对位芳纶纸浸渍增强作用的研究

通过采用红外光谱、DSC-TG分析手段对4种聚酰亚胺树脂(PM1～PM4)的结构和热稳定性进行了分析；用聚酰亚胺树脂浸渍对位芳纶原纸，考察聚酰亚胺树脂的上胶量对对位芳伦纸强度性能的影响以及对位芳纶原纸与4种浸渍树脂的相容性。结果表明，PM1树脂的酰胺化程度较高，为带有胺端基芳香族聚酰亚胺，与对位芳纶分子结构相近，因此与对位芳纶原纸的相容性最好；聚酰亚胺树脂的上胶量随着树脂浸渍液质量分数的增大而升高，当PM1树脂浸渍液质量分数25%时，其上胶量达36.68%，对位芳纶纸的抗张指数为52.4 N·m/g，伸长率为0.8%，撕裂指数为43.1 N·m2/g，此时对位芳纶纸的强度性能最为理想。     

聚酰亚胺树脂提升对位芳纶纸性能研究

对位芳纶纤维分子链刚性结构以及纤维表面化学惰性导致纤维间的结合力较差,进而导致其机械性能较低。本实验利用高强、高模、耐高温性能优异的聚酰亚胺树脂溶液浸渍对位芳纶原纸,以此来增强对位芳纶纸基材料的力学性能及耐热性能。实验结果表明,浸渍后纸页抗张、撕裂指数比未经处理的纸样绝对值分别增大了32.9%和54.2%。XRD分析表明,浸渍后纸页的结晶度增大,这将有利于在纸页热压后提升其物理性能。SEM图显示由于聚酰亚胺树脂溶液的浸渍作用,对位芳纶浆粕和短切纤维在纸页的表面分布更加均匀,起到增强效果。TG分析表明,经过浸渍处理后,对位芳纶纸的最初分解温度达到500℃,显著提升了其耐温性能。     

对位芳纶纸的增强方法

为了获得更高机械强度和绝缘性能的对位芳纶纸基材料,本实验采用添加热塑性黏结纤维A、间位沉析纤维,利用酚醛树脂浸渍芳纶手抄原纸的方法,来增强纸页的各项性能指标。试验结果表明,这3种增强方式可以在大大改善芳纶纸机械性能的同时,并使其具有较好的耐压强度。扫描电镜观察,增强后的芳纶纸表面更平整,这是由于热塑性黏结纤维受热熔融将对位芳纶纤维粘接起来所致。     

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。     

对位芳纶纸蜂窝异面压缩强度影响因素的探究

本研究以对位芳纶纸为原材料,采用对位芳纶纸浸渍固化树脂模拟芳纶纸蜂窝孔格壁的方式,研究了树脂在孔格壁中的比例对蜂窝孔格壁力学性能的影响;通过研究孔格边长1.83 mm、密度80 kg/m~3的对位芳纶纸蜂窝的压缩破坏形貌,确定了该种规格的对位芳纶纸蜂窝的压缩破坏模式为塑性坍塌,对位芳纶纸蜂窝异面压缩强度的关键影响因素为:蜂窝孔格尺寸、孔格壁的厚度及其拉伸强度;蜂窝压缩强度的实测值与对应模式下的压缩强度理论值对应性良好。     

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。     

对位芳纶浆粕形态结构与性能研究

对比分析了喷射纺丝法(jet-spun)和原纤化处理得到的两种对位芳纶浆粕的比表面积、保水值、动态滤水等特性。扫描电子显微镜(SEM)观察发现,喷射纺丝法制备得到的浆粕1呈薄膜状,比表面积为26.365 m~2/g;原纤化处理得到的浆粕2中存在纳米级直径的原纤化纤维细丝,比表面积为15.157 m~2/g。动态滤水曲线表明,浆粕1的滤水速率更慢,对滤水的阻碍作用更大。浆粕1的纸基材料抗张指数为42.3 N·m/g,高于浆粕2的;浆粕1与对位芳纶纤维混合抄造的纸基材料抗张指数为34.0 N·m/g,同样高于浆粕2与对位芳纶纤维混合抄造纸基材料的。     

聚酰亚胺乳液的制备及其对芳纶纸的增强作用

采用自制乳化剂A,通过相反转法制备出聚酰亚胺树脂乳液。研究了转速、乳化剂用量、温度、乳化时间对乳液的影响。结果表明,在转速为300 r/min,温度为40℃,乳化剂浓度为23%,乳化时间为70 min的条件下,可以制备出粒径为5~7μm的聚酰亚胺树脂乳液;采用该树脂乳液浸渍芳纶纸,芳纶纸的抗张指数、撕裂指数、耐破指数均明显提高。     

芳纶纳米纤维涂布增强间位芳纶纸性能研究

本研究以芳纶纳米纤维(ANFs)作为自增强与结构构筑单元,研究了ANFs涂布对芳纶纸的增强效果。结果表明,ANFs发挥了独特的纳米尺度结构、大长径比与高比表面积易形成交联网络结构的优势,显著改善了芳纶纸的各项性能。与芳纶原纸相比,2.0%ANFs涂布芳纶纸(涂布量2 g/m2)的抗张强度、韧性、撕裂强度和表面强度分别提高3.5倍、14.3倍、1.2倍和1.4倍,吸水性下降18.7倍,呈现出更加致密的纸张结构与更加优异的力学性能。本研究表明芳纶纳米纤维是一种极佳的增强增韧构筑单元,在特种纸、复合材料增强等领域应用前景广阔。     

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%。     

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。     

打浆方式对纸基芳纶纤维性能及纸张强度的影响

主要研究了槽式打浆和 PFI 打浆对芳纶 1414 纤维形态结构及成纸性能的影响.研究表明:芳纶 1414 短切纤维不适宜进行打浆,进行适当的预处理可以改善其在水溶液中的分散性能,浆粕纤维槽式打浆效果优于 PFI 打浆,当打浆度为 40°SR 左右时,纸张强度较未打浆有较大提高.     

