辊双毯三道压榨脱除湿纸页水分,采用相同参数依次进行电加热、高温压光处理,制备得到干燥芳纶纸成品。
对比方案2:按照先申请专利2020102932171工艺方案,将对位芳纶纳米纤维加去离子水搅拌分散,配制成0.1%~1%的分散液,作为施胶胶料;采用压缩空气控制性双面挤压涂布机进行对位芳纶纳米纤维分散液对芳纶原纸的施胶处理,通过控制涂布辊压力、分散液浓度等,控制上胶量在10%~20%。原纸在高温热压机上进行热压处理,压力控制在 5~15MPa,热压温度在 100~300℃,热压次数 1 次,制备得到增强型对位芳纶成纸。
上述对比方案1和2中未提及的技术及相应参数均与相应的实施例相同,再次不再赘述。
对本发明实施例1-4及对比例的芳纶成纸样品性能及电气绝缘性能的分析检测,采用的检测标准如下:
纸样定量采用GB T 451.2-2002《纸和纸板 定量的测定》;
纸样厚度采用GB T 451.3-2002《纸和纸板 厚度的测定》;
纸样拉伸强度及伸长率采用GBT12914-2008 《纸和纸板抗张强度的测定》;
纸样撕裂强度采用GB/T455-2002《纸和纸板撕裂度的测定》;
检测结果:
由上述检测数据可知,本发明方法所制备的复合抄造纳米增强型芳纶纸的各项性能指标均高出一次性成型芳纶纸基材料,性能优异。在本发明中充分利用对位芳纶纳米纤维在溶液中易分散、比表面积大等优势,在抄造成型时能够代替湿强剂、在复合时能够代替黏结剂,避免了其他添加剂对芳纶纸性能的影响,提升了芳纶纸的性能指标。本发明的芳纶纸及其制备方法非常适合应用到对纸张均匀性、介电性能、力学性能等因素有很高要求的高端绝缘纸、航空级别芳纶纸蜂窝等行业。
Claims (10)
1.一种复合抄造纳米增强芳纶纸,其特征在于,其原料组分包括组分A、组分B及组分C,组分A为对位或间位芳纶短切纤维;组分B为间位芳纶沉析纤维或对位芳纶浆粕纤维;组分C对位芳纶纳米纤维;
其制备方法包括如下步骤:
1)按配比将组分A、组分B混合置入配浆釜中混浆,在混合均匀后添加部分组分C,并调整纸浆浓度为0.005%~0.5%,将配好的浆料抄造成芳纶湿纸页;
2)用去离子水将剩余组分C分散成分散液,通过压缩喷雾或底层淋涂方式实现对底层芳纶湿纸页进行单面均匀喷雾或对下层纸页均匀淋涂或上下层纸面同时均匀喷淋后进行贴合,然后通过底面真空抽吸脱水,形成复合湿纸页;
3)将湿纸页经压榨、干燥、热压得到复合抄造纳米增强型芳纶纸。
2.根据权利要求1所述的一种复合抄造纳米增强芳纶纸,其特征在于,按照纤维绝干重量计,组分A 与组分B的质量比为10~50:30~70,组分C为组分A 与组分B总重的5~30%。
3.根据权利要求2所述的一种复合抄造纳米增强芳纶纸,其特征在于,所述的组分C纤维直径10~200nm;所述的组分A纤维长度5~10mm,直径12~15μm。
4.一种复合抄造纳米增强芳纶纸的制备方法,其特征在于,其制备方法包括如下步骤:
1)按配比将组分A、组分B混合置入配浆釜中混浆,在混合均匀后添加部分组分C,并调整纸浆浓度为0.005%~0.5%,将配好的浆料抄造成芳纶湿纸页;
2)用去离子水将剩余组分C分散成分散液,通过压缩喷雾或底层淋涂方式实现对底层芳纶湿纸页进行单面均匀喷雾或对下层纸页均匀淋涂或上下层纸面同时均匀喷淋后进行贴合,然后通过底面真空抽吸脱水,形成复合湿纸页;
3)将湿纸页经压榨、干燥、热压得到复合抄造纳米增强型芳纶纸;
组分A为对位或间位芳纶短切纤维;组分B为间位芳纶沉析纤维或对位芳纶浆粕纤维;组分C对位芳纶纳米纤维。
5.根据权利要求4所述的一种复合抄造纳米增强芳纶纸的制备方法,其特征在于,按照纤维绝干重量计,组分A 与组分B的质量比为10~50:30~70,组分C为组分A 与组分B总重的5~30%。
6.根据权利要求4或5所述的一种复合抄造纳米增强芳纶纸的制备方法,其特征在于,步骤1)中组分C添加量为其总量的30~70%。
7.根据权利要求6所述的一种复合抄造纳米增强芳纶纸的制备方法,其特征在于,步骤1)中组分C添加量为其总量的40~60%。
8.根据权利要求4所述的一种复合抄造纳米增强芳纶纸的制备方法,其特征在于,步骤2)中对位芳纶纳米纤维分散液的浓度为0.01%~1%;步骤2)真空抽吸脱水过程真空度保持0.015-0.05MPa,真空抽吸脱水后浆料干度控制在7%~15%。
9.根据权利要求4所述的一种复合抄造纳米增强芳纶纸的制备方法,其特征在于,步骤3)中在 2~5MPa压力下压榨;在温度为 120~160℃,干燥3~10min,高温压光处理,在热压机上进行热压,压力控制在 5~15MPa,热压温度在 100~300℃,热压次数1次。
