热压温度对高性能纤维云母纸基物理性能的影响

以芳纶1313短切纤维、浆粕和云母粉为主要原料的高性能纤维云母绝缘纸,经过湿法成型和干燥获得初始强度,将其在平板热压机上进行热压,探讨了热压温度对高性能纤维云母绝缘纸的透气率、抗张强度、伸长率和厚度物理性能的影响。实验结果表明,热压温度对高性能纤维云母纸基的抗张强度和伸长率有较大的影响,对纸张透气率的影响次之,对纸张厚度的影响较小。热压温度200~240℃时高性能纤维云母纸基可以得到较好的物理性能。     

对位芳纶沉析纤维对芳纶纸基材料结构和性能的影响

对位芳纶沉析纤维是一种采用物理沉析法制备而得的新型芳纶纤维,为解析这种纤维的形态特征与其芳纶纸基材料(对位芳纶沉析纤维和对位芳纶短切纤维组成)结构和性能之间的相关性,采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)表征了该纤维的表观形貌;通过纤维质量分析仪(Morfi Compact)分析了该纤维的形态参数;利用压汞仪(MIP)测定了芳纶纸基材料的孔隙结构参数;并探讨了对位芳纶沉析纤维对芳纶纸基材料孔隙结构和物理性能的影响。结果表明,对位芳纶沉析纤维呈薄膜褶皱状、形态细小、表面粗糙、易于分散;纤维质均长度为0.479 mm,细小纤维含量为71.9%,尺寸均一性好、细碎化程度高,利于芳纶纸基材料的复合增强;对位芳纶沉析纤维能显著改善芳纶纸基材料的结构,直接影响其机械性能和绝缘性能,最佳含量应为70%左右。     

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/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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

芳纶短切纤维-芳纶浆粕增强云母纸性能的研究

为了提高云母纸性能,研究了在CPAM改性剂作用下添加芳纶短切纤维和芳纶浆粕对云母纸性能的影响。采用单因素实验确定了芳纶纤维用量及配比、CPAM改性条件以及丁苯胶乳用量对云母纸性能的影响。实验结果表明,芳纶短切纤维和芳纶浆粕在总用量7%、配比为2∶5时,可改善云母纸的机械性能和电气性能;使用CPAM对云母鳞片进行改性,当改性时间30 min、改性浓度12%、改性剂CPAM用量1%时,芳纶云母复合纸的抗张强度较纯云母纸提高了315.8%,介电强度提高45.6%;丁苯胶乳用量为5%时,芳纶云母复合纸的抗张强度较CPAM改性芳纶云母复合纸的增加了123.9%,对其电气性能没有影响。     

高性能纤维与纸基功能材料

<正>由高性能纤维制备的纸基功能材料可广泛应用于航天航空、轨道交通、先进绝缘等领域。本报告结合合成纤维的发展趋势,重点介绍了芳纶云母绝缘纸基材料、耐高温聚酰亚胺纸基材料、高性能纸基摩擦材料、芳纶纸基蜂窝材料的性质及目前存在的问题。同时,针对高性能纤维湿法造纸存在的共性问题,阐述了高性能纤维纸基材料的制备关键技术。