芳纶纤维与芳纶纤维纸

本文简要介绍了芳纶纤维及芳纶纤维纸的国内外发展现状、用途及芳纶纤维纸的关键制造工艺。     

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。     

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。     

提高芳纶纤维纸性能的方法

对位芳纶纤维在纸页抄造过程中极易絮聚,而影响纸页匀度和成纸性能。本文对影响对位芳纶纤维纸性能的因素进行分析,同时提出了改善芳纶纸性能的方法,如优化短切纤维长度、提高纤维表面润湿状态、添加分散剂等,均可显著改善芳纶纸成纸匀度和性能。     

纳米纤维素增强芳纶云母纸性能的研究

为了改善芳纶云母纸成纸性能,研究了添加纳米纤维素(NFC)对芳纶云母纸性能的影响;同时采用单因素控制法确定NFC用量和超声波处理NFC对芳纶云母纸性能的影响,得到优化的工艺条件;并探究NFC增强芳纶云母纸的机理。结果表明,NFC添加量为10%(NFC∶芳纶∶云母=1∶2∶7)时,相比空白样,纸张抗张强度增加了447.6%,介电强度增加了6.3%;超声波处理NFC的最佳条件为:超声波功率1000 W,处理时间15 min,NFC初始浓度1.5%;相对于未经超声波处理的NFC,超声波处理NFC的NFC-芳纶云母纸的抗张强度增加了197.2%,介电强度增加了26.9%。NFC的加入填充了芳纶云母纸表面及内部的空隙,又在一定程度上减少了芳纶纤维的用量。     

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。     

添加芳纶纤维对成纸结构和性能的影响

制备了不同芳纶纤维含量的复合纸,对纸的组织和性能进行了分析。结果表明,未涂布胶乳时,芳纶纤维含量对定量、厚度和紧度无明显影响,但是涂布却明显使定量、厚度和紧度增大。芳纶纤维和涂布都弱化撕裂度指数。随着芳纶纤维含量的增加,抗张强度先增加后减小;涂布明显提高抗张强度。芳纶纤维对耐折度和耐破度影响不明显,但涂布有利于提高耐折度和耐破度。芳纶纤维对纸性能的影响主要包括两方面,一是芳纶纤维的强度比天然纤维的大,其次是芳纶纤维与天然纤维的结合强度比天然纤维间的小,当前者起主导作用时该性能变好,否则就下降。     

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。     

芳纶纳米纤维及其复合材料研究进展

综述了近年来芳纶纳米纤维的制备方法和国内外研究进展,重点阐述了碱/二甲基亚砜化学裂解法制备芳纶纳米纤维的原理和应用优势;归纳了芳纶纳米纤维在高强高韧材料、过滤材料、透明材料、电池材料、电磁屏蔽材料、隔热材料和电加热材料方面应用的研究进展,并对芳纶纳米纤维未来的研究方向进行了探讨和展望。     

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。     

先进芳纶绝缘纸基材料研究进展及展望

用于大型电气绝缘设备的高性能芳纶绝缘纸是保证设备可靠、持久、安全运行的关键材料,直接影响其综合质量、耐温等级与使用寿命。随着芳纶绝缘纸在特种电气绝缘设备的规模化应用,对其耐温等级、耐电晕性能、介电强度、满足设备小型化与高度集成化的能力提出了更高的要求与挑战。本文重点介绍了先进芳纶绝缘纸系列产品,如结构致密型芳纶绝缘纸、耐电晕芳纶云母绝缘纸、导热型芳纶绝缘纸与芳纶纳米绝缘纸在纸张结构设计、机械性能与绝缘性能增强、新产品开发等方面的研究进展,并展望了高性能芳纶绝缘纸未来的发展方向。     

纤维长度对芳纶纤维纸结构和力学性能的影响

讨论芳纶纤维长度对纸页结构和力学性能影响。研究表明,纸页紧度随着纤维长度增加而降低,平均孔径随着纤维长度增加而增加;抗张强度、伸长率、耐破度在长度是1～4mm时,随着纤维长度的增加而增加,4mm以后变化不太明显;撕裂度在1～6mm范围内,都是随着长度的增加而增加。     

