PET沉析浆粕形态及性能研究

以在不同剪切速率下自制的5种PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)沉析浆粕为原料,对其进行光学显微镜观察、比表面积测试及筛分分析,并对这5种浆粕的抄造性能进行了研究。结果表明,PET沉析浆粕的组分主要分布在16~30目之间,R16与R30组分比例之和随剪切速率的提高分别为90.7%、90%、84.8%、80.6%和65.6%,主要长度为0.596~1.192 mm,细小纤维(P200)比例随剪切速率的提高分别为1.9%、2.7%、3.4%、10.4%、25%,沉析浆粕的比表面积也随之增大。当PET沉析浆粕∶PET短切纤维=50∶50时,纸张的抗张指数和耐破指数最大,当PET沉析浆粕∶PET短切纤维=30∶70时,纸张的撕裂指数最大。     

PET沉析纤维及其复合纸机械性能的研究

采用扫描电子显微镜、纤维质量分析仪、比表面积分析仪和X射线衍射仪(XRD)等检测仪器,对自制PET沉析纤维和市售PET浆粕进行表面形貌、比表面积、结晶性能及成纸性能研究。实验结果表明,与市售PET浆粕相比,自制PET沉析纤维呈飘带状,纤维形态柔顺,质轻且较薄,比表面积较大,达6.311 m2/g;纤维结晶度为36.10%,纤维悬浮液分散度达97%,有利于提高成纸匀度和强度;相比于市售PET浆粕和PET短切纤维抄造的纸张,自制PET沉析纤维和PET短切纤维成纸的抗张指数、撕裂指数和伸长率分别提高了6.3%、11.2%、38.8%。     

PBO沉析浆粕抄造性能的研究

本文研究了PBO(聚对苯撑苯并二(啞)唑)沉析浆粕的抄造性能,讨论了PBO沉析浆粕与短切纤维、原纤化浆粕的配抄性能.实验结果表明,PBO沉析浆粕有着良好的分散性能;沉析浆粕与短切纤维、原纤化浆粕有着良好的配抄性能,当沉析浆粕原纤化浆粕短切纤维=433时,PBO纸页裂断长可达1.21km,撕裂指数3.13mN·m2/g,耐破指数3.19kPa·m2/g.     

沉析纤维尺寸效应对PET纸结构与性能的影响

本研究对自制聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)沉析纤维进行筛分处理，并与PET短切纤维混抄成纸，探讨了沉析纤维的尺寸效应对PET纸结构、机械及电气性能的影响。结果表明，筛分目数为100、含量50%的PET沉析纤维成纸性能最好，PET纸匀度指数达94，抗张指数56.2 N·m/g，撕裂指数42.9 mN·m~2/g，层间结合强度79.4 N·m/g，耐压强度9.51 kV/mm。     

沉析纤维长度对间位芳纶纸性能的影响

本研究采用槽式打浆机得到不同长度的间位芳纶沉析纤维（简称沉析纤维）,与间位芳纶短切纤维混合,通过湿法成形工艺制备间位芳纶配抄纸（简称配抄纸）,并探究沉析纤维长度对配抄纸性能的影响。结果表明,随着沉析纤维长度的降低,配抄纸的透气度先下降后上升,抗张强度、断裂伸长率及电气强度则先上升后下降。当沉析纤维长度为0.9 mm时,配抄纸的各项性能最佳：透气度为2.59 μm/(Pa·s),抗张强度为863 N/m,断裂伸长率为2.54%,电气强度为6.82 kV/mm。     

