CN113914129A - 一种绝缘芳纶纸材料的制备工艺 - Google Patents

一种绝缘芳纶纸材料的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种绝缘芳纶纸材料的制备工艺，包括以下过程，首先制备芳纶纸纸浆，采用低分子量芳纶聚合液生产芳纶短切纤维，采用高分子量芳纶聚合液生产芳纶浆粕，将芳纶短切纤维与芳纶浆粕混合在一起进行均匀分散，制成芳纶纸纸浆，将制成的芳纶纸纸浆进行上网除水，将多个网上潮湿的芳纶纸复合在一起，制成最终潮湿的芳纶纸，潮湿的芳纶纸置于除水装置中进行除水，除水后的芳纶纸保留及低的含水量，取适当大小的材料置于材料制备的模具中，进行降温冷却，使芳纶纸置于极低的温度下，在缓慢将低温下的芳纶纸加热至一定温度，最后制成绝缘芳纶纸材料，该绝缘芳纶纸材料材料的制备工艺完善，可以制备成任意需要成型的材料，方便后续材料的加工。

Description

一种绝缘芳纶纸材料的制备工艺
技术领域
本发明涉及绝缘芳纶纸材料的制备技术领域，具体为一种绝缘芳纶纸材料的制备工艺。
背景技术
芳纶绝缘纸属于芳纶复合材料，主要有两大类，一是间位芳纶绝缘纸，我国命之为芳纶1313；二是对位芳纶绝缘纸，我国命之为芳纶1414。
芳纶绝缘纸在安全防护、高温过滤、电气绝缘、结构材料等领域的应用越来越广，普及程度越来越高，已成为军事、工业、科技等许多领域不可或缺的重要基础材料。
随着工业的不断发展，有一些特殊装置使用的绝缘材料并不是普通的橡胶绝缘材料可以替代使用的，这就需要采用芳纶纤维做成的绝缘成型件，针对这种特殊材料加工，目前的芳纶成型件都是通过潮湿的芳纶纸进行定型加工制成的，有些工厂无法生产潮湿的芳纶纸，对自主加工造成了一定的困扰。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备工艺完善，可以将半成品的芳纶纸制备成任意需要成型的材料，无需直接生产的潮湿的芳纶纸加工，方便后续材料的加工的绝缘芳纶纸材料的制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种绝缘芳纶纸材料的制备工艺,包括以下步骤：
步骤一、制备芳纶纸纸浆，采用低分子量芳纶聚合液生产芳纶短切纤维，采用高分子量芳纶聚合液生产芳纶浆粕，将芳纶短切纤维与芳纶浆粕混合在一起进行均匀分散，制成芳纶纸纸浆；
步骤二、将制成的芳纶纸纸浆进行上网除水，将多个网上潮湿的芳纶纸复合在一起，复合过程中采用芳纶纸之间填充，制成最终潮湿的芳纶纸；
步骤三、潮湿的芳纶纸置于除水装置中进行除水，除水后的芳纶纸保留极低的含水量；
步骤四、取适当大小的材料置于材料制备的模具中，模具先进行降温冷却，使芳纶纸置于极低的温度下，在缓慢将低温下的芳纶纸加热至一定温度，最后通过通电、加压、定型，制成绝缘芳纶纸材料。
优选的，所述芳纶聚合液中包括间苯二甲酰氯、甲苯二胺，所述芳纶短切纤维的直径为0.01mm，芳纶短切纤维的长度为6.3mm-6.8mm，
所述芳纶纸纸浆中添加沉析纤维，芳纶短切纤维与沉析纤维含量的比例为1.4:1-1.8:1，所述芳纶短切纤维与沉析纤维的细度为1-2D，纤维细度与最大抗张强度时的纤维长度L（mm）的关系如下公式：
Figure 12414DEST_PATH_IMAGE001
其中：D为纤维细度，L为纤维长度；
所述芳纶浆粕中包括液晶纺丝，所述芳纶浆粕的制备过程中包括以下步骤：
S1、先将括液晶纺丝进行短切研磨制成液晶纺丝溶液，再将液晶纺丝溶液进行干喷湿纺成长丝；
S2、将制成的液晶纺丝长丝整齐切断、分散，最终将切断分散好的液晶纺丝加水进行研磨制成芳纶浆粕。
