阔叶木浆/间位芳纶沉析纤维复合纸的制备及其性能研究

本研究将间位芳纶沉析纤维(PMIAF)添加到阔叶木浆(KHP)中,制备了KHP/PMIAF复合纸。采用多种手段对KHP/PMIAF复合纸的形貌结构、结晶性能、力学性能、热稳定性、紫外屏蔽性和润湿性等性能进行了表征。结果表明,间位芳纶沉析纤维和阔叶木浆之间存在着较强的氢键作用;复合纸的抗张指数随着间位芳纶沉析纤维用量的增加呈现先升高后降低的趋势,当KHP和PMIAF质量比为7∶3时,复合纸的抗张指数达到最大,为14.9 N·m/g,比纯KHP纸提高96.8%;复合纸的紫外屏蔽性、热稳定性、疏水性均随着间位芳纶沉析纤维用量的增加而升高。     

间位芳纶复合纸的界面性能研究

热压后,间位芳纶复合纸中纤维与浆粕间形成界面,而纤维与浆粕间的界面相容性直接影响着材料间界面的形态、结构、厚度,并最终决定着复合纸的性能优劣。本文主要采用SEM及TEM研究了两种国产间位芳纶复合纸的界面的表面性能,并对纤维与浆粕的溶解度参数进行了测定,采用红外光谱对界面进行了表征。     

不同粘结纤维增强芳纶纸对比研究

对位芳纶纤维具有的刚性分子链结构以及表面化学惰性导致其成纸机械性能较差。研究发现:添加粘结纤维与对位芳纶纤维进行配抄,经热压后可较好地改善成纸机械性能。添加间位芳纶沉析纤维和聚酯纤维均可提升纸张物理机械性能,但聚酯纤维增强效果较好,当聚酯纤维含量为20%左右时,经热压后纸张物理机械性能有较大幅度提升。     

热塑性黏结纤维增强对位芳纶纸的研究

针对对位芳纶纸强度低的特性,本试验着重研究了一种新型热塑性黏结纤维Y对芳纶1414纸基复合材料物理强度、介电性能及纸张表面的影响,通过设计正交实验,探讨了热压工艺对复合对位芳纶纸的增强效果。结果表明,在黏结纤维Y用量为10%时(对总的绝干纤维量),芳纶1414纸基复合材料可以达到较为理想的增强效果,在此条件下制得的对位芳纶纸主要强度指标分别为抗张指数77.03N.m/g,撕裂指数24.10mN.m2/g,伸长率1.75%,耐电压强度16.33kV/mm,300℃下纸张热失重为9.01%。另一方面,复合对位芳纶纸的正交热压实验表明,对于成纸的机械强度和介电性能,预热温度为最主要影响因素,热压压力和压辊转速次之,热压次数影响相对较小;复合对位芳纶纸最佳热压工艺条件为:预热温度180℃,热压压力14MPa,热压次数1次,辊子转速1r/min。     

芳纶Ⅲ纸基复合材料的制备与性能研究

以芳纶Ⅲ短切纤维与间位芳纶沉析纤维为原料,使用湿法成形技术,制备芳纶Ⅲ纸基复合材料,研究芳纶Ⅲ短切纤维长度和占比对芳纶Ⅲ纸基复合材料匀度、抗张强度、弹性模量、断裂伸长率、撕裂度的影响规律。结果表明,在芳纶Ⅲ短切纤维长度6 mm,占比50%时,芳纶Ⅲ纸基复合材料的综合力学性能较好,其中抗张强度为2.66 kN/m,弹性模量为3 136 MPa,断裂伸长率为1.78%,撕裂度为2 912 mN。纸基复合材料拉伸断裂面因芳纶Ⅲ短切纤维长度和占比的不同而呈现不同的形状。相比于间位芳纶纸,芳纶Ⅲ纸基复合材料具有更好的高温尺寸稳定性,有望在复合增强领域进一步提升芳纶的应用前景。     

芳纶树脂液浸渍协同冷压光制备高强度间位芳纶纸的研究

本研究提出了一种采用同质同源的芳纶树脂液浸渍协同冷压光制备间位芳纶纸的新工艺,芳纶树脂液中的强极性分子使间位芳纶纤维发生部分润胀和溶解。同时,形成的再生芳纶聚合物可以填充孔隙,且在压力作用下,纤维接触面积显著增加,产生更多氢键结合,纸张结构致密性和物理性能得到进一步提升。结合响应面法,以干燥时间、干燥温度和冷压光压力为自变量,以拉伸强度和击穿强度为响应值,对工艺参数进行优化。结果表明,干燥时间2.1 min、干燥温度79.8℃、冷压光压力17.27 MPa的最优条件下制备的间位芳纶纸,其拉伸强度、杨氏模量和击穿强度分别为36.93 MPa、887.13 MPa和16.42 kV/mm,与热压工艺制得的间位芳纶纸相比,分别提高了119%、127%和4%。     

