不同化學(xué)纖維-漿粕混雜成紙性能研究.pdf

1、芳綸紙是具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕和優(yōu)異絕緣性能的復(fù)合材料，在航空航天、高速列車(chē)和電子電工領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。目前國(guó)產(chǎn)芳綸紙的力學(xué)性能、絕緣性能與Nomex紙仍有一定差距。主要有原料質(zhì)量問(wèn)題、纖維分散和濕法成型等工藝及設(shè)備的問(wèn)題，特別是熱壓成型工藝和纖維間界面粘結(jié)性能不足等問(wèn)題一時(shí)難以完全解決。另外，Nomex紙?jiān)谥械投藨?yīng)用領(lǐng)域性能富裕，采用纖維混雜成型技術(shù)，借助不同種類(lèi)纖維優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，無(wú)疑也是制備低成本且綜合性能優(yōu)異的紙基復(fù)

2、合材料的一種有效途徑。
　　本研究采用國(guó)產(chǎn)對(duì)位芳綸纖維（PPTA）、間位芳綸纖維（PMIA）、寶德綸纖維（POD）、芳砜綸纖維（PSA）、聚酯纖維（PET）以及間位芳綸漿粕（PMIA）制備高性能混雜纖維紙。通過(guò)分析不同類(lèi)型纖維的結(jié)構(gòu)與性能，研究不同類(lèi)型短切纖維與PMIA漿粕制備高性能混雜纖維紙的混雜潛力。采用單組分短切纖維、雙組分短切纖維分別與PMIA漿粕混雜，優(yōu)化紙基材料熱壓成型工藝條件，制備不同類(lèi)型混雜纖維紙。研究了熱壓成型工

3、藝條件對(duì)紙張?jiān)跓釅哼^(guò)程中短切纖維與漿粕纖維之間的相互作用以及界面粘結(jié)狀態(tài)的影響。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和使用性能的要求，通過(guò)調(diào)整纖維類(lèi)型、配比、混雜方式和成形方法等工藝參數(shù)和制備技術(shù)，進(jìn)行紙張的可控設(shè)計(jì)和制備，形成結(jié)構(gòu)和功能兼?zhèn)涞南盗懈咝詢(xún)r(jià)比紙基復(fù)合材料。從而為芳綸紙基材料擴(kuò)大原料選擇范圍與進(jìn)一步研究提供研究依據(jù)。
　　研究不同合成纖維的形態(tài)、結(jié)晶、化學(xué)結(jié)構(gòu)及其熱穩(wěn)定性。結(jié)果表明，不同類(lèi)型短切纖維均呈圓柱棒狀結(jié)構(gòu)，粗細(xì)程度差異較大。纖維長(zhǎng)度

4、均在5mm左右；PMIA-纖表面粗糙存在大量溝壑狀皺褶，而PPTA-纖、POD-纖、PSA-纖、PET-纖表面較為光滑。PMIA-漿呈飄帶狀，非常柔軟，尺寸較小，細(xì)碎化程度高，比表面積大，有利于紙張濕法成形。PPTA-纖、POD-纖、PET-纖結(jié)晶程度較高，PMIA-纖次之，PSA-纖結(jié)晶程度最低，PMIA-漿非晶化成分較多，屬于非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。PMIA-纖、PPTA-纖、POD-纖、PSA-纖、PET-纖與 PMIA-漿耐熱性能有所差異，

5、PPTA-纖、POD-纖熱穩(wěn)定性相對(duì)較高，PMIA-纖、PSA-纖、PMIA-漿次之，PET-纖熱穩(wěn)定性最差。
　　采用五種不同短切纖維分別單獨(dú)與 PMIA-漿混雜，制備單組分短切纖維混雜纖維紙。結(jié)果表明，在最佳熱壓工藝條件下，PPTA-紙抗張指數(shù)為212.6N·m·g-1約為Nomex T410紙（111.1N·m·g-1）的兩倍；PMIA-紙、POD-紙抗張指數(shù)在95~100N·m·g-1之間略遜于Nomex T410紙；PS

6、A-紙、PET-紙抗張指數(shù)在80~90N·m·g-1之間相對(duì)較差。PMIA-紙、PPTA-紙、POD-紙、PSA-紙耐壓強(qiáng)度在14～17.0kV·mm-1之間，PET-紙相對(duì)較高為22.0kV·mm-1，但仍與Nomex T410紙（27.0kV·mm-1）存在較大差距。高溫?zé)釅簵l件有利于紙張結(jié)晶性能的改善。PMIA-紙，PPTA-紙，POD-紙，PSA-紙耐熱性能相近，PET-紙耐熱性能較差，但仍具有穩(wěn)定的耐熱性能。
　　PPT

7、A-纖、POD-纖、PSA-纖、PET-纖與 PMIA-纖以一定配比混合后與PMIA-漿混雜，制備雙組分短切纖維混雜纖維紙。結(jié)果表明，在最佳短切纖維配比與熱壓工藝條件下，PPTA/PMIA-紙抗張指數(shù)為130.4N·m·g-1，優(yōu)于Nomex T410紙；耐壓強(qiáng)度為26.0kV·mm-1，與Nomex T410紙基本無(wú)異。POD/PMIA-紙、PSA/PMIA-紙、PET/PMIA-紙綜合性能與Nomex T410紙相差較大。高結(jié)晶度本

8、體組分纖維有利于不同短切纖維配比紙張結(jié)晶度的改善。自制混雜纖維紙具有相對(duì)穩(wěn)定的耐熱性能，其中PPTA/PMIA-紙、POD/PMIA-紙、PSA/PMIA-紙耐熱性能相近，而PET/PMIA-紙耐熱性能相對(duì)較差。由此看來(lái)，PPTA-纖可以有效地提升紙基復(fù)合材料各項(xiàng)性能，對(duì)位結(jié)構(gòu)及高強(qiáng)度性能形成了其成紙優(yōu)勢(shì)；PET-纖可以有效地提升紙基復(fù)合材料電學(xué)性能，對(duì)位結(jié)構(gòu)也起到了關(guān)鍵作用。
　　在此基礎(chǔ)上，嘗試選用對(duì)PMIA-紙力學(xué)性能有顯著