优选的，所述步骤二具体为
S1、将制成的芳纶纸纸浆采用淋挂的方式进行上网，上网后的芳纶纸载网进行两次轻微抖动，每次抖动2s进行上网除水制成单层潮湿芳纶纸；
S2、多层潮湿的芳纶纸复合在一起，每两层芳纶纸在进行复合的时候采用芳纶浆粕与芳纶纸纸浆进行溢入填充，复合后的芳纶纸在大孔网采用除水辊轻压除水制成潮湿的芳纶纸。
优选的，所述根据步骤三将步骤二中潮湿的芳纶纸置于纸板除水槽中，采用电加热板进行加热挤压除水，挤压除水的过程中除水槽高速旋转进行甩水，电加热板对潮湿的芳纶纸第一次施加的压力为150N/
Figure 124726DEST_PATH_IMAGE002
、加热温度为50℃，电加热板对潮湿的芳纶纸第二次施加的压力为180N/
Figure 804101DEST_PATH_IMAGE002
、加热温度为80℃，电加热板对潮湿的芳纶纸第三次施加的压力为220N/
Figure 1864DEST_PATH_IMAGE002
、加热温度为100℃，电加热板对潮湿的芳纶纸第四次施加的压力为260N/
Figure 674154DEST_PATH_IMAGE002
、加热温度为140℃，电加热板对潮湿的芳纶纸第五次施加的压力为340N/
Figure 640973DEST_PATH_IMAGE002
、加热温度为170℃。
优选的，一种绝缘芳纶纸材料的制备工艺,其特征在于：所述根据步骤四
S1、取适当大小的材料置于材料制备的模具中，上下两个模具相互扣合挤压，模具先进行降温冷却，在冷却的温度为-25℃下10min；
S2、模具的温度逐渐升高，模具的温度升高至25℃-30℃，模具在25℃-30℃下2min；
S3、上模具对下模具施加压力，同时模具的温度也升高，最终模具的温度处于180℃，模具中的芳纶纸材料在180℃下10min，模具在对芳纶纸材料施加压力、加温的时候通电，最终支撑芳纶纸材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）液晶纺丝长丝整齐切断、分散，最终将切断分散好的液晶纺丝加水进行研磨制成芳纶浆粕，芳纶聚合液中包括间苯二甲酰氯、甲苯二胺，将芳纶短切纤维与芳纶浆粕混合在一起进行均匀分散，制成芳纶纸纸浆，芳纶短切纤维与芳纶浆粕混合支撑的芳纶纸之间的粘性高；
（2）沉析纤维与芳纶纸纸浆的混合，使后期制备的芳纶纸上的长、端限位可以更好的绞织在一起，大大增强芳纶纸的抗拉强度；
（3）通过阶梯式的加压、升温，使潮湿的芳纶纸内部的水分逐渐的蒸发，同时阶梯式的加压、升温能够保护芳纶纤维；
（4）模具通过先降温，使芳纶纸中仅有的部分水分凝结，在通过后续的升温，使凝结的水分对芳纶纸进行适当的软化，便于后续的加温、加压定型，仅有的水分在后续的加热、加压过程中逐渐挥发排除；
（5）该绝缘芳纶纸材料材料的制备工艺完善，可以将半成品的芳纶纸制备成任意需要成型的材料，无需直接生产的潮湿的芳纶纸加工，方便后续材料的加工。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所 获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种绝缘芳纶纸材料的制备工艺,其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、制备芳纶纸纸浆，采用低分子量芳纶聚合液生产芳纶短切纤维，采用高分子量芳纶聚合液生产芳纶浆粕，将芳纶短切纤维与芳纶浆粕混合在一起进行均匀分散，制成芳纶纸纸浆；
