芳綸1414紙基功能材料及其增強(qiáng)技術(shù)的研究.pdf

1、由對位芳綸纖維制備的芳綸1414紙基功能材料因其具有強(qiáng)韌的機(jī)械性能、優(yōu)良的介電性能、穩(wěn)定的化學(xué)性能以及靈活的可設(shè)計性,廣泛應(yīng)用于高強(qiáng)化、輕量化蜂窩結(jié)構(gòu)材料,耐高溫絕緣材料和高性能電子通訊器材等領(lǐng)域。與間位芳綸紙相比,芳綸1414紙基功能材料因短切纖維分子呈結(jié)晶棒狀結(jié)構(gòu),且纖維表面光滑而缺乏化學(xué)活性,纖維間缺乏有效的結(jié)合,導(dǎo)致其力學(xué)性能較差,不能充分體現(xiàn)纖維本身高強(qiáng)、高模的特點(diǎn),故需要進(jìn)行特殊的增強(qiáng)處理。
　　 本文利用傳統(tǒng)造紙工

2、藝中的化學(xué)機(jī)械法原理對芳綸1414漿粕進(jìn)行打漿處理,通過借鑒植物纖維的表征方法,再結(jié)合現(xiàn)代材料學(xué)分析手段,對造紙用芳綸1414漿粕結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行了初步表征;在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地研究了全對位芳綸紙基材料性能的影響因素和規(guī)律,并通過分別引入熱塑性黏結(jié)纖維和改性酚醛樹脂對其進(jìn)行增強(qiáng)處理,獲得了較優(yōu)的對位芳綸紙抄造工藝及其增強(qiáng)方法。
　　 首先,本文利用多媒體顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、纖維質(zhì)量分析(FQA)和Bauer篩分分析、紅外光譜(

3、FT-IR)、X射線衍射(XRD)、熱性能分析(TG)等多種測試手段,對芳綸1414短切纖維及經(jīng)槽式打漿處理的漿粕纖維的外觀形態(tài)、化學(xué)結(jié)構(gòu)、熱性能和濕法抄造性能進(jìn)行了分析和表征。
　　 通過自制高性能分散劑S,探討了芳綸1414漿粕和短切纖維共混體系分散相容性能的影響因素,系統(tǒng)地研究了芳綸1414漿粕纖維和短切纖維配比、漿粕打漿度以及短切纖維長度對成紙性能的影響,獲得了較優(yōu)的全對位芳綸紙抄造工藝:漿粕打漿度35°SR,短切纖維長

4、度5mm,配比漿粕/短切=7:3,分散劑S用量0.5%(對總的絕干纖維量),紙張各性能指標(biāo)分別為抗張指數(shù)68.17N·m/g,撕裂指數(shù).20.95mN·m2/g,伸長率1.36%,耐壓強(qiáng)度19.51KV/mm。
　　 經(jīng)黏結(jié)纖維Y增強(qiáng)制備的混合對位芳綸紙正交熱壓實驗表明,對于成紙的機(jī)械強(qiáng)度和介電性能,預(yù)熱溫度為最主要影響因素,熱壓壓力和壓輥轉(zhuǎn)速次之,熱壓次數(shù)影響相對較小,最佳熱壓工藝條件為:預(yù)熱溫度180℃,熱壓壓力14MPa,

5、熱壓次數(shù)2次,輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速1r/min。當(dāng)黏結(jié)纖維Y用量為10%(對總的絕干纖維量)時,混合對位芳綸紙可以達(dá)到較為理想的增強(qiáng)效果,各性能指標(biāo)分別為:抗張指數(shù)77.03N·m/g,撕裂指數(shù)24.10mN·m2/g,伸長率1.75%,耐壓強(qiáng)度16.33Kv/mm,300℃下紙張熱失重為9.01%。
　　 最后,采用改性酚醛樹脂對混合對位芳綸紙進(jìn)行表面增強(qiáng)處理,研究了樹脂特性、浸漬方式和固化工藝對芳綸紙基復(fù)合材料性能的影響,確定了較優(yōu)的表

6、面增強(qiáng)工藝:采用平板熱壓機(jī)熱壓固化,共分為三個階段,每階段各10min。第一階段熱壓壓力和熱壓溫度分別5MPa和120℃;第二階段10MPa,180℃;第三階段15MPa,260℃。固化過程中短暫卸壓2～3次,以除去紙頁中溶劑及其他小分子副產(chǎn)物等殘余組分。在優(yōu)化條件下經(jīng)樹脂R2增強(qiáng)制備的對位芳綸紙基復(fù)合材料各性能指標(biāo)分別為:抗張指數(shù)109.75N.m/g,撕裂指數(shù)25.38mN·m2/g,拉伸率1.91%,耐壓強(qiáng)度21.15KV/mm。