10.根据权利要求4所述的一种复合抄造纳米增强芳纶纸的制备方法,其特征在于,步骤1)中组分A配浆前,按照以下步骤进行处理:将对位或间位芳纶短切纤维用十二烷基苯磺酸钠水溶液进行洗涤预处理,然后用清水清洗,控制PH7~8;然后利用高速疏解器将经过洗涤预处理的芳纶短切纤维进行疏解,打浆浓度控制在0.01%~1%,让纤维束充分分散成单根纤维,制成芳纶短切纤维浆料;步骤1)组分A洗涤预处理的温度60℃,处理时间30min;步骤1)中组分B配浆前,按照以下步骤进行处理:将间位芳纶沉析纤维或对位芳纶浆粕纤维利用槽打浆机进行打浆处理,打浆浓度在0.1%~2%,打浆度控制在 20~60°SR;步骤1)中抄造滤网的目数为100~300目。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011575338.1A CN112609493A (zh) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | 一种复合抄造纳米增强芳纶纸及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011575338.1A CN112609493A (zh) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | 一种复合抄造纳米增强芳纶纸及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112609493A true CN112609493A (zh) | 2021-04-06 |
Family
ID=75249325
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011575338.1A Pending CN112609493A (zh) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | 一种复合抄造纳米增强芳纶纸及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112609493A (zh) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113293640A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-08-24 | 山东聚芳新材料股份有限公司 | 一种对位芳纶纳米纤维与高性能碳纤维复合纸及其制备方法 |
CN113389080A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-09-14 | 陕西科技大学 | 一种芳纶纤维改性方法 |
CN113737567A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-12-03 | 华南理工大学 | 一种低成本高性能芳纶复合纸及其制备方法与应用 |
CN113914129A (zh) * | 2021-09-17 | 2022-01-11 | 南通中菱电力科技股份有限公司 | 一种绝缘芳纶纸材料的制备工艺 |
CN113969427A (zh) * | 2021-09-07 | 2022-01-25 | 华南理工大学 | 一种具有网状结构的芳纶微纳米纤维及其制备方法与应用 |
CN115045140A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-09-13 | 株洲时代华先材料科技有限公司 | 一种无机纳米材料增强的芳纶绝缘纸及其制备方法和应用 |
CN115207559A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-10-18 | 陈克复 | 一种高性能芳纶隔膜及其制备方法与应用 |
CN115418885A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-12-02 | 黄河三角洲京博化工研究院有限公司 | 一种低介质损耗芳纶纸及其制备方法 |
CN115434184A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-12-06 | 南京玻璃纤维研究设计院有限公司 | 一种纳米复合涂板纸及其制备方法 |
CN116005486A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-04-25 | 东华大学 | 一种对位芳纶纸及其制备方法 |
CN116356600A (zh) * | 2023-05-10 | 2023-06-30 | 山东聚芳新材料股份有限公司 | 一种复合纸的制备方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106245411A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-12-21 | 烟台民士达特种纸业股份有限公司 | 一种间位芳纶纤维纸基材料的生产方法 |
CN106567274A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-04-19 | 清华大学 | 一种用对位芳纶纳米纤维制备芳纶纸的方法 |
CN108265566A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-07-10 | 陕西科技大学 | 一种利用芳纶纳米纤维自增强的对位芳纶纸及其制备方法 |
