CN1948615A - 含有玄武岩纤维及化学纤维的合成纤维纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于合成纤维纸领域，涉及合成无纺纸结构，特别涉及一种以玄武岩纤维、芳纶纤维及聚苯硫醚纤维湿法制成的纤维纸。该合成纤维纸具有力学性能佳，耐高温性能好，耐酸耐碱，抗紫外线性能强，吸湿性低，有更好的耐环境性能，此外，还有绝缘性能好，高温过滤性佳、抗辐射、良好的透波性能等优点。因此，该合成纤维纸，可广泛应用于航空航天、军工、车船制造、建筑等军工和民用领域。

Description

含有玄武岩纤维及化学纤维的合成纤维纸及其制备方法
技术领域
本发明属于合成纤维纸领域，涉及合成无纺纸结构，特别涉及一种以玄武岩纤维、芳纶纤维及聚苯硫醚纤维湿法制成的纤维纸。
本发明还涉及上述合成纤维纸的制备方法。
背景技术
随着材料科学的发展，对纸的性能要求日益提高，而合成纤维纸因具有比普通植物纤维纸的强度高、尺寸稳定、不易老化、耐化学腐蚀等优点而得到广泛的关注。在现有技术中，以无纺纸结构抄造的合成纤维纸是已知的，如专利号ZL99114635.2的中国专利中公开了一种以聚芳酰胺合成纤维为原料制成的合成纤维纸，该专利描述了以芳纶1414纤维为主体纤维，以聚酯作粘接纤维制造合成纸的方法。在该方法中，因聚酯的使用，局限了纸的耐温性能。中国专利CN1814912也公开了由间位芳族聚酰胺纤维热压成型相互粘结组成的芳纶纸，中国专利CN1570271公开了以聚丙烯腈基碳纤维为原料的合成纤维纸，该专利描述了以碳纤维、芳纶纤维为主体纤维，以聚酯或聚苯硫醚纤维作粘接纤维制造合成纸的方法。但因碳纤维的自身强度和纤维的制造成本以及使用聚酯，局限了纸在更广领域中的发展。国际专利申请WO2004025024公开了由聚芳基酰胺纤维和聚芳基酰胺沉析纤维组成的芳纶纤维加上聚合粘合剂构成的纤维纸。另外中国专利CN1287955公开了一种玄武岩-白云石复合纤维纸，其主料为玄武岩-白云石复合纤维及纤维纸干浆，辅料为松香胶、明矾、滑石粉。因该种纤维纸的组成成分中使用植物纤维，使得该中纤维纸存在有不抗水、不耐高温、耐氧化、耐腐蚀、疲劳性差等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以玄武岩纤维和芳纶纤维为结构纤维，以聚苯硫醚纤维为粘接纤维的一种合成纤维纸。
本发明的另一目的在于提供上述合成纤维纸的制备方法。
上述目的是通过以下技术方案实现的，一种合成纤维纸，含有：结构纤维10～90重量份和粘接纤维10～90重量份。优选的是含有结构纤维40～60重量份和粘接纤维40～60重量份，其中，结构纤维含有5～85％(重量)的玄武岩纤维和15～95％(重量)的芳纶纤维，粘接纤维40～60重量份的聚苯硫醚纤维。
本发明所述玄武岩纤维，纤维直径控制在1～4微米，长度在3～5毫米。
本发明所述芳纶纤维包括聚芳酰胺聚对苯二胺纤维(芳纶1414)及其浆粕制品或聚芳酰胺聚间苯二胺纤维(芳纶1313)及其沉析纤维制品。芳纶1414浆粕是将上述芳纶1414长丝经切短后，机械叩解和研磨而成。芳纶沉析纤维的制备是分别将一定粘度的聚间苯二甲酰胺溶液和沉析剂输送至沉析机中，在高速剪切作用下混合，析出二维细小的薄膜条状的纤维，最后经过水洗，叩解精制后，得到沉析纤维浆料。所述芳纶1414纤维的纤度为1～2d、长度为0.5～10mm，所述芳纶1313纤维的纤度为1～2d、长度为0.5～10mm。
本发明所述粘接纤维为聚苯硫醚纤维，聚苯硫醚纤维具有较高的机械强度，本发明使用的聚苯硫醚纤维的软化点为260℃、熔点为280℃、纤维长度为1～6mm。
按照本发明所述，该合成纤维纸的制备方法包括配料制浆、抄造成形、脱水、干燥、高温热轧和切边整形等步骤。在配料制浆步骤中，先将玄武岩纤维按0.5～2％重量浓度在水力疏解机中疏解，制得一浆液A，然后将芳纶纤维和部分芳纶纤维浆粕以及聚苯硫醚纤维混合并按0.1～1.5％重量浓度在水力疏解机中疏解，制得另一浆液B，最后将两种浆液在配浆池中混合，从而形成能够添加至造纸网前箱的造纸纸浆。