步骤二、将制成的芳纶纸纸浆进行上网除水，将多个网上潮湿的芳纶纸复合在一起，复合过程中采用芳纶纸之间填充，制成最终潮湿的芳纶纸；
步骤三、潮湿的芳纶纸置于除水装置中进行除水，除水后的芳纶纸保留极低的含水量；
步骤四、取适当大小的材料置于材料制备的模具中，模具先进行降温冷却，使芳纶纸置于极低的温度下，在缓慢将低温下的芳纶纸加热至一定温度，最后通过通电、加压、定型，制成绝缘芳纶纸材料。
制备芳纶纸纸浆，采用低分子量芳纶聚合液生产芳纶短切纤维，所述芳纶短切纤维的直径为0.01mm，芳纶短切纤维的长度为6.3mm-6.8mm，采用高分子量芳纶聚合液生产芳纶浆粕，芳纶浆粕中包括液晶纺丝，芳纶浆粕的制备的时候先将括液晶纺丝进行短切研磨制成液晶纺丝溶液，再将液晶纺丝溶液进行干喷湿纺成长丝，将制成的液晶纺丝长丝整齐切断、分散，最终将切断分散好的液晶纺丝加水进行研磨制成芳纶浆粕，芳纶聚合液中包括间苯二甲酰氯、甲苯二胺，将芳纶短切纤维与芳纶浆粕混合在一起进行均匀分散，制成芳纶纸纸浆，芳纶短切纤维与芳纶浆粕混合支撑的芳纶纸之间的粘性高。
芳纶纸纸浆中添加沉析纤维，芳纶短切纤维与沉析纤维含量的比例为1.4:1-1.8:1，所述芳纶短切纤维与沉析纤维的细度为1-2D，纤维细度与最大抗张强度时的纤维长度L（mm）的关系如下公式：
Figure 756827DEST_PATH_IMAGE001
其中：D为纤维细度，L为纤维长度。
沉析纤维与芳纶纸纸浆的混合，使后期制备的芳纶纸上的长、端限位可以更好的绞织在一起，大大增强芳纶纸的抗拉强度。
将制成的芳纶纸纸浆采用淋挂的方式进行上网，上网后的芳纶纸载网进行两次轻微抖动，每次抖动2s进行上网除水制成单层潮湿芳纶纸，多层潮湿的芳纶纸复合在一起，每两层芳纶纸在进行复合的时候采用芳纶浆粕与芳纶纸纸浆进行溢入填充，复合后的芳纶纸在大孔网采用除水辊轻压除水制成潮湿的芳纶纸。
潮湿的芳纶纸置于纸板除水槽中，采用电加热板进行加热挤压除水，挤压除水的过程中除水槽高速旋转进行甩水，电加热板对潮湿的芳纶纸第一次施加的压力为150N/、加热温度为50℃，电加热板对潮湿的芳纶纸第二次施加的压力为180N/、加热温度为80℃，电加热板对潮湿的芳纶纸第三次施加的压力为220N/、加热温度为100℃，电加热板对潮湿的芳纶纸第四次施加的压力为260N/、加热温度为140℃，电加热板对潮湿的芳纶纸第五次施加的压力为340N/、加热温度为170℃，通过阶梯式的加压、升温，使潮湿的芳纶纸内部的水分逐渐的蒸发，同时阶梯式的加压、升温能够保护芳纶纤维。
取适当大小的材料置于材料制备的模具中，上下两个模具相互扣合挤压，模具先进行降温冷却，在冷却的温度为-25℃下10min模具的温度逐渐升高，模具的温度升高至25℃-30℃，模具在25℃-30℃下2min，模具通过先降温，使芳纶纸中仅有的部分水分凝结，在通过后续的升温，使凝结的水分对芳纶纸进行适当的软化，便于后续的加温、加压定型，仅有的水分在后续的加热、加压过程中逐渐挥发排除。
上模具对下模具施加压力，同时模具的温度也升高，最终模具的温度处于180℃，模具中的芳纶纸材料在180℃下10min，模具在对芳纶纸材料施加压力、加温的时候通电，最终支撑芳纶纸材料。
该绝缘芳纶纸材料材料的制备工艺完善，可以将半成品的芳纶纸制备成任意需要成型的材料，无需直接生产的潮湿的芳纶纸加工，方便后续材料的加工。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种绝缘芳纶纸材料的制备工艺,其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、制备芳纶纸纸浆，采用低分子量芳纶聚合液生产芳纶短切纤维，采用高分子量芳纶聚合液生产芳纶浆粕，将芳纶短切纤维与芳纶浆粕混合在一起进行均匀分散，制成芳纶纸纸浆；
步骤二、将制成的芳纶纸纸浆进行上网除水，将多个网上潮湿的芳纶纸复合在一起，复合过程中采用芳纶纸之间填充，制成最终潮湿的芳纶纸；
步骤三、潮湿的芳纶纸置于除水装置中进行除水，除水后的芳纶纸保留极低的含水量；
步骤四、取适当大小的材料置于材料制备的模具中，模具先进行降温冷却，使芳纶纸置于极低的温度下，在缓慢将低温下的芳纶纸加热至一定温度，最后通过通电、加压、定型，制成绝缘芳纶纸材料。
2.根据权利要求1所述的一种绝缘芳纶纸材料的制备工艺,其特征在于：所述芳纶聚合液中包括间苯二甲酰氯、甲苯二胺，所述芳纶短切纤维的直径为0.01mm，芳纶短切纤维的长度为6.3mm-6.8mm，
所述芳纶纸纸浆中添加沉析纤维，芳纶短切纤维与沉析纤维含量的比例为1.4:1-1.8:1，所述芳纶短切纤维与沉析纤维的细度为1-2D，纤维细度与最大抗张强度时的纤维长度L（mm）的关系如下公式：
Figure 676003DEST_PATH_IMAGE001
其中：D为纤维细度，L为纤维长度；
所述芳纶浆粕中包括液晶纺丝，所述芳纶浆粕的制备过程中包括以下步骤：
S1、先将括液晶纺丝进行短切研磨制成液晶纺丝溶液，再将液晶纺丝溶液进行干喷湿纺成长丝；
S2、将制成的液晶纺丝长丝整齐切断、分散，最终将切断分散好的液晶纺丝加水进行研磨制成芳纶浆粕。
3.根据权利要求1所述的一种绝缘芳纶纸材料的制备工艺,其特征在于：所述步骤二具体为
S1、将制成的芳纶纸纸浆采用淋挂的方式进行上网，上网后的芳纶纸载网进行两次轻微抖动，每次抖动2s进行上网除水制成单层潮湿芳纶纸；
S2、多层潮湿的芳纶纸复合在一起，每两层芳纶纸在进行复合的时候采用芳纶浆粕与芳纶纸纸浆进行溢入填充，复合后的芳纶纸在大孔网采用除水辊轻压除水制成潮湿的芳纶纸。
4.根据权利要求1所述的一种绝缘芳纶纸材料的制备工艺,其特征在于：所述根据步骤三将步骤二中潮湿的芳纶纸置于纸板除水槽中，采用电加热板进行加热挤压除水，挤压除水的过程中除水槽高速旋转进行甩水，电加热板对潮湿的芳纶纸第一次施加的压力为150N/
Figure 227070DEST_PATH_IMAGE002
、加热温度为50℃，电加热板对潮湿的芳纶纸第二次施加的压力为180N/
Figure 308289DEST_PATH_IMAGE002
、加热温度为80℃，电加热板对潮湿的芳纶纸第三次施加的压力为220N/
Figure 300516DEST_PATH_IMAGE002
、加热温度为100℃，电加热板对潮湿的芳纶纸第四次施加的压力为260N/
Figure 323836DEST_PATH_IMAGE002
、加热温度为140℃，电加热板对潮湿的芳纶纸第五次施加的压力为340N/
Figure 34303DEST_PATH_IMAGE002
、加热温度为170℃。
5.根据权利要求1所述的一种绝缘芳纶纸材料的制备工艺,其特征在于：所述步骤四具体为
S1、取适当大小的材料置于材料制备的模具中，上下两个模具相互扣合挤压，模具先进行降温冷却，在冷却的温度为-25℃下10min；
S2、模具的温度逐渐升高，模具的温度升高至25℃-30℃，模具在25℃-30℃下2min；
S3、上模具对下模具施加压力，同时模具的温度也升高，最终模具的温度处于180℃，模具中的芳纶纸材料在180℃下10min，模具在对芳纶纸材料施加压力、加温的时候通电，最终支撑芳纶纸材料。
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