CN109468882A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-03-15 | 华南理工大学 | 一种梯度结构纳米芳纶纸的制造方法 |
CN109736138A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-05-10 | 黄河三角洲京博化工研究院有限公司 | 一种高介电对位芳纶纸及其制备方法 |
EP3663464A1 (en) * | 2018-08-22 | 2020-06-10 | Nanocarbon Co., Ltd | Aramid fiber far-infrared emitting paper and preparation method therefor |
CN111472191A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-07-31 | 山东聚芳新材料股份有限公司 | 一种对位芳纶板及其制备方法 |
CN111485446A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-08-04 | 山东聚芳新材料股份有限公司 | 一种增强型芳纶纸及其制备方法 |
-
2020
- 2020-12-28 CN CN202011575338.1A patent/CN112609493A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106245411A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-12-21 | 烟台民士达特种纸业股份有限公司 | 一种间位芳纶纤维纸基材料的生产方法 |
CN106567274A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-04-19 | 清华大学 | 一种用对位芳纶纳米纤维制备芳纶纸的方法 |
CN108265566A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-07-10 | 陕西科技大学 | 一种利用芳纶纳米纤维自增强的对位芳纶纸及其制备方法 |
EP3663464A1 (en) * | 2018-08-22 | 2020-06-10 | Nanocarbon Co., Ltd | Aramid fiber far-infrared emitting paper and preparation method therefor |
CN109468882A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-03-15 | 华南理工大学 | 一种梯度结构纳米芳纶纸的制造方法 |
CN109736138A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-05-10 | 黄河三角洲京博化工研究院有限公司 | 一种高介电对位芳纶纸及其制备方法 |
CN111472191A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-07-31 | 山东聚芳新材料股份有限公司 | 一种对位芳纶板及其制备方法 |
CN111485446A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-08-04 | 山东聚芳新材料股份有限公司 | 一种增强型芳纶纸及其制备方法 |
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113389080A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-09-14 | 陕西科技大学 | 一种芳纶纤维改性方法 |
CN113293640A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-08-24 | 山东聚芳新材料股份有限公司 | 一种对位芳纶纳米纤维与高性能碳纤维复合纸及其制备方法 |
CN113389080B (zh) * | 2021-06-28 | 2022-11-01 | 陕西科技大学 | 一种芳纶纤维改性方法 |
CN113737567A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-12-03 | 华南理工大学 | 一种低成本高性能芳纶复合纸及其制备方法与应用 |
CN113737567B (zh) * | 2021-08-16 | 2022-08-09 | 华南理工大学 | 一种低成本高性能芳纶复合纸及其制备方法与应用 |
CN113969427A (zh) * | 2021-09-07 | 2022-01-25 | 华南理工大学 | 一种具有网状结构的芳纶微纳米纤维及其制备方法与应用 |
CN113969427B (zh) * | 2021-09-07 | 2022-09-06 | 华南理工大学 | 一种具有网状结构的芳纶微纳米纤维及其制备方法与应用 |
