一種復(fù)合抄造納米增強(qiáng)芳綸紙及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于造紙技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合抄造納米增強(qiáng)芳綸紙及其制備方法。利用對位芳綸納米纖維在溶液中易分散、比表面積大等特點(diǎn)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的漿料濕漿劑與黏結(jié)劑，在制備傳統(tǒng)的短切纖維和漿粕或沉析纖維抄造間位或?qū)ξ环季]、對位芳綸納米纖維復(fù)合的濕紙頁，再將對位芳綸納米纖維分散液在芳綸濕紙頁表面進(jìn)行噴淋施膠處理，然后進(jìn)行復(fù)合并烘干成型，噴淋復(fù)合后的紙頁能夠顯著提高芳綸紙均勻度、介電性能、機(jī)械強(qiáng)度、提高芳綸紙成紙成型厚度與提升生產(chǎn)效率等目的，避免了引入第三種黏結(jié)劑或濕強(qiáng)劑對紙頁性能帶來的負(fù)面影響。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種復(fù)合抄造納米增強(qiáng)芳綸紙及其制備方法
本專利技術(shù)屬于造紙
，具體涉及一種復(fù)合抄造納米增強(qiáng)芳綸紙及其制備方法。
技術(shù)介紹
近年來，高性能材料的研究和應(yīng)用迅猛發(fā)展，芳綸作為一種高強(qiáng)度、高模量、耐高溫性能的新型合成纖維材料也越來越受到人們的重視。由芳綸纖維通過造紙工藝制備的芳綸紙，具有優(yōu)異的介電性能、機(jī)械性能、耐高溫性能、耐化學(xué)腐蝕性能和靈活的可設(shè)計(jì)性，廣泛應(yīng)用于高端絕緣、航空航天、軌道交通等領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)超高等級絕緣、輕質(zhì)高速化的關(guān)鍵材料。芳綸紙與其他樹脂的結(jié)合得到的高性能芳綸紙基復(fù)合材料也在高性能復(fù)合材料領(lǐng)域中得到日益廣泛的應(yīng)用。高性能芳綸紙基材料（芳綸紙）一般是以短切纖維為增強(qiáng)體，漿粕或沉析纖維為基體，通過現(xiàn)代造紙濕法抄造和熱壓成型工藝制備而成的復(fù)合材料，是一種具備優(yōu)異的絕緣性能、高強(qiáng)度、高模量、輕量化、耐高溫、阻燃、抗腐蝕以及透電磁波性能的高性能復(fù)合材料，可作為結(jié)構(gòu)材料、絕緣材料、電子材料而廣泛應(yīng)用到航空航天、軌道交通、電子電氣、國防軍工等高科技領(lǐng)域，市場前景廣闊。目前關(guān)于高端芳綸紙大多還處于理論研究階段，涉及高端芳綸紙核心技術(shù)的芳綸漿粕和沉析纖維等領(lǐng)域的技術(shù)能力與國外技術(shù)仍有很大差距，已研究報(bào)道的性能接近杜邦同類產(chǎn)品的芳綸紙，也僅停留在實(shí)驗(yàn)室階段。在實(shí)際生產(chǎn)中，成品紙性能受纖維長度的影響大，因芳綸纖維為疏水性，纖維在水中難于分散易絮聚，在抄造時(shí)會出現(xiàn)纖維分布不均影響紙張的均勻度、致密度與機(jī)械強(qiáng)度等；在生產(chǎn)高克重的紙時(shí)也會存在網(wǎng)部抽濾時(shí)間長，設(shè)備投資大、占地面積增加及生產(chǎn)效率低現(xiàn)象。在制品抄造后通過添加第三組分膠黏劑進(jìn)行復(fù)合時(shí)，則會影響制品的整體性能。