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。     

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。     

热压对间位芳纶纸表面形态、结构和物理性能的影响研究

实验中将芳纶短切纤维和沉析纤维(浆粕)按照一定比例混抄、热压,系统地研究了热压对间位芳纶纸的纤维形态、物理结构、表面性能及某些物理性能的影响。结果表明:热压对纸张的性能影响很大,热压后纸张的表面变得平整光滑,略为半透明状,内部结构更加紧密。同时,芳纶纸的紧度、抗张强度和伸长率随热压温度的升高而增大,与未压纸相比,热压温度达到130℃时,纸张紧度达到3.92倍,抗张强度和伸长率也分别提高了4.65倍和7.23倍,继续提高热压温度,各性能指标的增长速率都趋于缓和。撕裂强度则是随热压温度的升高先增大后减小,热压温度达到130℃时,撕裂强度提高2.54倍,然后随温度的升高而降低,并最终趋于稳定值。     

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。     

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%。     

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。     

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。     

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)。     

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。     

复合纤维纸页抄造性能的研究

以短切聚乙烯/聚酯(PE/PET)复合纤维为原料湿法抄造原纸,采用浆内添加增强剂和成形后热压的方式改善纸页性能。探讨了打浆作用、增强剂乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)用量、热压温度和热压时间对PE/PET纤维及成纸性能的影响。实验结果表明:当热压压力0.7 MPa、热压时间4 min、热压温度150℃时,PE/PET纤维纸获得较好的综合性能;扫描电子显微镜(SEM)分析,复合纤维纸热压下保留了PET纤维骨架结构,PE外层热熔成膜显著提高纸页结合强度。     

热压对聚酰亚胺纤维纸性能的影响

以聚酰亚胺短切纤维为主要纤维原料抄造聚酰亚胺纤维原纸,将原纸用聚酰亚胺树脂溶液浸渍后在不同的工艺条件下进行热压,探讨了热压温度和热压压力对聚酰亚胺纤维纸性能的影响.实验结果表明,当热压压力为12 MPa、热压温度为220℃时,纸张有较好的度性能和电气性能.     

聚芳酯纤维绝缘纸的制备及性能研究

以聚芳酯短切纤维为原料,通过机械剪切得到微纤,通过湿法分散微纤辅助真空抽滤制备聚芳酯纤维原纸,再经过热压得到聚芳酯纤维纸。研究了不同热压温度对聚芳酯纤维纸的力学性能、和介电性能等的影响。结果表明,当热压温度为260℃时,聚芳酯纤维纸的力学性能和电气强度达到最高,抗张强度和弹性模量分别为65 MPa和1.32 GPa,电气强度达到43.1 kV/mm。同时具有较高的热稳定性,较低的介电常数和介电损耗。     

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...     

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.     

芳纶1313浆粕结构形态及其对成纸性能的影响

对芳纶1313浆粕(简称芳纶浆粕)进行筛分,重点研究了不同筛分芳纶浆粕的结构、纤维形态及其对芳纶纸性能的影响。以不同筛分芳纶浆粕的纤维平均长度、结晶度、相对分子质量、比表面积和打浆度对芳纶浆粕结构和纤维形态进行表征,以不同筛分芳纶浆粕与芳纶短切纤维配抄的芳纶纸的物理性能来评价成纸性能。结果表明,芳纶浆粕比表面积和打浆度对未热压芳纶纸性能影响较大,比表面积大和打浆度高的芳纶浆粕适合抄造未热压芳纶纸;而芳纶浆粕相对分子质量和热压后结晶度对热压芳纶纸性能影响较大,中等相对分子质量的芳纶浆粕适合抄造热压芳纶纸。     

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。     

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.     

芳纶Ⅲ/聚苯硫醚浆粕悬浮液分散性及成纸初探

芳纶纤维混合悬浮液在水中的分散性对高性能芳纶纸成纸性能及力学性能至关重要。采用聚苯硫醚(PPS)纤维浆粕和芳纶Ⅲ短切纤维为原料,通过湿法抄造及热压的方式制备芳纶Ⅲ/PPS复合纸。重点研究PPS浆粕纤维的直径和打浆程度对芳纶Ⅲ/PPS悬浮液的分散性、复合纸的成纸性能和纸张强度的影响。结果表明,当PPS浆粕纤维直径为6～10μm、打浆程度为额外负载3 kg和打浆时间为15 min时,芳纶Ⅲ/PPS混和悬浮液有良好的分散性且成纸强度高。研究揭示了PPS浆粕纤维形态影响芳纶纤维混合悬浮液的机制,同时为高性能芳纶纸的制备奠定了理论基础。     

添加沉析纤维增强对位聚芳酰胺纸性能

采用间位沉析纤维对对位聚芳酰胺纸进行增强,研究沉析纤维的添加对芳纶纸机械性能和电气绝缘性能的影响,并使用扫描电子显微镜研究芳纶纸表面微观结构。研究表明,沉析纤维的添加对对位聚芳酰胺纸具有显著的增强效果,可以明显增强其机械性能;同时又可使其保持较高的绝缘性能。当沉析纤维添加量为20%时,对位聚芳酰胺纸可以达到理想的增强效果,与不添加沉析纤维相比,成纸的抗张指数、伸长率和撕裂指数分别增加55.3%,49.5%和22.1%。