芳纶纤维/云母复合绝缘纸制备技术研究

芳纶纤维和云母均具有优良的绝缘性能,将这2种材料复合制备绝缘纸材料,可以有效改善单一云母纸绝缘材料的机械强度、柔软性能、可加工性能等;同时,又可提高单一芳纶纤维绝缘纸的耐温性能、耐电晕性能、使用稳定性。研究了芳纶纤维与云母复合制备绝缘纸的预先抄造-热压成型工艺,探讨了芳纶短切纤维与芳纶浆粕质量比和芳纶短切纤维长度、热压成型工艺对热压复合绝缘纸性能的影响。制得的复合绝缘纸的拉伸强度和介电强度较高,较单一云母纸分别提高了10倍和33.3%;TG-SDC图谱和体积电阻率分析结果表明,该复合绝缘纸具有优良的耐温性能和电气绝缘性能。     

表面活性剂与泡沫性质对泡沫成形间位芳纶纸性能的影响

本研究采用泡沫成形技术制备间位芳纶纸,重点研究了表面活性剂种类对泡沫性质及芳纶纸性能的关系.相同空气含量下,非离子型表面活性剂泡沫最稳定.在成形浓度0.4％时,Tween的泡沫成形体系所得芳纶纸的匀度指数达103.与传统湿法成形相比,实现了在节约9倍用水量的同时,大幅度提升了匀度指数.热压后,泡沫成形体系制备的芳纶纸击...     

水分对芳纶纸基材料热压性能的影响研究

研究了在热压过程中水分含量对芳纶纸基材料机械性能和电气性能的影响,采用扫描电镜(SEM)、全自动压汞仪(MIP)和X射线衍射仪(XRD)研究了湿热压后芳纶纸的表面形貌、孔隙结构和结晶度的变化。结果表明,随着湿纸水分含量的增加,结晶度相应增加,水分含量为120%时,结晶度达到最大值为71.17%,比干纸增加了59.39%,热压后芳纶纸表面平整、内部结构紧密,芳纶纸机械性能和电气性能也随之增强。     

对位芳纶纤维纸的增强工艺

对位芳纶纤维具有的刚性分子链结构以及表面化学惰性导致其力学机械性能较差。研究发现:芳纶浆粕的打浆能改善芳纶纸的成纸性能,间位芳纶沉析纤维本身具有较高的机械强度和较好的电绝缘性能,添加间位芳纶沉析纤维作为粘结纤维可有效改善对位芳纶纤维纸的抄造性能,当沉析纤维含量为30%左右时,纸张经过热压机高温高压作用,两种纤维更易熔粘,使纸张产生较高的物理性能和电气性能。     

芳纶纤维与浆粕材料界面结构的TEM表征

采用透射电镜（TEM）对芳纶纤维/浆粕界面特征进行表征,探讨了界面微观结构与芳纶纸基材料综合性能的相关性。TEM观察结果表明,不同制造工艺的纤维,其微细纤维的精细程度有较大差异;热压过程并没有使得芳纶微纤维间熔融为一体,而是在纤维与基体间形成一个相互交叉的过渡区界面。界面的结构也不尽相同,纤维与浆粕间界面结构或形成镶嵌的＂钉扎型＂,或形成＂间隙型＂界面。这些结构对纤维与浆粕间的结合性能造成明显差异,因而对纸张物理性能也有明显的影响。     

芳纶纸匀度与机械强度的相关性研究

为了研究芳纶纸匀度对其机械强度的影响,探索与芳纶纸机械强度相关性较好的匀度测定方法,用间位芳纶短切纤维和浆粕混合抄造芳纶纸,并采用三种不同的匀度仪测定芳纶纸的匀度,探讨了各种匀度值与芳纶纸抗张强度和撕裂强度的相关性。结果显示：芳纶纸的抗张强度和撕裂强度与D射线匀度的相关系数分别为0．59和0．60,与Micro-scanner勺度的相关系数分别为0．45和0．26,而与PPF匀度的相关系数则很小。因此,可用D射线匀度来预测芳纶纸的机械强度。     