对位芳纶沉析/短切纤维及其纸基材料性能的研究

为了解对位芳纶沉析纤维这种新型纤维和短切纤维的特性,并制备出高性能纸基复合材料,本文采用SEM表征了芳纶纤维的表观形貌;通过纤维质量分析仪(Morfi Compact)、保尔筛分仪测定了纤维的形态参数;分别探讨了沉析/短切纤维的处理工艺及配抄比例对纸基材料性能的影响,并利用TGA研究了纸基的热学性能。结果表明:短切纤维呈刚性圆柱状,两端粗细一致,表面光洁均整;沉析纤维呈薄膜褶皱状,形态细小,纤维均一性好,细碎化程度高,有利于纸基材料的匀度和强度;采用沉析纤维的打浆度60SR,短切纤维的分散剂用量0.3%,配抄比例7:3的工艺条件,将获得最佳机械性能和介电性能的芳纶纸基材料;这种纸基材料初始分解温度高达535℃,TG10%为560℃,说明其热学稳定性优异。     

间位芳纶纤维配比对泡沫成形体系中泡沫性质及纸张性能的影响

采用泡沫成形方法抄造间位芳纶纸,研究了泡沫成形体系下芳纶沉析纤维与短切纤维配比对泡沫性质及纸张性能的影响。结果表明,与水相成形方法相比,采用泡沫成形方法可使压榨后纸幅干度提高3个百分点。提高短切纤维含量,有利于提高湿纸幅干度、体系的起泡性能和泡沫稳定性。与水相成形相比,采用泡沫成形方法有利于分散长纤维,同时提高成形浓度。当达到相同的匀度指数时,采用泡沫成形方法可使抄纸成形浓度提高8倍;当成形浓度为0.4%时,泡沫成形制备的芳纶纸抗张指数与水相成形相比可提高35.4%,且击穿强度基本不受影响;因此,泡沫成形方法对于提高芳纶纸成形浓度、节约干燥能耗、改善纸张性能方面具有突出优势。     

对位芳纶纳米纤维用量对对位芳纶纸结构及性能的影响

本研究以原位聚合法制备的对位芳纶纳米纤维及市售对位芳纶沉析纤维为黏结纤维,分别与对位芳纶短切纤维混合,通过湿法抄造制备对位芳纶纸（纳米纸和沉析纸）。详细研究了2种不同原料及其用量对纸张结构及性能的影响规律,并对作用机理进行了探讨。结果表明,采用对位芳纶纳米纤维制备的纳米纸在纸张匀度、机械强度、电气绝缘强度等方面均优于对位芳纶沉析纤维制备的沉析纸。黏结纤维含量均为40%时,纳米纸抗张指数比沉析纸提高了44%,撕裂指数提高了57%,电击穿强度提高了80%。这种差异主要来源于对位芳纶纳米纤维具有更高的表面活性,以及由此产生良好的可加工性及二次组装性能。     

复合凝固剂对聚酰亚胺沉析纤维成形的影响

采用沉析法制备聚酰亚胺沉析纤维,以乙醇-NMP为主要凝固剂,向其中加入不同含量的水制备成复合凝固剂,通过研究聚酰亚胺与乙醇、水凝固机理的不同,改善沉析纤维的沉析工艺;通过调控复合凝固剂的组成,探究其对沉析纤维形貌、保水值、比表面积等性能的影响。结果表明:利用沉析法制备聚酰亚胺沉析纤维,以乙醇-NMP作主要凝固剂,凝固速度慢,成形更加可控,且减少浪费和污染;以水作为第三组分加入到凝固剂中配置复合凝固剂,可赋予沉析纤维薄膜状形貌,增加沉析纤维间以及沉析纤维与短切纤维间的接触面积,提高成纸时的纸张性能;当复合凝固剂中水的含量为4%时,沉析纤维性能最佳,保水值达32.6 g·g~(-1),比表面积达55.4 m~2·g~(-1)。     