本公司的在先專利申請2020102932171中記載了一種增強(qiáng)型芳綸紙及其制備方法，顯著增加成紙勻度、提高芳綸紙均勻度、介電性能、機(jī)械強(qiáng)度、達(dá)到精確控制芳綸紙成紙的吸液率和持膠分布。其方法是先制備傳統(tǒng)的短切纖維和漿粕或沉析纖維復(fù)合抄造的間位或?qū)ξ环季]原紙，再采用壓縮空氣控制性雙面擠壓涂布機(jī)進(jìn)行對位芳綸納米纖維分散液對芳綸原紙進(jìn)行施膠處理。這種方法制備的芳綸紙雖然性能提高，但還是引入了濕強(qiáng)劑，限制了芳綸紙性能的進(jìn)一步提升。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對我們的在先申請2020102932171的基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)，提出了一種復(fù)合抄造納米增強(qiáng)芳綸紙及其制備方法。本專利技術(shù)中，由對位芳綸納米纖維代替濕漿劑，制備傳統(tǒng)的短切纖維和漿粕或沉析纖維、對位芳綸納米纖維復(fù)合抄造的間位或?qū)ξ环季]濕紙頁，再將對位芳綸納米纖維分散液對芳綸濕紙頁進(jìn)行噴淋施膠處理，然后進(jìn)行復(fù)合成型，復(fù)合后顯著增加成紙勻度、提高芳綸紙均勻度、介電性能、機(jī)械強(qiáng)度、提高芳綸紙成紙成型厚度與提升生產(chǎn)效率等，不僅避免了引入第三種黏結(jié)劑，也省去了濕強(qiáng)劑的添加，避免了其對紙頁性能帶來的負(fù)面影響。本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案為：一種復(fù)合抄造納米增強(qiáng)芳綸紙，其原料組分包括組分A、組分B及組分C，組分A為對位或間位芳綸短切纖維；組分B為間位芳綸沉析纖維或?qū)ξ环季]漿粕纖維；組分C對位芳綸納米纖維。上述復(fù)合抄造納米增強(qiáng)型芳綸紙制備方法包括如下步驟：1）按配比將組分A、組分B混合置入配漿釜中混漿，在混合均勻后添加部分組分C，并調(diào)整紙漿濃度為0.005％～0.5％，將配好的漿料采用常規(guī)抄造工藝，在斜網(wǎng)紙機(jī)上抄造成形，形成芳綸濕紙頁。2）用去離子水將剩余組分C分散成分散液，通過壓縮噴霧或底層淋涂方式實(shí)現(xiàn)對底層芳綸濕紙頁進(jìn)行單面均勻噴霧或?qū)ο聦蛹堩摼鶆蛄芡炕蛏舷聦蛹埫嫱瑫r(shí)均勻噴淋后進(jìn)行貼合，然后通過底面真空抽吸脫水，形成復(fù)合濕紙頁。3）將濕紙頁經(jīng)壓榨、干燥、熱壓得到復(fù)合抄造納米增強(qiáng)型芳綸紙。優(yōu)選的，步驟1）中組分A配漿前，按照以下步驟進(jìn)行處理：將對位或間位芳綸短切纖維用十二烷基苯磺酸鈉水溶液進(jìn)行洗滌預(yù)處理，然后用清水清洗，控制PH7～8；然后利用高速疏解器將經(jīng)過洗滌預(yù)處理的芳綸短切纖維進(jìn)行疏解，打漿濃度控制在0.01%～1%，讓纖維束充分分散成單根纖維，制成芳綸短切纖維漿料。優(yōu)選的，步驟1）中組分C添加量為其總量的30～70%，優(yōu)選40～60%。優(yōu)選的，步驟1）芳綸短切纖維洗滌預(yù)處理的溫度60℃，處理時(shí)間30min。優(yōu)選的，步驟1）中組分B配漿前，按照以下步驟進(jìn)行處理：將間位芳綸沉析纖維或?qū)ξ环季]漿粕纖維利用槽打漿機(jī)進(jìn)行打漿處理，打漿濃度在0.1%～2%，打漿度控制在20～60°SR。