对位聚芳酰胺纸热压工艺研究

聚芳酰胺纸湿纸页成形后,需要经过热压光作用来提升其各项性能,如机械强度、绝缘性能、平滑度等。本实验通过正交实验研究聚芳酰胺纸的热压工艺,并利用扫描电镜研究了不同热压条件下纸页微观形态,最终确定了聚芳酰胺纸的优化热压条件:热压温度260℃,压力16MPa;预热温度100℃;辊速1.5m/min;次数1次。     

黄麻/聚丙烯复合板材热压工艺参数的优化

研究了黄麻/聚丙烯复合板材的热压工艺与纤维板材性能的关系,主要探讨了热压温度、时间、压力对板材力学性能的影响,并利用三因子二次通用旋转组合试验,找出最优热压工艺参数为温度166.26℃、时间3.32 min、压力4.34 MPa,且由显著性检验结果、回归方程式及相互关系图可以看出复合板材的强度是随着成型温度和时间的增加呈先增加后减小的趋势。     

对位芳纶纸的匀度检测分析方法

分别采用光透射式匀度仪和β射线透射式纸张匀度仪对对位芳纶纸的匀度进行了检测和分析。结果表明,这两种检测方法都可以测定纸张定量的微区分布,从不同方面表征纸张的匀度,其测定结论是一致的。区别在于前者不仅适用于纸张匀度的测定,还可用于浆料体系分散性的测定,其最终结果还要通过相关的图像处理软件进行后处理;而后者仅用于纸张匀度的测定,操作较简便,所有的定量矩阵图表和统计数据可由计算机直接获得。     

聚烯烃纤维电池隔膜纸的研究

采用湿法造纸方法,以聚烯烃纤维(聚乙烯和聚丙烯纤维)和亲水化处理过的聚烯烃纤维为原料,抄造出电池隔膜纸,研究了原料的洗涤、配比、疏解方法、分散剂种类、干燥热压等因素对纸张性能的影响。结果表明,纤维的分散浓度应在1%以下,并加入分散剂和消泡剂,在标准浆料疏解器中以旋转速率3000 r/min分散和在热压温度135℃可得到吸碱性能良好的电池隔膜纸。     

高速列车地板用蜂窝夹芯结构复合材料隔声性能

为满足轨道交通轻量化需求,实现芳纶蜂窝夹心复合结构在高速列车中的隔声应用,本文通过热压成型法和四传感器阻抗管法分析蜂窝芯规格(密度和边长)、面板材料(碳纤维,玻璃纤维,聚苯硫醚(PPS))和玻璃微珠改性对蜂窝夹芯板隔声性能的影响。结果表明,蜂窝芯密度增大,隔声性能提升,而蜂窝芯边长对隔声性能几乎无影响;在100~2 500 Hz区域,以PPS为内层,碳纤维为外层,玻璃微珠质量分数为5%时蜂窝夹芯板隔声性能最优,平均提高5~8 dB。与目前时速350 km/h动车内采用的标准铝蜂窝夹芯板相比,芳纶蜂窝板不仅具有相近的隔声性能且能实现30%左右减重。因此,芳纶蜂窝夹芯板具有替代标准铝蜂窝成为高速列车新一代隔音地板的应用前景。     

芳纶帘线/橡胶粘合体系粘合老化性能的研究

对芳纶帘线 /氯丁橡胶、芳纶帘线 /天然橡胶粘合体系的粘合热老化性能进行研究 ,实验结果表明 :芳纶帘线 /氯丁橡胶粘合体系的粘合具有较好的耐热老化性 ,经热老化后试样的抽拔破坏基本发生在橡胶基体内 ;芳纶帘线 /天然橡胶粘合体系的粘合耐热老化性较差 ,经热老化后试样的抽拔破坏逐渐从橡胶基体向纤维 /橡胶粘合界面处转移     

氯仿改性芳纶纤维对芳纶纸强度性能的影响

通过正交实验优化出了氯仿溶液改性芳纶纤维的最佳工艺条件,并结合IR、XPs等仪器分析探讨氯仿增强芳纶纸强度性能的机理.结果表明,用11.10％乙醇水溶液+氯仿处理沉析纤维25 min,再用清水清洗2次后,与未处理的短切纤维抄造成纸,检测得出芳纶纸的抗张指数增加了65.5％,紧度提高了4 4％.改性后芳纶纸纤维表面的部分羰基转化成了羟基,增加了纤维间的界面黏结力,从而提高了纸张强度.