打浆与配抄工艺对聚酰亚胺纤维成纸性能的影响

使用槽式打浆机对聚酰亚胺短切纤维进行打浆处理,比较了不同打浆时间的短切纤维长度、卷曲等形态的变化。将经过打浆处理得到的三种长度的短纤与两种聚酰亚胺沉析纤维配抄,研究了短纤长度、沉析纤维特性及浆料配比对聚酰亚胺纤维纸性能的影响。结果表明,即使经过深度打浆处理,聚酰亚胺短纤也不能分丝帚化,短纤的长度和沉析纤维的形态及特性对聚酰亚胺纤维纸的性能影响很大,当使用长度为5.1mm的聚酰亚胺短纤与Ⅰ号沉析纤维以6∶4的质量百分比配抄得到的聚酰亚胺纤维纸强度最高,击穿强度较佳。     

对位芳纶纸性能研究

针对对位芳纶纤维(PPTA)的抄造性能,研究了浆粕纤维与短切纤维的纤维形态、纤维配比以及抄造方式对成纸性能的影响,并添加间位芳纶沉析纤维与PPTA配抄来探讨对位芳纶纸的性能。实验结果表明,采用层合法成形,PPTA浆粕纤维与短切纤维质量比为7∶3时,成纸性能达最佳值,并且添加沉析纤维可以明显增强对位芳纶纸的机械性能。     

间位芳纶纤维悬浮液的屈服特性及其与成纸匀度关系的研究

为探究间位芳纶纤维悬浮液的絮凝特性,本研究从流变学角度出发,分别研究了单一间位芳纶短切纤维和间位芳纶沉析纤维悬浮液及两者共混悬浮液的絮凝浓度、剪切屈服应力和压缩屈服应力,同时通过湿法成形工艺探索间位芳纶纤维悬浮液的屈服流变特性与成纸匀度间的构效关系。结果表明,不同纤维配比间位芳纶纤维悬浮液的凝结点在0.37~0.68 g/L之间,悬浮液的压缩屈服应力和剪切屈服应力与纤维浓度间分别呈线性和指数函数关系;除100%短切纤维悬浮液外,在同一浓度下,间位芳纶纤维悬浮液的压缩屈服应力和剪切屈服应力均随着沉析纤维比例的增大而减小;间位芳纶纤维悬浮液Froude数随着浓度的增大而减小,对特定配比的间位芳纶纤维悬浮液,间位芳纶纸的匀度指数随着悬浮液Froude数的增大而增大。     

对位芳纶沉析纤维及其纸基材料性能的研究

采用扫描电子显微镜、比表面积仪、纤维形态分析仪、X射线衍射仪等对比分析了对位芳纶沉析纤维和对位芳纶浆粕纤维的微观形貌、形态参数、结晶结构以及成纸性能。实验表明,与对位芳纶浆粕纤维相比,对位芳纶沉析纤维呈非粒状且尺寸较小,外形上既像皱膜又像薄片,表面活性高,比表面积大,达到7.35 m2/g;纤维细碎化程度高,长度均一性好,柔软性好,强韧性高;结晶度为28.55%,具备细微丝晶结构,有利于成纸的匀度和强度;配抄成纸机械强度和电气性能均高于对位芳纶浆粕纤维配抄的纸。     

PET-PA66相容性及其复合沉析纤维的制备研究

采用沉析法制备了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)-聚酰胺66(PA66)复合沉析纤维,探讨了PA66的用量对复合沉析纤维的表面形貌、尺寸、亲水性能及PET和PA66分子间相容性的影响,并研究了PET复合纸强度性能。结果表明,PET-PA66复合沉析纤维形态呈带状,表面有少量褶皱;随着PA66含量的增加,PET-PA66复合沉析纤维的尺寸减小,比表面积从7.38 m~2/g增加到10.12 m~2/g,接触角从107°降低到88°,DSC曲线上仅出现了一个熔融峰,表明PET和PA66间有良好的相容性。同时FT-IR谱图中1724.3 cm~(-1)处C=O的伸缩振动峰向低波数移动,说明PET和PA66在溶解过程中分子间产生氢键作用,增加了PET-PA66体系的相容性;随着PA66含量的增加,PET复合纸的抗张指数和撕裂指数分别提高了12.0%和47.8%。     

