对位和间位芳纶短切纤维混杂对芳纶纸性能的影响

采用国产对位芳纶(聚对苯二甲酰对苯二胺)短切纤维、间位芳纶(聚间苯二甲酰间苯二胺)短切纤维与沉析纤维混杂制备芳纶纸,研究了纤维混杂效应对芳纶纸性能的影响。采用SEM、XRD分析了自制混杂纤维芳纶纸和Nomex T410(0.13mm)纸中短切纤维与沉析纤维之间的微区结合特征以及结晶性能,通过TGA分析了混杂纤维芳纶纸与Nomex T410纸的耐热性能,并通过对比自制芳纶纸与Nomex T410纸力学性能、绝缘性能,研究了对位和间位芳纶短切纤维混杂对芳纶纸性能的影响。结果表明:芳纶纸抗张指数、撕裂指数、结晶度以及耐热性能均随对位芳纶短切纤维添加量的增加而增加,而芳纶纸耐压强度呈先上升后下降的趋势。当对位和间位短切纤维混杂比为2∶2(质量比)时,自制混杂纤维芳纶纸与Nomex T410纸短切纤维与沉析纤维之间粘结状态相似,力学性能、绝缘性能与耐热性能相近,其抗张指数为130.4N·m·g~(-1),优于Nomex T410纸纵向(111.1N·m·g~(-1))与横向(56.2 N·m·g~(-1))的;撕裂指数为32.6 mN·m~2·g~(-1),介于Nomex T410纸纵向(37.6mN·m2·g~(-1))与横向(23.6mN·m2·g~(-1))之间;耐压强度分别为26.5kV·m~(-1)和27.0kV·m~(-1);结晶度分别为34.84%、15.71%;初始分解温度分别为430.6℃、435.1℃,780℃时其质量损失分别为42.8%、39.1%,芳纶纸均具有稳定的耐热性能。     

间位芳纶纤维及浆粕的热性能分析

采用DSC、TG热分析方法对几种不同的芳纶纤维和浆粕的热性能进行了分析,研究了其受热后重量和能量随环境温度和受热时间的变化.DSC曲线表明短纤维未出现玻化转变温度,结晶峰也未出现,浆粕无定型部分的玻璃化转变温度在283℃左右,在300℃以后出现冷结晶现象.TG分析表明短切纤维与浆粕在400℃以上出现失重分解,浆粕失重速率大于纤维失重速率.     

芳纶酰胺纸基材料的研究

本文介绍了华南理工大学针对国内芳纶纸研制中长期存在的问题,联合国内有关技术领域的科研力量重点突破与工程化相关的技术问题所作的研究工作;与东华大学合作解决芳纶浆粕的质量控制与产业化技术问题,克服以往浆粕产品中存在的比表面积不足,浆粕纠结严重等缺点,研制出适合纸页制作的高质量芳纶浆粕;采用特殊的分散技术与纸页成型工艺及设备,提高成纸的匀度,解决以往芳纶纸制备中存在的纸页匀度差、强度低,并且性能不够稳定等问题,目前研制的芳纶纸产品性能已接近杜邦同类产品性能标准.     

对位芳纶纸热稳定性及其热分解动力学研究

采用TG-DSC和TG-IR分析由对位芳纶短切纤维和沉析纤维制备的新型对位芳纶纸的热学性能和热分解产物,并借助Coats-Redfern热分析方法探讨其热分解动力学行为。结果表明,该对位芳纶纸热分解过程为三个阶段,100℃以下失去的为结合水,初始分解温度为535℃、TG10%为540℃,800℃时其质量损失为57.2%,且在升温过程中发生裂解但不熔融;热解产物主要为HCN、NO_2、NH_3、NO、CO、CO_2以及H2O。其热分解特性受升温速率影响较大,随升温速率升高,对位芳纶纸的起始分解温度和终止分解温度均向高温区移动;Coats-Redfern动力学方程适用于计算该复合材料的热分解动力学参数,其拟合直线的相关系数均在0.98以上,反应级数为1,并计算了不同速率下对位芳纶纸的活化能E和频率因子A。     

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。     

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。     

热压温度对芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸微区结合特征的影响

针对国产间位芳纶纸力学性能不足的问题,采用芳纶1414(聚对苯二甲酰对苯二胺)短切纤维与芳纶1313(聚间苯二甲酰间苯二胺)浆粕复合,制备芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸,研究不同温度下芳纶1414纤维/1313浆粕复合原纸的热压性能,分析纸张的强度性能;采用SEM、压汞仪和FTIR研究芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸的内部结构变化。阐述热压温度对芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸热压过程中短切纤维与浆粕之间的相互作用以及微区结合特征的影响。结果表明:芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸在热压温度为280℃、热压时间为6min、热压压力为15 MPa条件下,短切纤维与浆粕之间黏结状态良好,自制芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸孔隙率为23.21%,其抗张指数最大值为212.2N·m·g~(-1),为Nomex T410纸强度的两倍。FTIR结果表明,随着热压温度的升高,纸张中未形成新的化学键,芳纶分子间氢键缔合程度明显增大,是芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸强度提高的主要原因。     

特性黏度法快速确定芳纶短切纤维和沉析纤维的配比

利用一点法快速地测定了芳纶纤维溶液的特性黏度,通过考察纤维混合溶液的特性黏度与其组分配比之间的关系,提出了一种通过测定特性黏度确定芳纶纤维混合物中短切纤维和沉析纤维配比的新方法。该方法简单易行,高效快捷,不仅适用于确定间位芳纶纤维混合物的组分配比,也同样能够有效地确定间位和对位芳纶纤维混合物的组分配比。     

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%。