间位芳纶复合纸的界面性能研究

热压后,间位芳纶复合纸中纤维与浆粕间形成界面,而纤维与浆粕间的界面相容性直接影响着材料间界面的形态、结构、厚度,并最终决定着复合纸的性能优劣。本文主要采用SEM及TEM研究了两种国产间位芳纶复合纸的界面的表面性能,并对纤维与浆粕的溶解度参数进行了测定,采用红外光谱对界面进行了表征。     

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。     

几种间位芳纶纤维及复合纸的TEM分析

采用TEM对芳纶纤维的横截面进行观察分析,得到了几种纤维的皮-芯结构,F3-纤中的微细纤维很细小且排列很密实。F1-纤和F2-纤的皮层厚度在0.1～0.6nm,在长度方向上保持结构的一致性。对几种不同的芳纶复合纸的界面进行了观察,发现F3-浆粕基体部分的微纤维像指纹一样,呈现出一种条纹和旋涡状结构,F1-浆和F2-浆粘合区域的指纹特征不突出,基体与纤维间的界面倒是有明显的界限。     

对位芳纶浆粕纤维形态特性与纸张性能

对比分析了进口与国产两种对位芳纶浆粕纤维的微观形态、纤维尺寸分布、比表面积、纸张性能,以及晶态结构、热学性能等特性,并在此基础上探讨了浆粕纤维不同形态结构和性能对所抄芳纶纸增强效果的影响。结果表明,国产芳纶浆粕纤维无论是纸张性能还是结构仍然有较大的改进空间;更柔顺的纤维形态、更大的比表面积、更均匀的纤维尺寸分布以及更加完善的晶态结构均能改善浆粕纤维在复合材料中的增强效果。     

芳纶浆粕纤维的结构性能与应用

芳纶浆粕是芳纶的一种差别化产品 ,广泛用作填充、增强材料。本文对芳纶浆粕纤维的结构、性能及应用进行了介绍 ,认为芳纶浆粕纤维具有良好的发展前景     

对位芳纶浆粕结构及性能的表征

对4种造纸用芳纶浆粕的结构与性能进行了研究,探讨了造纸用芳纶浆粕的表征方法.用光学显微镜及SEM观察纤维形态.用kajaani FS-200测定纤维的粗度、平均长度及长度分布;用打浆度、保水值表征浆粕的滤水性;用BET法测定浆柏的比表面积;比较了4种造纸用芳纶浆粕的抄造性能及芳纶纸的物理强度.结果表明,芳纶浆粕纤维的表面细纤维化程度、打浆度、保水值、比表面积的变化呈现一致的规律性.纤维粗度、长度变化规律性不明显,这种评价方法可以有效地表征浆粕的性能,在抄造芳纶特种纸时,要综合考虑浆柏纤维的长度、粗度以及比表面积等相关因素.     

浅述芳纶纤维/浆粕在微观形态与结构方面的研究

随着科学技术的进步,芳纶纤维的应用越来越广泛,从理论上揭示纤维结构、性能与成纸的相关性,是提升芳纶纸质量的当务之急。其微观结构的表征,可以采用扫描电镜SEM、原子力纤维镜(AFM)、透射电镜(TEM)和共焦激光扫描电镜法(CLSM)。本文浅述芳纶纤维/浆粕在微观形态结构方面的研究。     

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。     

国内造纸期刊题录（摘录）

原料与备料芳纶纤维与浆粕材料界面结构的TEM表征张素风等中华纸业2011,14：11溶液性质对静电纺醋酸纤维素的影响黄燕等造纸科学与技术2011,4：24羽叶薰衣草茎纤维化学成分及形态结构分析张燕兴等造纸科学与技术2011,4：34大型竹浆厂竹片露天堆场管理研究唐献兰等湖南造纸2011,3：42     

芳纶浆粕纤维及其造纸

芳纶浆粕纤维(PPTA-pulp)是PPTA纤维的一种新型差别化纤维,被广泛用于增强材料、摩擦材料、印刷集成电路板等,介绍了芳纶浆粕纤维的现行生产工艺及其结构与性能,并阐述了芳纶纸的制造过程以及尚需改进的生产技术。     

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。     

芳纶纤维表面改性对黏附功与成纸强度性能的影响

利用不同质量比浓度的乙醇、丙酮、丙酸、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺等化学试剂对芳纶纤维表面进行处理和踟性,并进行纤维成纸性能研究。研究了改性对芳纶纤维强度、纤维表面黏附功及其纸张性能的影响。结果表明：当隐性剂的表面能接近纤维的表面能时,对提升纸张强度影响最为显著;纸张强度性能是纤维表面黏附功和纤维本身强度共同作用的结果。在乙醇质量比浓度为11．10％时,改性纤维强度、纤维表面黏附功、纸张抗张强度分别可达到1365．05N／g,116．33mJ／m2和43．27N·m／g,分别提高5．44％,9．90％和5．53％。     

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。     

芳纶纸匀度与机械强度的相关性研究

为了研究芳纶纸匀度对其机械强度的影响,探索与芳纶纸机械强度相关性较好的匀度测定方法,用间位芳纶短切纤维和浆粕混合抄造芳纶纸,并采用三种不同的匀度仪测定芳纶纸的匀度,探讨了各种匀度值与芳纶纸抗张强度和撕裂强度的相关性。结果显示：芳纶纸的抗张强度和撕裂强度与D射线匀度的相关系数分别为0．59和0．60,与Micro-scanner勺度的相关系数分别为0．45和0．26,而与PPF匀度的相关系数则很小。因此,可用D射线匀度来预测芳纶纸的机械强度。     

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。     

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。     

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.     

高性能纤维的单纤维压缩弯曲性能

选取11种高性能纤维,包括PBO纤维、芳纶1313纤维、对位芳纶纤维、高强聚乙烯长丝和高强聚乙烯短纤等,采用单纤维压缩弯曲仪测试纤维的单纤维压缩弯曲性能,并对其压缩弯曲曲线进行对比分析。结果表明,11种高性能纤维中,Technora纤维的最大力和抗弯刚度最大,在相同条件下,Technora纤维更难被压弯;PBO纤维普通丝的抗弯刚度远大于高模量丝的抗弯刚度;直径相同的条件下,芳纶1414纤维的最大力、等效弯曲模量及抗弯刚度明显高于芳纶1313纤维;超高分子量聚乙烯纤维的压缩弯曲曲线变化趋势最明显。     

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%。     

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。