步驟1）中抄造濾網(wǎng)的目數(shù)為100～300目。步驟2）中對位芳綸納米纖維分散液的濃度為0.01%～1%，優(yōu)選0.05%～0.5%。優(yōu)選的步驟2）真空抽吸脫水過程真空度保持0.015-0.05MPa，真空抽吸脫水后干度控制在7%～15%。步驟3）中在2～5MPa壓力下壓榨；在溫度為120～160℃，干燥3～10min，高溫壓光處理，在熱壓機(jī)上進(jìn)行熱壓，壓力控制在5～15MPa，熱壓溫度在100～300℃，熱壓次數(shù)1次。熱壓溫度優(yōu)選200～300℃。本專利技術(shù)所述的復(fù)合抄造納米增強(qiáng)型芳綸紙，優(yōu)選的，按照纖維絕干重量計(jì)，組分A與組分B的質(zhì)量比為10～50：30～70，組分C為組分A與組分B總重的5～30%。優(yōu)選的，所述的組分C纖維直徑10～200nm。優(yōu)選的，所述的組分A纖維長度5～10mm，直徑12～15μm。本專利技術(shù)的有益效果為：本專利技術(shù)利用十二烷基苯磺酸鈉水溶液對芳綸短切纖維進(jìn)行洗滌處理，可以清洗掉纖維表面殘存的有機(jī)溶劑和生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，減小纖維表面非化學(xué)有機(jī)雜質(zhì)并增加與芳綸漿粕或沉析纖維的分散相容性。利用槽式打漿機(jī)對芳綸漿粕或沉析纖維進(jìn)行打漿處理，使其原纖化，把纖維沿縱向撕裂，使其產(chǎn)生更大的比表面積和更細(xì)長的纖維形態(tài)，并呈現(xiàn)出分散更均勻的態(tài)勢，從而更有利于與短切纖維更好的接觸，最終提高了紙張勻度和物理強(qiáng)度。尤為重要的是，本專利技術(shù)所述的芳綸紙中將對位芳綸納米纖維分兩步加入芳綸成紙中，首先將一部分對位芳綸納米纖維作為漿料組分，直接添加到紙頁內(nèi)部，增強(qiáng)了紙頁內(nèi)部支撐和連接，從基礎(chǔ)上增強(qiáng)芳綸紙性能；然后，利用部分對位芳綸納米纖維分散液對抄造紙頁進(jìn)行噴淋增強(qiáng)處理，將對位芳綸納米纖維分散液以噴淋的方式復(fù)合到網(wǎng)部抄造濕紙頁上，可以實(shí)現(xiàn)不影響宏觀芳綸纖維的高強(qiáng)度、高模量優(yōu)點(diǎn)，又可以發(fā)揮納米纖維比表面積大，相容性好、填充效果優(yōu)的特點(diǎn)，填補(bǔ)紙頁空隙，增強(qiáng)纖維之間的作用力。通過對位納米纖維的滲透與聯(lián)接，可以將多層的濕紙頁進(jìn)行有效的融合，形成類似鋼筋混凝土的純芳綸纖維復(fù)合材料，非常適合應(yīng)用到對紙張均勻程度、介電性能、力學(xué)性能和紙頁加厚等因素有很高要求的高端絕緣紙、航空級別芳綸紙蜂窩等行業(yè)，具有重大的開創(chuàng)意義。本技術(shù)避免了為了提高成紙均勻性添加過多分散助劑、提高成紙頁厚度加大抽吸時(shí)間及提高紙頁的擊穿強(qiáng)度過分熱壓等問題，在保證成紙密度、成紙均勻性的情況下，可提高生產(chǎn)效率，有效保證了芳綸紙的整體性能。