熱壓改善對位芳綸紙結(jié)構(gòu)和性能的機理研究.pdf

1、對位芳綸紙力學(xué)性能優(yōu)異、耐高溫且質(zhì)輕絕緣，可作為蜂窩結(jié)構(gòu)材料或絕緣材料應(yīng)用于航空航天、交通電力或國防通訊等高科技領(lǐng)域。對位芳綸沉析纖維是近幾年研發(fā)出來的新型纖維原料，目前產(chǎn)業(yè)化的對位芳綸紙均是以漿粕纖維和短切纖維作原料，而沉析纖維相對于漿粕纖維具有更好的濕加工性能和復(fù)合增強效果，更重要的是其可單獨成紙，且其與短切纖維復(fù)合成紙后不經(jīng)熱壓也具有較高強度，但是相關(guān)研究很少。熱壓是獲得更高性能芳綸紙的重要工段，但是對于熱壓改善芳綸紙的結(jié)構(gòu)和性能

2、的機理卻鮮見研究。
　　本論文首先對比分析了對位芳綸短切纖維、沉析纖維和漿粕纖維在表觀形貌、形態(tài)參數(shù)和結(jié)構(gòu)性能等方面的差別，分析了沉析纖維用于制備非熱壓成品芳綸紙的可能性，為高性能芳綸紙的原料選擇提供理論依據(jù)。結(jié)果表明:相對于漿粕纖維，沉析纖維尺寸均一性較好，更加柔軟可塑，在水中有更好的分散穩(wěn)定性;沉析纖維的結(jié)晶度最低，僅有28.6％，與短切纖維和漿粕纖維的熱穩(wěn)定性相似;不同于漿粕纖維，沉析纖維可單獨成紙，不經(jīng)熱壓時，芳綸沉析紙的

3、抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)和耐壓強度依次為15.3N·m/g、8.4mN·m2/g、10.7kV/mm，芳綸沉析/短切復(fù)合紙的抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)和耐壓強度依次為34.1N·m/g、20.8mN· m2/g、1.9kV/mm，后者的力學(xué)性能接近熱壓后的芳綸漿粕/短切復(fù)合紙的強度。
　　其次分析了熱壓工藝對于獲得更高性能芳綸紙的必要性，結(jié)果表明:熱壓過程中需要力、熱協(xié)同作用才能有效改善對位芳綸紙的結(jié)構(gòu)和成紙性能;熱壓后芳綸紙的結(jié)構(gòu)變得致密，孔

4、隙減少，但它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)不改變，且芳綸沉析紙的分子間氫鍵締合程度增大;熱壓后芳綸紙的結(jié)晶度提高，芳綸沉析紙的結(jié)晶度由原始的27.9％提高到34.5％，芳綸沉析/短切復(fù)合紙的結(jié)晶度由66.6％增加到77.3％，但它們的晶型變化不大;此外，熱壓后芳綸紙的的初始分解溫度和TG10％都略有提升，熱穩(wěn)定性略有提高。
　　然后分析了熱壓對芳綸纖維的表面形貌、表面元素、力學(xué)性能、纖維間結(jié)合強度等方面的影響，從短切纖維增強芳綸紙強度角度研究了熱壓

5、是如何改善芳綸紙和芳綸纖維結(jié)構(gòu)和性能的機理。結(jié)果表明熱壓后芳綸紙的性能得到改善主要歸因于以下幾方面:短切纖維在高溫高壓下扭曲變形，比表面積增大，增大纖維間的機械嚙合力，而且短切纖維表面原纖化增大纖維間的牽制力;熱壓促使短切纖維和沉析纖維緊密粘結(jié)在一起，提高了纖維間的結(jié)合強度;芳綸纖維表面的極性基團含量增多，增強了纖維間的潤濕作用。
　　最后研究了熱壓過程中芳綸紙、芳綸纖維的結(jié)晶行為以及結(jié)晶變化對其熱學(xué)性能的影響，并分析了芳綸纖維的

6、殘余熱應(yīng)力，進一步為熱壓改善芳綸紙性能提供了理論依據(jù)。結(jié)果表明:熱壓后短切纖維的變形和結(jié)晶變化使其在偏光顯微鏡下呈現(xiàn)出明暗相間的現(xiàn)象，且視野中出現(xiàn)更多的短切纖維，它的結(jié)晶度略有下降，但晶型不變;沉析纖維的結(jié)晶度、晶粒尺寸和晶面間距都增大，且晶型變得完善;芳綸紙結(jié)晶度的提高主要依賴于沉析纖維結(jié)晶度的增大和單位空間里短切纖維的體積分?jǐn)?shù)的提高;沉析纖維的初始分解溫度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度略有升高，且在熱壓過程中發(fā)生二次結(jié)晶，損耗正切曲線上冷結(jié)晶峰消