纤维表面改性对纸基摩擦材料原纸强度性能的影响

采用高温空气氧化法对碳纤维表面进行改性处理,同时采用磷酸氧化法对芳纶短切纤维表面进行处理,对改性前后的两种纤维分别进行表征;采用芳纶浆粕、竹浆、海泡石绒以及改性前后的碳纤维和芳纶短切纤维混合来抄造纸基摩擦材料原纸;探究纤维的表面改性处理对纸基摩擦材料原纸强度性能的影响。结果表明,改性后的纤维表面产生了很多沟壑,纤维表面粗糙程度增加,纤维表面的接触点和面积更多,结合力更大,同时引入了大量的活性基团;用改性纤维配抄的纸张层间结合强度比未改性纤维配抄的纸张层间结合强度提高了21%。     

造纸用PBO纤维沉析浆粕的制备

采用沉析法制备造纸用PBO浆粕,实验结果表明,沉析法制备PBO沉析浆粕的最佳工艺条件为:PBO浆液浓度为1%,凝固液为稀硫酸,搅拌设备为果汁机,搅拌速度为2000r/min。制备的PBO沉析浆粕具有较大的比表面积和良好的纤维形态,而且可以通过控制凝固液的浓度,得到不同性能的PBO沉析浆粕。     

采用AFM法表征芳纶短切纤维和沉析纤维表面黏附力

采用原子力显微镜(AFM)探针修饰技术,用芳纶沉析纤维薄膜对探针进行修饰,在水中测定了芳纶短切纤维和沉析纤维的表面黏附力,探究了不同pH值对芳纶短切纤维和沉析纤维表面黏附力的影响.实验结果表明,芳纶沉析纤维薄膜修饰的探针与芳纶短切纤维和沉析纤维之间的黏附力分别为1.71 nN和9.20 nN,沉析纤维分子间黏附作用力大于其与芳纶短切纤维间的黏附力,认为探针针尖与芳纶短切纤维和沉析纤维-NH-之间的相互作用与pH值相关,芳纶沉析纤维修饰的探针与芳纶沉析纤维之间的黏附力受pH值的影响较大.     

白泥纤维的软化改性及其对配抄纸张性能的影响

针对白泥纤维脆性大的特性,合成了PVA-KH560软化剂;采用傅里叶红外光谱仪对软化剂进行了表征;利用此软化剂对白泥纤维进行软化改性,并通过扫描电镜等方法分析纤维的软化改性效果;再将软化前后的白泥纤维分别与植物纤维进行配抄,测定白泥纤维对纸张性能的影响。并探讨不同浓度羧甲基纤维素纳（CMC）对纤维的分散及纸张的增强作用。结果表明,随白泥纤维用量的增加,纸张抗张强度、环压强度均降低;CMC最佳分散浓度为0.8%（质量分数）;用此分散纤维配抄纸张性能比未进行分散的明显提高,当添加30%改性纤维时,纸张抗张指数提高了40%,环压指数提高了42%。     

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.     

不同抄造工艺下P-RC APMP配抄文化纸的研究

选用杨木P-RC APMP为原料,通过P-RC APMP配抄文化用纸,对比研究了传统抄造工艺和细小纤维-碳酸钙共絮凝工艺对杨木P-RC APMP配抄文化用纸性能的影响。结果表明:与传统抄造工艺相比,共絮凝工艺能使纸张具有更好的强度性能、白度和不透明度。对比PCC和GCC对纸张性能的影响发现,传统抄造工艺下PCC能赋予纸张更好的松厚度和光学性能,而GCC对纸张强度负面影响更小,但在共絮凝工艺下,两者对纸张松厚度和强度性能的影响差别不大,但PCC能提供更好的光学性能,且SEM图显示PCC絮凝团在纸张纤维网络中分布更均匀,与纤维网络结合良好;GCC絮凝团粒径相对较小,更多填充在纤维之间和包裹在纤维上。