綜上所述，本專利技術(shù)采用新工藝、新方法研發(fā)生產(chǎn)出高性能芳綸紙，創(chuàng)新性強(qiáng)，應(yīng)用前景廣闊，對推動高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種復(fù)合抄造納米增強(qiáng)芳綸紙，其特征在于，其原料組分包括組分A、組分B及組分C，組分A為對位或間位芳綸短切纖維；組分B為間位芳綸沉析纖維或?qū)ξ环季]漿粕纖維；組分C對位芳綸納米纖維；/n其制備方法包括如下步驟：/n1）按配比將組分A、組分B混合置入配漿釜中混漿，在混合均勻后添加部分組分C，并調(diào)整紙漿濃度為0.005％～0.5％，將配好的漿料抄造成芳綸濕紙頁；/n2）用去離子水將剩余組分C分散成分散液，通過壓縮噴霧或底層淋涂方式實(shí)現(xiàn)對底層芳綸濕紙頁進(jìn)行單面均勻噴霧或?qū)ο聦蛹堩摼鶆蛄芡炕蛏舷聦蛹埫嫱瑫r(shí)均勻噴淋后進(jìn)行貼合，然后通過底面真空抽吸脫水，形成復(fù)合濕紙頁；/n3）將濕紙頁經(jīng)壓榨、干燥、熱壓得到復(fù)合抄造納米增強(qiáng)型芳綸紙。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種復(fù)合抄造納米增強(qiáng)芳綸紙，其特征在于，其原料組分包括組分A、組分B及組分C，組分A為對位或間位芳綸短切纖維；組分B為間位芳綸沉析纖維或?qū)ξ环季]漿粕纖維；組分C對位芳綸納米纖維；
其制備方法包括如下步驟：
1）按配比將組分A、組分B混合置入配漿釜中混漿，在混合均勻后添加部分組分C，并調(diào)整紙漿濃度為0.005％～0.5％，將配好的漿料抄造成芳綸濕紙頁；
2）用去離子水將剩余組分C分散成分散液，通過壓縮噴霧或底層淋涂方式實(shí)現(xiàn)對底層芳綸濕紙頁進(jìn)行單面均勻噴霧或?qū)ο聦蛹堩摼鶆蛄芡炕蛏舷聦蛹埫嫱瑫r(shí)均勻噴淋后進(jìn)行貼合，然后通過底面真空抽吸脫水，形成復(fù)合濕紙頁；
3）將濕紙頁經(jīng)壓榨、干燥、熱壓得到復(fù)合抄造納米增強(qiáng)型芳綸紙。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合抄造納米增強(qiáng)芳綸紙，其特征在于，按照纖維絕干重量計(jì)，組分A與組分B的質(zhì)量比為10～50：30～70，組分C為組分A與組分B總重的5～30%。


3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合抄造納米增強(qiáng)芳綸紙，其特征在于，所述的組分C纖維直徑10～200nm；所述的組分A纖維長度5～10mm，直徑12～15μm。


4.一種復(fù)合抄造納米增強(qiáng)芳綸紙的制備方法，其特征在于，其制備方法包括如下步驟：
1）按配比將組分A、組分B混合置入配漿釜中混漿，在混合均勻后添加部分組分C，并調(diào)整紙漿濃度為0.005％～0.5％，將配好的漿料抄造成芳綸濕紙頁；
2）用去離子水將剩余組分C分散成分散液，通過壓縮噴霧或底層淋涂方式實(shí)現(xiàn)對底層芳綸濕紙頁進(jìn)行單面均勻噴霧或?qū)ο聦蛹堩摼鶆蛄芡炕蛏舷聦蛹埫嫱瑫r(shí)均勻噴淋后進(jìn)行貼合，然后通過底面真空抽吸脫水，形成復(fù)合濕紙頁；
3）將濕紙頁經(jīng)壓榨、干燥、熱壓得到復(fù)合抄造納米增強(qiáng)型芳綸紙；
組分A為對位或間位芳綸短切纖維；組分B為間位芳綸沉析纖維或?qū)ξ环季]漿粕纖維；組分C對位芳綸納米纖維。

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：莊銳，鄭亭路，張?jiān)瓶?/a>，吳斌星，董志榮，劉余田，劉曙光，孟慶敏，馬相鵬，劉煥良，于鈞宇，
申請(專利權(quán))人：山東聚芳新材料股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37