[发明专利]一种对位间位芳纶共聚沉析纤维增强对位芳纶纸及其制备工艺

说明书

本发明属于造纸技术领域，具体涉及一种对位间位芳纶共聚沉析纤维增强对位芳纶纸及其制备工艺。本发明原料在对位芳纶短切纤维、对位芳纶纳米纤维的基础上，添加对位间位共聚沉析纤维替代现有技术中的间位芳纶沉析纤维，并调整各原料比例。其中，对位间位芳纶共聚沉析纤维中含有少量间位成分，既能够达到相当的强度，也能够保证足够的弹性模量。尤其适合下游产品蜂窝芯材的制造，性能突出。

技术领域

本发明属于造纸技术领域，具体涉及一种对位间位芳纶共聚沉析纤维增强对位芳纶纸及其制备工艺。

背景技术

近年来，高性能材料的研究和应用迅猛发展，芳纶作为一种高强度、高模量、耐高温性能的新型合成纤维材料也越来越受到人们的重视。由芳纶纤维通过造纸工艺制备的芳纶纸，具有优异的介电性能、机械性能、耐高温性能、耐化学腐蚀性能和灵活的可设计性，广泛应用于高端绝缘、航空航天、轨道交通等领域，是实现超高等级绝缘、轻质高速化的关键材料。芳纶纸与其他树脂的结合得到的高性能芳纶纸基复合材料也在高性能复合材料领域中得到日益广泛的应用。

高性能芳纶纸基材料(芳纶纸)是以短切纤维为增强体，浆粕或沉析纤维为基体，通过现代造纸湿法抄造和热压成型工艺制备而成的复合材料，是一种具备优异的绝缘性能、高强度、高模量、轻量化、耐高温、阻燃、抗腐蚀以及透电磁波性能的高性能复合材料，可作为结构材料、绝缘材料、电子材料而广泛应用到航空航天、轨道交通、电子电气、国防军工等高科技领域，市场前景广阔。随着国民经济的不断发展，国内对于对位芳纶纸的市场需求与日俱增，但是，对位芳纶纸的生产技术仍被杜邦、帝人两大公司垄断，我国高性能间位芳纶纸目前全部依赖进口，而涉及到军工领域的对位芳纶纸杜邦更是对华禁售。因此，从国民经济的可持续发展和国防建设角度考虑，实现具有自主知识产权的高性能芳纶纸的产业化尤其重要。

间位芳纶纸由于其玻璃化转变温度的存在，使其在高温热压时分子间相互交联，形成致密的膜，力学性能大幅度提高，但间位芳纶由于其分子结构为非刚性结构，制备成结构件时(比如蜂窝芯材)平压强度、剪切强度、模量均较低。纯对位芳纶纸制备的蜂窝虽然性能非常好，但制备方法难度较大。且由于其直线型分子刚性结构，成型后的芳纶纸在热压过程中没有玻璃化转变现象，仅仅靠物理作用粘结，分子间作用力相对微弱，内结合强度远低于间位芳纶纸，在下游蜂窝制备过程中容易出现断点等问题，且纯对位芳纶纸的生产难度大、成本高，制成的蜂窝制品加工难度大。

此外，还有一种工艺是采用间位芳纶沉析纤维和对位芳纶短纤混抄制备的对位芳纶纸，由于此工艺引入了间位芳纶，间位芳纶不能均匀的与对位芳纶纤维进行混合，导致其产品与间位芳纶纸相比强度明显下降，与对位芳纶纸相比弹性模量方面有明显下降。制成的蜂窝制品强度指标和模量指标均明显下降。

发明内容

针对现有技术问题，本发明提供了一种对位间位芳纶共聚沉析纤维增强对位芳纶纸及其制备工艺。本发明原料在对位芳纶短切纤维、对位芳纶纳米纤维的基础上，添加对位间位共聚沉析纤维(1314共聚沉析纤维)替代现有技术中的间位芳纶沉析纤维，并调整各原料比例。其中，对位间位芳纶共聚沉析纤维中含有少量间位成分，既能够达到相当的强度，也能够保证足够的弹性模量。尤其适合下游产品蜂窝芯材的制造，性能突出。

一种对位间位芳纶共聚沉析纤维增强对位芳纶纸，其原料组分按绝干重质量百分比计，包括：对位芳纶短切纤维20～70％、对位芳纶纳米纤维1～40％、对位间位芳纶共聚沉析纤维10～40％。

现有技术中已经存在对位间位芳纶纳米纤维，在实际生产中，纳米纤维存在一定的问题，滤水慢、流失率高、限制生产过程的车速、成本高。在此基础上进行了工艺改进，改用对位间位芳纶共聚沉析纤维。纳米纤维与沉析纤维的区别在于纳米纤维的直径尺寸在几十纳米，而沉析纤维的尺寸在微米之间。虽然两者看似仅在微观尺寸上存在差异，但是其表现出来的性能却差异很大，例如纳米纤维滤水性能差、纳米易絮聚效应，相比于纳米纤维，沉析纤维明显具有更好的工艺适用性。

本发明中所述的对位芳纶短切纤维，按照现有技术制备浆料即可，优选其纤维长度为2-10mm，纤维直径为10～20um。