高性能分散剂对芳纶1414纸基材料性能的影响

合成纤维的分散性能是影响纸页匀度和成纸性能的重要因素之一。为了改善对位芳纶纤维的分散性能,从自制分散剂入手,针对芳纶1414纤维的分散絮聚特性,复配了一种高性能分散剂S,制备了全对位热压芳纶纸。通过Zeta电位测定、SEM分析等方法初步探讨了分散剂S对芳纶1414纸基材料性能的影响。     

PPTA@ZnO NWs的功能化修饰及导热绝缘纸基材料的制备与研究

为了提高芳纶纤维纸基材料的导热性,通过水热合成法在对位芳纶纤维(PPTA)表面生长氧化锌纳米线(ZnO NWs),进一步用硅烷偶联剂KH550对PPTA@ZnO NWs进行功能化修饰,采用湿法造纸技术制备PPTA@ZnO NWs-KH550纸基复合材料并研究其导热性能、绝缘性能及力学性能。结果表明,ZnO NWs成功地均匀包覆在PPTA表面。与PPTA纸基复合材料相比,PPTA@ZnO NWs纸基复合材料的导热系数可达0.455W/(m·K),提高115.64%,且介电强度满足绝缘要求。经硅烷偶联剂KH550功能化修饰后,PPTA@ZnO NWs-KH550纸基复合材料导热系数较修饰前基本保持不变,呈现优异的绝缘性和良好的力学性能,介电强度增加3.69%,拉伸强度提高58.75%。     

离散树脂成型复合材料的防刺与服用性能

为平衡防刺服的防刺性能及穿着舒适性,采用软硬结合的设计理念,提出了一种离散树脂成型复合材料的成型工艺。选用改性聚碳酸酯薄片,以离散状态按照设计图案黏结在涤纶与芳纶基布面料上制备柔性防刺复合材料,探讨不同种类离散树脂成型复合材料的防刺性能,并研究该复合材料的透气性能与弯曲性能。结果表明:芳纶基布离散树脂成型复合材料的穿刺强度是涤纶基布离散树脂成型复合材料的2倍;4层离散树脂成型复合材料与40层叠层芳纶平纹布的防刺性能相当,并显著降低了材料厚度和质量;离散树脂成型复合材料的柔软性能良好,且透气性能优异。     

混合纤维纸基复合摩擦材料的研究

对纸基纤维复合材料的成型及有关影响因素进行了初步研究.采用剑麻纤维与芳纶纤维为原料,针对原纸的抄造、纸页与树脂的复合条件、材料的热压及强度性质等进行了实验,探讨了原纸定量、原纸纤维配比、剑麻浆打浆程度以及浸渍液树脂浓度等因素对材料强度的影响.     

聚酰亚胺树脂在芳纶纸基材料上的应用

研究了溶剂型聚酰亚胺树脂和自制水性聚酰亚胺树脂对芳纶纸页性能的影响,并对这两种结果进行了对比。结果表明,通过浸渍溶剂型聚酰亚胺树脂和水性聚酰亚胺树脂,芳纶纸页的物理性能均明显提高;溶剂型树脂浸渍芳纶纸页的机械性能优于自制水性聚酰亚胺树脂浸渍芳纶纸页性能。     

芳纶/气凝胶复合材料制备及其性能研究

用芳纶沉析纤维与芳纶短纤采用湿法抄纸制得芳纶纸,再加入疏水Si O2气凝胶制备了芳纶/气凝胶复合材料,并测试了芳纶纸和芳纶/气凝胶复合材料的相关性能。结果表明:当芳纶沉析纤维/芳纶短纤质量混比为60∶40时,芳纶纸的力学性能较优;芳纶/气凝胶复合材料的断裂强度和伸长率均随气凝胶含量的增加而减小,但当气凝胶质量分数为1%时,芳纶/气凝胶复合材料的断裂强度和伸长率保持率在85%以上,可有效保证其使用性能;芳纶/气凝胶复合材料比芳纶纸具有更好的耐热性能。     

改性芳纶与环氧树脂复合体的制备及其防刺性能

为提升芳纶织物的防穿刺效果,采用氧等离子体表面处理技术改性的芳纶1414织物与环氧树脂复合制备环氧芳纶复合体。分析了等离子体处理对织物功能改性的影响,研究了环氧树脂涂覆织物后复合体的防刺性能。结果表明:采用氧等离子体处理,在处理功率为600 W、处理18 min时,织物表面纤维刻蚀明显,含氧基团增多,润湿性提高,但织物拉伸强度有所下降;当环氧树脂涂覆在等离子体改性后的芳纶织物上,树脂中环氧基团与芳纶中含氧活性基团键合牢固,复合体黏结强度较好,拉伸强度较未经处理的芳纶织物增加了7.89%,复合体防穿刺效果较普通芳纶1414织物提升显著,且多层组合结构的防刺效果更优异。