ANF/TiO2机械力化学复合对芳纶纳米复合纸抗紫外老化性能的影响

以芳纶纳米纤维(ANF)和纳米TiO₂为原料,基于机械力化学原理,采用超声共混法或球磨复合法实现ANF与纳米TiO₂复合,制备出具有优异抗紫外和强度性能的芳纶纳米复合纸(以下简称复合纸),探究了复合方法和纳米TiO₂添加量对复合纸抗紫外老化性能与强度性能的影响。结果表明,与传统的超声共混法相比,采用球磨复合法有利于改善ANF与纳米TiO₂的界面结合。当纳米TiO₂添加量为6%时,球磨法制备的复合纸断裂应力70.13 MPa,与未添加纳米TiO₂复合纸相比,纸张断裂应力提高了12%;同时,紫外老化后,该复合纸强度保留率为81.5%,与超声共混法相比提高了15.8个百分点。随着纳米TiO₂添加量的提高,球磨复合法制备的复合纸抗紫外老化性能改善效果更加明显。     

PEO分散芳纶纤维及分散机理研究

芳纶纤维的亲水性差、极易絮聚,对芳纶纤维抄纸带来很大的不利。本研究利用聚氧化乙烯(PEO)分散芳纶纤维,研究PEO用量、疏解转数大小对PEO分散效果的影响,并对PEO分散机理进行了初探。实验结果发现,在一定范围内,随着PEO用量的增加会显著提升芳纶纸各项性能,在PEO用量为0.5%时,成纸各项性能达到最佳。疏解转数大小对芳纶纤维的分散效果也有明显的影响,随着转数增大,纸页性能会明显上升,但并不是越大越好。     

热压工艺对芳香族聚酰胺纤维纸性能的影响

热压是芳纶纤维纸生产中至关重要的工序,本文重点探讨了热压温度和压力对芳纶纤维纸成纸性能的影响,并对其机理作了初步的分析和探讨。试验发现,随着热压温度的升高,芳纶纤维纸的抗张强度和撕裂度先上升后下降,而其耐压强度则随温度的升高呈下降趋势;但是,随着热压过程中线压力的增加,芳纶纤维纸的物理强度和绝缘性能则都呈先上升后下降的变化趋势。     

对位芳纶纤维的动态力学分析

基于对对位芳纶纤维及对位芳纶纸进行动态力学分析,探究了对位芳纶纤维在一定频率的交变力作用下的应变行为及纸基材料内部分子的运动。研究表明,温度由低到高时,对位芳纶纸基材料经历了玻璃态、高弹态、黏流态3种不同的状态;由于结晶度较高的对位芳纶短切纤维的贡献,配抄纸样的初始储能模量高于纯浆粕纤维;热压可以使芳纶浆粕纤维发生重结晶,提高结晶度,有利于改善纤维的储能模量;通过动态力学温度谱图,可以从微观角度说明抄造芳纶纸用的对位芳纶短切纤维和对位芳纶浆粕纤维的共混性很好。     

FT-IR分析芳纶纸基纤维氢键结构

高性能芳纶纤维除了刚性芳环结构贡献外,分子链之间的氢键结构也对其性能有显著影响。本研究采用傅里叶红外光谱分析方法,对比了不同芳纶纤维的红外吸收峰与吸收强度的差异性,揭示不同芳纶纤维表观结晶性能的差异性。研究结果表明:所用的3种芳纶纤维化学结构并无明显差别,而吸收强度的不同很大程度来源于大分子链之间的氢键缔合程度的不同。本方法可以应用于其他含酰胺键的聚合物纤维研究工作。     

石墨烯/碳纤维/芳纶电磁屏蔽纸的制备与性能研究

本研究以耐高温的芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维为纸基纤维材料,导电性优良的碳纤维为导电骨架,石墨烯为电磁屏蔽增强材料,结合抄纸和涂布工艺制备得到石墨烯/碳纤维/芳纶电磁屏蔽纸。结果表明,制备的石墨烯/碳纤维/芳纶电磁屏蔽纸具有“三明治结构”,其厚度为333.9 μm时,在X波段的电磁屏蔽效能SE_T高达70.3 dB,电导率高达1 685 S/m,兼有较好的耐高温性和耐腐蚀性。     

多孔性纳米纤维素膜的制备及应用综述

首先简述了纳米纤维素膜的孔结构及其表征方法;然后以制备工艺为主线,详细论述了纳米纤维素制备、悬浮液配制,纳米纤维素膜制备对纳米纤维素膜多孔结构的影响;最后综述了多孔性纳米纤维素膜在导电储能材料、分离材料、吸附材料领域的应用。为了拓宽其应用领域,满足应用要求,采用单一的调孔方式具有一定局限性,将多种方式相结合制备特定孔结构的纳米纤维素膜,并复合其他材料制备功能性的多孔性纳米纤维素膜是未来的发展方向。