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。     

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。     

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。     

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。     

聚间苯二甲酰间苯二胺纸的制备及其性能

采用PMIA短切纤维和沉析纤维为原料来制备PMIA纸,采用扫描电子显微镜和ASAP-2020吸附仪表征了沉析纤维的表面形态,分析了其滤水性能。并研究了沉析纤维的形态、短切纤维的含量和热压温度对PMIA纸力学性能的影响。结果表明:采用沉析纤维B、60%短切纤维含量、280℃热压温度的工艺条件得到的PMIA纸的力学性能最佳。与同类PMIA纸相比,在性能上接近甚至超过进口商品样。     

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%。     

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。     

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。     

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。     

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。     

浆液浓度对其制备PET沉析纤维形态及纸张性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、比表面积仪等检测手段,对5种不同PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)浆液浓度制备的PET沉析纤维进行表观形貌、比表面积大小及与PET短切纤维配抄的纸张性能的研究。结果表明,PET沉析纤维呈飘带状,尺寸细小,纤维原纤化程度大;随着浆液浓度的增大,自制PET沉析纤维"树干"结构明显,在表面分裂出细小的微纤维量减少,形成近似棒状的纤维束;PET沉析纤维的比表面积随着浆液浓度的增大而减小;同时PET沉析纤维与PET短切纤维以5∶5比例配抄纸张的抗张指数、撕裂指数和耐破指数随着浆液浓度的增大呈上升趋势。     

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。     

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纸基复合材料的制备与性能研究

以芳纶Ⅲ短切纤维与间位芳纶沉析纤维为原料,使用湿法成形技术,制备芳纶Ⅲ纸基复合材料,研究芳纶Ⅲ短切纤维长度和占比对芳纶Ⅲ纸基复合材料匀度、抗张强度、弹性模量、断裂伸长率、撕裂度的影响规律。结果表明,在芳纶Ⅲ短切纤维长度6 mm,占比50%时,芳纶Ⅲ纸基复合材料的综合力学性能较好,其中抗张强度为2.66 kN/m,弹性模量为3 136 MPa,断裂伸长率为1.78%,撕裂度为2 912 mN。纸基复合材料拉伸断裂面因芳纶Ⅲ短切纤维长度和占比的不同而呈现不同的形状。相比于间位芳纶纸,芳纶Ⅲ纸基复合材料具有更好的高温尺寸稳定性,有望在复合增强领域进一步提升芳纶的应用前景。     

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。     

芳纶/气凝胶复合材料制备及其性能研究

用芳纶沉析纤维与芳纶短纤采用湿法抄纸制得芳纶纸,再加入疏水Si O2气凝胶制备了芳纶/气凝胶复合材料,并测试了芳纶纸和芳纶/气凝胶复合材料的相关性能。结果表明:当芳纶沉析纤维/芳纶短纤质量混比为60∶40时,芳纶纸的力学性能较优;芳纶/气凝胶复合材料的断裂强度和伸长率均随气凝胶含量的增加而减小,但当气凝胶质量分数为1%时,芳纶/气凝胶复合材料的断裂强度和伸长率保持率在85%以上,可有效保证其使用性能;芳纶/气凝胶复合材料比芳纶纸具有更好的耐热性能。     

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.