CN113914129B (zh) * | 2021-09-17 | 2022-11-04 | 南通中菱电力科技股份有限公司 | 一种绝缘芳纶纸材料的制备工艺 |
CN113914129A (zh) * | 2021-09-17 | 2022-01-11 | 南通中菱电力科技股份有限公司 | 一种绝缘芳纶纸材料的制备工艺 |
CN115045140A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-09-13 | 株洲时代华先材料科技有限公司 | 一种无机纳米材料增强的芳纶绝缘纸及其制备方法和应用 |
CN115207559A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-10-18 | 陈克复 | 一种高性能芳纶隔膜及其制备方法与应用 |
CN115207559B (zh) * | 2022-06-28 | 2024-03-22 | 陈克复 | 一种高性能芳纶隔膜及其制备方法与应用 |
CN115434184A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-12-06 | 南京玻璃纤维研究设计院有限公司 | 一种纳米复合涂板纸及其制备方法 |
CN115434184B (zh) * | 2022-07-20 | 2024-01-05 | 南京玻璃纤维研究设计院有限公司 | 一种纳米复合涂板纸及其制备方法 |
CN115418885A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-12-02 | 黄河三角洲京博化工研究院有限公司 | 一种低介质损耗芳纶纸及其制备方法 |
CN115418885B (zh) * | 2022-09-15 | 2023-09-01 | 黄河三角洲京博化工研究院有限公司 | 一种低介质损耗芳纶纸及其制备方法 |
CN116005486A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-04-25 | 东华大学 | 一种对位芳纶纸及其制备方法 |
CN116356600A (zh) * | 2023-05-10 | 2023-06-30 | 山东聚芳新材料股份有限公司 | 一种复合纸的制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112609493A (zh) | 一种复合抄造纳米增强芳纶纸及其制备方法 | |
CN111485446A (zh) | 一种增强型芳纶纸及其制备方法 | |
CN109457533B (zh) | 一种再生芳纶复合纸的制备方法 | |
CN102154914B (zh) | 制备芳纶纸的方法及由该方法获得的芳纶纸 | |
CN106245411B (zh) | 一种间位芳纶纤维纸基材料的生产方法 | |
CN113293640B (zh) | 一种对位芳纶纳米纤维与高性能碳纤维复合纸及其制备方法 | |
CN1048060C (zh) | 柔软薄页纸及其制备方法 | |
CN1834342A (zh) | 一种间位芳纶纸及其制备方法 | |
CN102864677A (zh) | 一种对位芳纶纸及其制备方法 | |
CN103572640A (zh) | 一种用对位芳纶沉析纤维制备对位芳纶纸的方法 | |
CN111235944B (zh) | 一种芳纶纳米纤维涂布芳纶纸及其制备方法 | |
CN111304955B (zh) | 一种芳纶纳米纤维原位增强纸基材料性能的方法 | |
CN102517976A (zh) | 一种纯对位芳纶纸的制备方法 | |
CN111472191A (zh) | 一种对位芳纶板及其制备方法 | |
CN112553959B (zh) | 一种芳纶纤维-植物纳米纤维复合芳纶纸及其制备方法与应用 | |
CN105369686A (zh) | 一种高导电石墨烯碳纤维导电纸及其制备方法 | |
CN109468882A (zh) | 一种梯度结构纳米芳纶纸的制造方法 | |
WO2012100653A1 (zh) | 一种芳纶蜂窝芯板 | |
CN111549567A (zh) | 一种高导热云母纸的改性制备方法 | |
CN108824067B (zh) | 一种对位芳纶纸及其制备方法 | |
CN110158346A (zh) | 一种聚酰亚胺纤维纸基绝缘材料及其制备方法 | |
CN108172419B (zh) | 一种增强型超级电解电容器隔膜纸及其制备方法 | |
CN114263069B (zh) | 一种低压低损耗电解电容器纸及其制备方法和应用 | |
CN204023297U (zh) | 纱管纸生产系统 | |
CN109577102B (zh) | 一种电解电容器纸及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210406 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |