CN117626715A - 一种表层具有微孔结构的蜂窝纸及其制备方法、蜂窝芯 - Google Patents
一种表层具有微孔结构的蜂窝纸及其制备方法、蜂窝芯 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种表层具有微孔结构的蜂窝纸，包括基层纸以及位于所述基层纸表面的面层纸，所述面层纸在抄造成型时加入造孔助剂并在后处理中去除造孔助剂得到微孔结构，所述面层纸的微孔结构的平均孔径为50‑500nm，孔隙率为55‑78％。本发明还提供一种上述的表层具有微孔结构的蜂窝纸的制备方法以及蜂窝芯。本发明的蜂窝纸，面层纸具有丰富、均匀、特定的孔隙结构，微纳米孔洞在提升蜂窝纸节点强度的同时对纸张的力学性能无明显影响，后续加工过程无影响，不仅可优化蜂窝纸与节点胶及树脂的浸润过程，提升蜂窝纸的节点强度，还可避免树脂浸透基层纸，改善蜂窝韧性不足、脆性过大等问题，达到节点强度与力学性能间的平衡。
Description
技术领域
本发明属于纸品或纸板制品领域，尤其涉及一种蜂窝纸及其制备方法、蜂窝芯。
背景技术
纸基蜂窝复合材料由于其高比刚度、高比强度等优点，作为轻量化结构材料广泛应用于在航空、航天、高速交通运输工具等领域中。纸基蜂窝产品的制备过程，是由蜂窝纸经过涂胶、叠合、热压，使纸之间相互粘接，再经过拉伸、定型获得具有蜂窝孔格的白蜂窝，最后浸渍树脂并高温固化，得到纸基蜂窝产品。其中，蜂窝纸的涂胶、粘接处理过程起到了结合纸层的作用，其胶接处的节点强度大小，对于蜂窝芯的拉伸定型等后续加工处理过程有影响。
专利申请CN114211847A中公开了一种芳纶纸蜂窝专用芳纶纸及其制备方法，通过将疏松多孔的对位芳纶纸粘连在致密的间位芳纶纸两侧的方法制备多层复合芳纶纸，该多层复合芳纶纸可提高节点强度，改善芳纶纸蜂窝制备过程中可能出现的树脂浸透及蜂窝脆性过大等问题。但该专利未对表层的对位芳纶纸进行设计、控制或改进，普通对位芳纶纸匀度较差，结构疏松，表面强度较低，匀度差会导致性能不稳定，结构疏松会导致强度偏低，表面强度低会导致加工及应用中出现破坏，因此，该多层复合芳纶纸难以满足应用需求。
因此，提供一种蜂窝纸，在提高蜂窝纸之间的节点强度时，还能保证蜂窝纸的力学性能、加工性能等综合性能，是急需解决的技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种胶粘节点强度高、力学性能好的表层具有微孔结构的蜂窝纸及其制备方法、蜂窝芯。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种表层具有微孔结构的蜂窝纸，包括基层纸以及位于所述基层纸表面的面层纸，所述面层纸在抄造成型时加入造孔助剂并在后处理中去除造孔助剂得到微孔结构，所述面层纸的微孔结构的平均孔径为50-500nm，孔隙率为55-78％。
上述表层具有微孔结构的蜂窝纸中，优选的，所述造孔助剂包括聚苯乙烯纳米微球、碳纳米微球、三聚氰胺甲醛聚合物微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、聚乳酸纳米微球和二氧化硅微球的一种或多种。
上述表层具有微孔结构的蜂窝纸中，优选的，所述造孔助剂的直径为20-500nm，所述造孔助剂添加量为所述面层纸的质量的1-5％。
上述表层具有微孔结构的蜂窝纸中，优选的，所述基层纸和面层纸复合成“三明治”结构，所述基层纸的重量百分比为50-80％，所述面层纸的重量百分比为20-50％。基层纸需提供较高的力学性能以满足应用需求而需要有较高的克重，因此需要将基层纸的重量百分比控制为50-80％。
上述表层具有微孔结构的蜂窝纸中，优选的，所述基层纸主要由合成纤维和/或天然纤维制成，所述合成纤维包括聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚磺酰胺纤维、聚对苯撑苯并二恶唑纤维、芳香族聚噁二唑纤维、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、芳族尼龙纤维、聚酰亚胺纤维和碳纤维中的一种或多种，所述天然纤维包括木浆纤维、竹浆纤维、麻浆纤维、棉浆纤维和纤维素纤维中的一种或多种。
上述表层具有微孔结构的蜂窝纸中，优选的，所述面层纸主要由纳米纤维组成，所述纳米纤维包括纳米纤维素纤维、纳米芳纶纤维和纳米碳纤维中的一种或多种。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的表层具有微孔结构的蜂窝纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)将面层纸的纤维原料和造孔助剂加入溶剂中分散、疏解、混合得到混合浆料A，混合浆料A抄造成形得到面层纸原纸；
(2)将基层纸的纤维原料加入溶剂中分散、疏解、混合得到混合浆料B，混合浆料B抄造成形得到基层纸原纸；
(3)将所述基层纸原纸和所述面层纸原纸叠加复合，后处理去除造孔助剂，即得到所述表层具有微孔结构的蜂窝纸。
上述制备方法中，优选的，混合浆料A抄造成形使用PET滤膜辅助进行抄造成形。使用PET滤膜进行纸张的抄造成形，减少纳米原料的损耗，提升利用率。
上述制备方法中，优选的，将所述基层纸原纸和所述面层纸原纸叠加复合的方法包括热压复合和/或胶粘复合。
上述制备方法中，优选的，后处理去除造孔助剂的方法包括热分解、溶解和化学分解的一种或几种。造孔助剂的去除方法，依据造孔助剂的不同，包括热分解、溶解、化学分解的一种或几种，比如聚甲基丙烯酸甲酯微球可通过热分解方法去除，比如聚苯乙烯纳米微球可通过溶解的方法去除，比如三聚氰胺甲醛聚合物纳米微球可通过化学分解的方法去除。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种蜂窝芯，由多层表层具有微孔结构的蜂窝纸通过胶粘而得。蜂窝纸制备为蜂窝芯材，需经过涂节点胶、叠层、热压、拉伸定型、浸渍树脂等步骤，即可得到蜂窝芯。
现有技术中的蜂窝纸的平均孔径及孔隙率与纸的纤维种类及结构有关。以芳纶蜂窝纸为例(单层纸，不是多层复合)，芳纶蜂窝纸经过热压处理后表面致密，孔洞较少，而在芳纶蜂窝纸的中间部分则会有由于纤维搭接带来的较丰富的孔洞结构，即实际孔隙丰富的整体结构因致密的表层而无法显现。本发明通过引入造孔助剂，在面层蜂窝纸的致密表层获得微孔结构(抄纸过程中加入的造孔助剂大部分填充于本已具有的孔洞中，后处理去除掉造孔助剂后，致密的表面会与内部一样具有多孔结构)，为节点胶提供浸渍通道；同时控制孔洞的大小和数量，即孔隙率和孔径(孔洞与原本应有的孔洞尺寸、孔洞数量相近)，避免引入额外的孔洞成为缺陷点造成纸张性能的显著下降。因此，造孔助剂的粒径和加入量都应得到控制，以使得最终制备的蜂窝纸的表面的孔隙率和孔径与中间层的孔径和孔隙率相近，避免影响纸张力学性能。
本发明通过控制造孔助剂的直径为20-500nm，并控制造孔助剂添加量为面层纸的质量的1-5％，可以使面层纸的微孔结构的平均孔径为50-500nm，孔隙率为55-70％，该微孔结构和孔隙率可以优化面层蜂窝纸与节点胶及树脂的浸润过程，提升蜂窝纸的节点胶强度，且未引入过多额外孔洞，避免由于孔洞缺陷带来的纸张力学性能的下降，达到节点强度与力学性能间的平衡。上述微孔结构的平均孔径和孔隙率需要精确控制，平均孔径或孔隙率过大，纸张中有较多孔洞缺陷，会导致纸张抗张强度等力学性能的下降，纸张强度的下降还会造成节点强度测试中破坏模式转变为纸张的剪切破坏，导致节点强度性能下降；平均孔径或孔隙率过小，蜂窝纸在后续加工及应用过程中与节点胶及树脂间的浸渍和结合较困难，会导致节点强度的下降同时，也会造成树脂在蜂窝纸上的浸渍和分布不均，导致蜂窝芯力学性能的下降。上述造孔助剂的直径需要满足微孔结构的平均孔径为50-500nm的需求，因此控制造孔助剂的直径为20-500nm，造孔助剂的用量需要满足微孔结构孔隙率的需求，造孔助剂用量过多，孔隙率过大，造孔助剂的用量过少，孔隙率过小。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的表层具有微孔结构的蜂窝纸通过调控面层纸的孔洞结构改善节点强度，所制备的具有微孔结构的面层纸，具有丰富的孔隙结构，可优化面层纸与节点胶及树脂的浸润过程，提升蜂窝纸的节点胶强度。
2、本发明的表层具有微孔结构的蜂窝纸，其面层纸在抄纸成形过程中添加造孔助剂并于后处理去除，该造孔方式通过造孔助剂的粒径及使用量的控制，可调控面层纸的孔径大小及孔隙率，调控工艺简单易行，易于加工，且获得的孔洞分布均匀，性能稳定。
3、本发明的表层具有微孔结构的蜂窝纸，面层纸具有丰富、均匀、特定的孔隙结构，微纳米孔洞在提升蜂窝纸节点强度的同时对纸张的力学性能无明显影响，后续加工过程无影响，不仅可优化蜂窝纸与节点胶及树脂的浸润过程，提升蜂窝纸的节点强度，还可避免树脂浸透基层纸，改善蜂窝韧性不足、脆性过大等问题，达到节点强度与力学性能间的平衡。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种表层具有微孔结构的蜂窝纸，包括基层纸以及设于基层纸表面的面层纸，由上下两层的面层纸和中间层的基层纸复合而成，基层纸的重量百分比为62％，面层纸的重量百分比为38％。
面层纸的原料由纳米间位芳纶纤维、间位芳纶短切纤维和聚苯乙烯纳米微球组成。纳米间位芳纶纤维直径为10-80nm，长径比为1000-5000。间位芳纶短切纤维长度为5mm。聚苯乙烯纳米微球粒径为50-100nm。
基层纸由间位芳纶沉析纤维和间位芳纶短切纤维组成。间位芳纶沉析纤维长度为0.8mm。间位芳纶短切纤维长度为5mm。
上述表层具有微孔结构的蜂窝纸的制备方法，包括以下步骤：
分别将绝干重量0.251g纳米间位芳纶纤维、0.251g间位芳纶短切纤维和0.005g聚苯乙烯纳米微球加2L水疏解、分散、混合得到混合浆料A，混合浆料A在凯塞快速纸页成型器上抄造，并利用PET滤膜过滤成形，干燥后制得面积为0.0314m2，定量为16g/m2的混合有造孔助剂的面层纸原纸。
分别将绝干重量0.816g间位芳纶沉析纤维和0.816g间位芳纶短切纤维加2L水后疏解、分散、混合得到混合浆料B，混合浆料B在凯塞快速纸页成型器上抄造成形，干燥后制备面积为0.0314m2，定量为52g/m2的基层纸原纸。
按面层纸-基层纸-面层纸的结构将原纸叠合，通过热压复合的方式，使用平板热压机制备复合蜂窝纸，并实现热轧光。
将热压后的复合蜂窝纸在二甲基甲酰胺溶液中浸渍30min，溶解去除聚苯乙烯纳米微球，得到表层具有微孔结构的蜂窝纸。
采用多层上述蜂窝纸胶粘复合即可得到本实施例的蜂窝芯。
实施例2：
一种表层具有微孔结构的蜂窝纸，包括基层纸以及设于基层纸表面的面层纸，由上下两层的面层纸和中间层的基层纸复合而成，基层纸的重量百分比为52.4％，面层纸的重量百分比为47.6％。
面层纸由纳米对位芳纶纤维、对位芳纶短切纤维和三聚氰胺甲醛聚合物纳米微球组成。纳米对位芳纶纤维直径为10-80nm，长径比为1000-5000。对位芳纶短切纤维长度为5mm。三聚氰胺甲醛聚合物纳米微球粒径为50-120nm。
基层纸由间位芳纶沉析纤维和短切碳纤维组成。间位芳纶沉析纤维长度0.8mm。短切碳纤维长度为5mm。
上述表层具有微孔结构的蜂窝纸的制备方法，包括以下步骤：
将绝干重量0.314g纳米对位芳纶纤维、0.314g对位芳纶短切纤维和0.012g三聚氰胺甲醛聚合物纳米微球加2L水后疏解得到混合浆料A，混合浆料A凯塞快速纸页成型器上抄造，并利用PET膜过滤成形得到面积为0.0314m2，定量为20g/m2的混合有造孔助剂的面纸原纸。
将绝干重量0.829g间位芳纶沉析纤维和0.553g短切碳纤维加2L水后疏解得到混合浆料B，混合浆料B在凯塞快速纸页成型器上抄造成形，干燥后制备面积为0.0314m2，定量为44g/m2的基层纸原纸。
按面层纸-基层纸-面层纸的结构将原纸叠合，通过热压复合的方式制备复合蜂窝纸，并实现热轧光。
将复合蜂窝纸浸泡在10％氢氟酸水溶液中30min以去除三聚氰胺甲醛聚合物纳米微球，得到表层具有微孔结构的蜂窝纸。
采用多层上述蜂窝纸胶粘复合即可得到本实施例的蜂窝芯。
实施例3：
一种表层具有微孔结构的蜂窝纸，包括基层纸以及设于基层纸表面的面层纸，由上下两层的面层纸和中间层的基层纸复合而成，基层纸的重量百分比为62％，面层纸的重量百分比为38％。
面层纸的原料由纳米间位芳纶纤维、纳米纤维素纤维和聚乳酸纳米微球组成。纳米间位芳纶纤维直径为10-80nm，长径比为1000-5000。纳米纤维素纤维直径为20-100nm，长径比为30-600。聚乳酸纳米微球粒径为80-120nm。
基层纸由间位芳纶沉析纤维和短切碳纤维组成。间位芳纶沉析纤维长度为0.8mm。短切碳纤维长度为5mm。
上述表层具有微孔结构的蜂窝纸的制备方法，包括以下步骤：
分别将绝干重量0.402g纳米间位芳纶纤维、0.100g纳米纤维素纤维和0.010g聚乳酸纳米微球加2L水疏解、分散、混合得到混合浆料A，混合浆料A在凯塞快速纸页成型器上抄造，并利用PET滤膜过滤成形，干燥后制得面积为0.0314m2，定量为16g/m2的混合有造孔助剂的面层纸原纸。
分别将绝干重量1.143g间位芳纶沉析纤维和0.490g短切碳纤维加2L水后疏解、分散、混合得到混合浆料B，混合浆料B在凯塞快速纸页成型器上抄造成形，干燥后制备面积为0.0314m2，定量为52g/m2的基层纸原纸。
按面层纸-基层纸-面层纸的结构将原纸叠合，通过热压复合的方式，使用平板热压机制备复合蜂窝纸，并实现热轧光。
将热压后的复合蜂窝纸在氯仿溶液中浸渍30min，去除聚乳酸纳米微球，得到表层具有微孔结构的蜂窝纸。
采用多层上述蜂窝纸胶粘复合即可得到本实施例的蜂窝芯。
实施例4：
一种表层具有微孔结构的蜂窝纸，包括基层纸以及设于基层纸表面的面层纸，由上下两层的面层纸和中间层的基层纸复合而成，基层纸的重量百分比为62％，面层纸的重量百分比为38％。
面层纸的原料由纳米间位芳纶纤维、短切聚酰亚胺纤维和聚苯乙烯纳米微球组成。纳米间位芳纶纤维直径为10-80nm，长径比为1000-5000。短切聚酰亚胺纤维长度为5mm。聚苯乙烯纳米微球粒径为200-500nm。
基层纸由间位芳纶沉析纤维和短切聚酰亚胺纤维组成。间位芳纶沉析纤维长度为0.8mm。短切聚酰亚胺纤维长度为5mm。
上述表层具有微孔结构的蜂窝纸的制备方法，包括以下步骤：
分别将绝干重量0.376g纳米间位芳纶纤维、0.126g短切聚酰亚胺纤维和0.010g聚苯乙烯纳米微球加2L水疏解、分散、混合得到混合浆料A，混合浆料A在凯塞快速纸页成型器上抄造，并利用PET滤膜过滤成形，干燥后制得面积为0.0314m2，定量为16g/m2的混合有造孔助剂的面层纸原纸。
分别将绝干重量0.816g间位芳纶沉析纤维和0.816g短切聚酰亚胺纤维加2L水后疏解、分散、混合得到混合浆料B，混合浆料B在凯塞快速纸页成型器上抄造成形，干燥后制备面积为0.0314m2，定量为52g/m2的基层纸原纸。
按面层纸-基层纸-面层纸的结构将原纸叠合，通过热压复合的方式，使用平板热压机制备复合蜂窝纸，并实现热轧光。
将热压后的复合蜂窝纸在二甲基甲酰胺溶液中浸渍30min，溶解去除聚苯乙烯纳米微球，得到表层具有微孔结构的蜂窝纸。
采用多层上述蜂窝纸胶粘复合即可得到本实施例的蜂窝芯。
实施例5：
一种表层具有微孔结构的蜂窝纸，包括基层纸以及设于基层纸表面的面层纸，由上下两层的面层纸和中间层的基层纸复合而成，基层纸的重量百分比为62％，面层纸的重量百分比为38％。
面层纸的原料由纳米间位芳纶纤维、间位芳纶短切纤维和聚苯乙烯纳米微球组成。纳米间位芳纶纤维直径为10-80nm，长径比为1000-5000。间位芳纶短切纤维长度为5mm。聚苯乙烯纳米微球粒径为50-100nm。
基层纸由间位芳纶沉析纤维和间位芳纶短切纤维组成。间位芳纶沉析纤维长度为0.8mm。间位芳纶短切纤维长度为5mm。
上述表层具有微孔结构的蜂窝纸的制备方法，包括以下步骤：
分别将绝干重量0.251g纳米间位芳纶纤维、0.251g间位芳纶短切纤维和0.025g聚苯乙烯纳米微球加2L水疏解、分散、混合得到混合浆料A，混合浆料A在凯塞快速纸页成型器上抄造，并利用PET滤膜过滤成形，干燥后制得面积为0.0314m2，定量为16g/m2的混合有造孔助剂的面层纸原纸。
分别将绝干重量0.816g间位芳纶沉析纤维和0.816g间位芳纶短切纤维加2L水后疏解、分散、混合得到混合浆料B，混合浆料B在凯塞快速纸页成型器上抄造成形，干燥后制备面积为0.0314m2，定量为52g/m2的基层纸原纸。
按面层纸-基层纸-面层纸的结构将原纸叠合，通过热压复合的方式，使用平板热压机制备复合蜂窝纸，并实现热轧光。
将热压后的复合蜂窝纸在二甲基甲酰胺溶液中浸渍30min，溶解去除聚苯乙烯纳米微球，得到表层具有微孔结构的蜂窝纸。
采用多层上述蜂窝纸胶粘复合即可得到本实施例的蜂窝芯。
对比例1：
一种蜂窝纸，由上下两层的面层纸和中间层的基层纸复合而成，基层纸的重量百分比为62％，面层纸的重量百分比为38％。
面层纸由纳米间位芳纶纤维和间位芳纶短切纤维组成。纳米间位芳纶纤维直径为10-80nm，长径比为1000-5000。间位芳纶短切纤维长度为5mm。
基层纸由间位芳纶沉析纤维和间位芳纶短切纤维组成。间位芳纶沉析纤维长度为0.8mm。间位芳纶短切纤维长度为5mm。
上述蜂窝纸的制备方法，包括以下步骤：
将绝干重量0.251g纳米间位芳纶纤维和0.251g间位芳纶短切纤维加2L水疏解、分散、混合得到混合浆料A，混合浆料A在凯塞快速纸页成型器上抄造，并利用PET滤膜过滤成形，干燥后制得面积为0.0314m2，定量为16g/m2的混合有造孔助剂的面层纸原纸。
分别将绝干重量0.816g间位芳纶沉析纤维和0.816g间位芳纶短切纤维加2L水后疏解、分散、混合得到混合浆料B，混合浆料B在凯塞快速纸页成型器上抄造成形，干燥后制备面积为0.0314m2，定量为52g/m2的基层纸原纸。
按面层纸-基层纸-面层纸的结构将原纸叠合，通过热压复合的方式，使用平板热压机制备复合蜂窝纸，并实现热轧光，即得到蜂窝纸。
对比例2：
一种蜂窝纸，由上下两层的面层纸和中间层的基层纸复合而成，基层纸的重量百分比为52.4％，面层纸的重量百分比为47.6％。
面层纸由纳米对位芳纶纤维和对位芳纶短切纤维组成。纳米对位芳纶纤维直径为10-80nm，长径比为1000-5000。对位芳纶短切纤维长度为5mm。
基层纸由间位芳纶沉析纤维和短切碳纤维组成。间位芳纶沉析纤维长度0.8mm。短切碳纤维长度为6mm。
上述蜂窝纸的制备方法，包括以下步骤：
将绝干重量0.314g纳米对位芳纶纤维和0.314g对位芳纶短切纤维加2L水后疏解得到混合浆料A，混合浆料A凯塞快速纸页成型器上抄造，并利用PET膜过滤成形得到面积为0.0314m2，定量为20g/m2的混合有造孔助剂的面层纸原纸。
将绝干重量0.829g间位芳纶沉析纤维和0.553g短切碳纤维加2L水后疏解得到混合浆料B，混合浆料B在凯塞快速纸页成型器上抄造成形，干燥后制备面积为0.0314m2，定量为44g/m2的基层纸原纸。
按面层纸-基层纸-面层纸的结构将原纸叠合，通过热压复合的方式制备复合蜂窝纸，并实现热轧光，即得到蜂窝纸。
对比例3：
一种表层具有微孔结构的蜂窝纸，包括基层纸以及设于基层纸表面的面层纸，由上下两层的面层纸和中间层的基层纸复合而成，基层纸的重量百分比为62％，面层纸的重量百分比为38％。
面层纸的原料由纳米间位芳纶纤维、间位芳纶短切纤维和聚苯乙烯纳米微球组成。纳米间位芳纶纤维直径为10-80nm，长径比为1000-5000。间位芳纶短切纤维长度为5mm。聚苯乙烯纳米微球粒径为50-100nm。
基层纸由间位芳纶沉析纤维和间位芳纶短切纤维组成。间位芳纶沉析纤维长度为0.8mm。间位芳纶短切纤维长度为5mm。
上述表层具有微孔结构的蜂窝纸的制备方法，包括以下步骤：
分别将绝干重量0.251g纳米间位芳纶纤维、0.251g间位芳纶短切纤维和0.05g聚苯乙烯纳米微球加2L水疏解、分散、混合得到混合浆料A，混合浆料A在凯塞快速纸页成型器上抄造，并利用PET滤膜过滤成形，干燥后制得面积为0.0314m2，定量为16g/m2的混合有造孔助剂的面层纸原纸。
分别将绝干重量0.816g间位芳纶沉析纤维和0.816g间位芳纶短切纤维加2L水后疏解、分散、混合得到混合浆料B，混合浆料B在凯塞快速纸页成型器上抄造成形，干燥后制备面积为0.0314m2，定量为52g/m2的基层纸原纸。
按面层纸-基层纸-面层纸的结构将原纸叠合，通过热压复合的方式，使用平板热压机制备复合蜂窝纸，并实现热轧光。
将热压后的复合蜂窝纸在二甲基甲酰胺溶液中浸渍30min，溶解去除聚苯乙烯纳米微球，得到表层具有微孔结构的蜂窝纸。
对比例4：
一种表层具有微孔结构的蜂窝纸，包括基层纸以及设于基层纸表面的面层纸，由上下两层的面层纸和中间层的基层纸复合而成，基层纸的重量百分比为62％，面层纸的重量百分比为38％。
面层纸的原料由纳米间位芳纶纤维、间位芳纶短切纤维和聚苯乙烯纳米微球组成。纳米间位芳纶纤维直径为10-80nm，长径比为1000-5000。间位芳纶短切纤维长度为5mm。聚苯乙烯纳米微球粒径为500-800nm。
基层纸由间位芳纶沉析纤维和间位芳纶短切纤维组成。间位芳纶沉析纤维长度为0.8mm。间位芳纶短切纤维长度为5mm。
上述表层具有微孔结构的蜂窝纸的制备方法，包括以下步骤：
分别将绝干重量0.251g纳米间位芳纶纤维、0.251g间位芳纶短切纤维和0.035g聚苯乙烯纳米微球加2L水疏解、分散、混合得到混合浆料A，混合浆料A在凯塞快速纸页成型器上抄造，并利用PET滤膜过滤成形，干燥后制得面积为0.0314m2，定量为16g/m2的混合有造孔助剂的面层纸原纸。
分别将绝干重量0.816g间位芳纶沉析纤维和0.816g间位芳纶短切纤维加2L水后疏解、分散、混合得到混合浆料B，混合浆料B在凯塞快速纸页成型器上抄造成形，干燥后制备面积为0.0314m2，定量为52g/m2的基层纸原纸。
按面层纸-基层纸-面层纸的结构将原纸叠合，通过热压复合的方式，使用平板热压机制备复合蜂窝纸，并实现热轧光。
将热压后的复合蜂窝纸在二甲基甲酰胺溶液中浸渍30min，溶解去除聚苯乙烯纳米微球，得到表层具有微孔结构的蜂窝纸。
参照GB/T 12914-2018《纸和纸板抗张强度的测定》、JC/T 781-2006《蜂窝型芯子胶条分离强度实验方法》及ASTM F-316-03《用泡点和平均流量孔试验测定膜过滤器孔径特性的标准试验方法》对实施例和对比例的纸样进行力学强度、节点强度和孔隙结构的性能测试，测试结果如下表1所示。
表1：实施例和对比例的纸样的性能测试数据
Claims (10)
1.一种表层具有微孔结构的蜂窝纸，包括基层纸以及位于所述基层纸表面的面层纸，其特征在于，所述面层纸在抄造成型时加入造孔助剂并在后处理中去除造孔助剂得到微孔结构，所述面层纸的微孔结构的平均孔径为50-500nm，孔隙率为55-78％。
2.根据权利要求1所述的表层具有微孔结构的蜂窝纸，其特征在于，所述造孔助剂包括聚苯乙烯纳米微球、碳纳米微球、三聚氰胺甲醛聚合物微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、聚乳酸纳米微球和二氧化硅微球的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的表层具有微孔结构的蜂窝纸，其特征在于，所述造孔助剂的直径为20-500nm，所述造孔助剂添加量为所述面层纸的质量的1-5％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的表层具有微孔结构的蜂窝纸，其特征在于，所述基层纸和面层纸复合成“三明治”结构，所述基层纸的重量百分比为50-80％，所述面层纸的重量百分比为20-50％。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的表层具有微孔结构的蜂窝纸，其特征在于，所述基层纸主要由合成纤维和/或天然纤维制成，所述合成纤维包括聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚磺酰胺纤维、聚对苯撑苯并二恶唑纤维、芳香族聚噁二唑纤维、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、芳族尼龙纤维、聚酰亚胺纤维和碳纤维中的一种或多种，所述天然纤维包括木浆纤维、竹浆纤维、麻浆纤维、棉浆纤维和纤维素纤维中的一种或多种。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的表层具有微孔结构的蜂窝纸，其特征在于，所述面层纸主要由纳米纤维组成，所述纳米纤维包括纳米纤维素纤维、纳米芳纶纤维和纳米碳纤维中的一种或多种。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的表层具有微孔结构的蜂窝纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将面层纸的纤维原料和造孔助剂加入溶剂中分散、疏解、混合得到混合浆料A，混合浆料A抄造成形得到面层纸原纸；
(2)将基层纸的纤维原料加入溶剂中分散、疏解、混合得到混合浆料B，混合浆料B抄造成形得到基层纸原纸；
(3)将所述基层纸原纸和所述面层纸原纸叠加复合，后处理去除造孔助剂，即得到所述表层具有微孔结构的蜂窝纸。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，混合浆料A抄造成形使用PET滤膜辅助进行抄造成形。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，后处理去除造孔助剂的方法包括热分解、溶解和化学分解的一种或几种。
10.一种蜂窝芯，其特征在于，由多层权利要求1-6中任一项所述的表层具有微孔结构的蜂窝纸胶粘而得或由多层权利要求7-9中任一项所述的制备方法制备得到的表层具有微孔结构的蜂窝纸胶粘而得。
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