由于玄武岩纤维、芳纶纤维之间没有足够的结合力，必须借助其它胶粘剂来增加纸的结合强度，本发明采用聚苯硫醚纤维作粘接纤维，因聚苯硫醚纤维具有较高的机械强度，利用聚苯硫醚纤维受热熔融的特性，当玄武岩纤维、芳纶纤维合成纸胚在接近聚苯硫醚纤维熔点温度时轧压，已软化熔融的聚苯硫醚纤维在压力下将不熔的玄武岩纤维、芳纶纤维粘合在一起，达到定型的目的，并形成了合成纸的强度。
在本发明合成纤维纸的制备方法中，因芳纶纤维和聚苯硫醚纤维的憎水性，在水中极难分散。为了促进上述纤维在水中的分散，可在所述造纸制浆中加入1～10重量份的防絮凝剂。
在本发明合成纤维纸的制备方法中，以常规造纸工艺，采用圆网造纸机成形设备。所述抄造成形，可以采用单园网或多园网成形工艺。
随后纸页经热轧机轧制，控制热轧线压力100～200kg/cm，热轧温度为280℃左右。然后经压光整形，最终形成玄武岩、化学纤维合成纸。
本发明的合成纤维纸，采用玄武岩纤维，在性能上，玄武岩纤维较碳纤维、芳纶、超高相对分子质量聚乙烯纤维等其它高科技纤维，具有很多独特的优点，如力学性能佳，耐高温性能好，可在-269～700℃范围内连续工作，耐酸耐碱，抗紫外线性能强，吸湿性低，有更好的耐环境性能，此外，还有绝缘性能好，高温过滤性佳、抗辐射、良好的透波性能等优点。因此，以玄武岩纤维为增强体可制成各种性能优异的复合材料，可广泛应用于航空航天、军工、车船制造、工程塑料、建筑等军工和民用领域。
本发明所采用的聚苯硫醚作粘接纤维较上述的聚酯纤维在耐温性能上更优异。
本发明综合了上述合成纤维各自的优势，制备了一种将玄武岩纤维和芳纶纤维，以及聚苯硫醚纤维三种纤维抄造成一体的合成纤维纸，使其综合性能优于现有的碳纤维纸和芳纶纤维纸。目前，这种合成纤维纸在国内外还未见报道。
具体实施方式
以上是对本发明的一般性描述，下面将通过具体实施方式对本发明的权利要求作进一步解释。材料来源：
玄武岩纤维：黑龙江省宁安市镜泊湖耐碱玄武纤维有限公司生产
芳纶1414纤维：日本帝人公司生产
芳纶1313纤维：广东新会彩艳公司生产
聚苯硫醚纤维：四川华拓公司生产
【实施例1】
按下述比例配制本实施例1合成纤维纸：
玄武岩纤维(2～4mm)               5重量份(以下称“份”)
芳纶1414纤维(5～6mm)             45份
聚苯硫醚纤维(5～6mm)             50份
将上述含量的玄武岩纤维按1％重量浓度在水力疏解机中疏解，制成纸浆A，将上述含量芳纶1414纤维(其中含0～20％浆粕)和聚苯硫醚纤维按0.5％重量浓度在水力疏解机中疏解制成纸浆B，然后将浆液A和浆液B在配料池中混合均匀后，在稳浆箱中加入5份防絮凝剂。经稳浆箱调节浆液上网压头，在流浆箱中浆液被均匀分布到造纸成形网(双园网)上，随后纸页经热轧机一次热轧成型，控制热轧线压力为150kg/cm，控制热轧温度270～280℃范围内。热轧后的纸经压光机进一步整型，使纸的密度、纸的表面特性、纸的挺度达到令人满意的效果。得到的结果见表1：
                 表1
  项目   单位   测试结果
  定量厚度抗张强度伸长率撕裂强度   g/m2mmKN/m  MD％    MDmN    CD   50.00.0783.32.21100
【实施例2】
按下述重量份配制本实施例2合成纤维纸：
玄武岩纤维(2～4mm)            5份
芳纶1313纤维(5～6mm)          45份
聚苯硫醚纤维(5～6mm)          50份
本实施例用芳纶1313纤维(含0～20％沉析纤维)替代芳纶1414纤维，合成纤维纸的制备方法与实施例1相同，得到的结果见表2：
                        表2
  项目   单位   测试结果
  定量厚度抗张强度伸长率撕裂强度   g/m2mmKN/m  MD％    MDmN    CD   55.00.0923.12.21050
【实施例3】
按下述重量份配制本实施例3合成纤维纸：
玄武岩纤维(6～8mm)              25份
芳纶1414纤维(5～6mm)            25份
聚苯硫醚纤维(5～6mm)            50份
本实施例3是在不改变聚苯硫醚纤维50份用量的情况下，将玄武岩纤维重量增加到25份，芳纶1414纤维减少到25份，其余步骤按实施例1相同的制备方法进行，得到的测试结果见表3：
               表3
  项目   单位   测试结果
  定量厚度抗张强度伸长率撕裂强度   g/m2mmKN/m  MD％    MDmN    CD   43.30.0552.682.0980
【实施例4】
按下述重量份配制本实施例4合成纤维纸：
玄武岩纤维(6～8mm)           40份
芳纶1414纤维(5～6mm)         10份
聚苯硫醚纤维(5～6mm)            50份
针对实施例3，将玄武岩纤维比例增加到40份，芳纶1414纤维减少到10份，在聚苯硫醚纤维50份用量不变的情况下，其余步骤按实施例1相同的制备方法进行，所得到的测试结果见表4：
                表4
  项目   单位   测试结果
  定量厚度抗张强度伸长率撕裂强度   g/m2mmKN/m  MD％    MDmN    CD   48.30.0642.31.9960
【实施例5】
按下述比例配制本实施例5合成纤维纸：
玄武岩纤维(6～8mm)              5份
芳纶1414纤维(5～6mm)            35份
聚苯硫醚纤维(5～6mm)            60份
所述实施例采用60份的聚苯硫醚纤维，其余步骤与实施例1相同的制备方法进行，得到的测试结果见表5：
                 表5
  项目   单位   测试结果
  定量厚度抗张强度伸长率撕裂强度   g/m2mmKN/m  MD％    MDmN    CD   57.10.0823.992.31200
【实施例6】
按下述重量份配制本实施例6合成纤维纸：
玄武岩纤维(6～8mm)              5份
芳纶1414纤维(5～6mm)            60份
聚苯硫醚纤维(5～6mm)            35份
本实施例的不同之处在于选用聚苯硫醚纤维35份。其余步骤按实施例1相同的工艺进行，得到的测试结果见表6：
                 表6
  项目   单位   测试结果
  定量厚度抗张强度伸长率撕裂强度   g/m2mmKN/m  MD％    MDmN    CD   44.50.0632.01.5600
本发明不限于以上实施方式，可以根据参配比例、热轧工艺等参数与合成纤维纸物理机械强度指标的依存关系，改变配比和参数，制成可满足用户特殊要求的产品型号和规格；本领域技术人员还可以做出各种改变和变形，在不脱离本发明精神的前提下，均落在本发明的范围内。

Claims (10)

1、一种合成纤维纸，含有：
结构纤维10～90重量份；
粘接纤维10～90重量份；
其中，所述结构纤维含有5～85％(重量)的玄武岩纤维和15～95％(重量)的芳纶纤维。
2、权利要求1所述的合成纤维纸，其特征在于所述结构纤维为40～60重量份。
3、权利要求1所述的合成纤维纸，其特征在于所述粘接纤维为聚苯硫醚纤维。
4、权利要求1或3所述的合成纤维纸，其特征在于所述粘接纤维为40～60重量份。
5、权利要求1所述的合成纤维纸，其特征在于所述玄武岩纤维直径为1～4微米，长度为3～5毫米。
6、权利要求1所述的合成纤维纸，其特征在于所述芳纶纤维为聚芳酰胺聚对苯二胺纤维及其浆粕制品、或聚芳酰胺聚间苯二胺胺纤维及其沉析纤维制品，所述芳纶纤维纤度为1～2d、长度为0.5～10mm。
7、权利要求3所述的合成纤维纸，其特征在于所述聚苯硫醚纤维的软化点为260℃、熔点为280℃、纤维长度为1～6mm。
8、权利要求1所述的合成纤维纸的制备方法，包括下述步骤：
1)将玄武岩纤维按0.5～2％重量浓度疏解，制得浆液A；
2)将芳纶纤维和部分芳纶纤维浆粕或沉析纤维以及聚苯硫醚纤维混合并按0.1～1.5％重量浓度疏解，制得浆液B；
3)将浆液A与浆液B混合形成造纸纸浆；
4)将所述造纸纸浆抄造成形；
5)高压热轧得到合成纤维纸。
9、权利要求8所述的制备方法，其特征在于进一步包括在纸浆中加入防絮凝剂的步骤。
10、权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述高压热轧的线压力为100～200kg/cm，热轧温度为280℃左右。
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