本發(fā)明屬于高分子紙領(lǐng)域，特別涉及一種芳綸復(fù)合紙及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，高性能纖維紙的研究和應(yīng)用得到廣泛的關(guān)注。由芳綸纖維通過(guò)造紙工藝制備的的芳綸紙具有優(yōu)異的介電性能、耐酸堿腐蝕性、機(jī)械性能和電絕緣性，是一類非常重要的高性能聚合物紙基材料，被應(yīng)用于航空航天、軌道交通、電氣絕緣等領(lǐng)域。

2、芳綸紙基材料通常是由芳綸短切纖維和漿粕經(jīng)抄紙工藝抄造而成。對(duì)位芳綸熔融溫度高于其分解溫度，且不溶于常規(guī)有機(jī)溶劑，增大了對(duì)位芳綸漿粕制備的復(fù)雜性。另外，芳綸漿粕纖維自身形態(tài)挺硬，導(dǎo)致其與短切纖維的界面粘附性較差，因此制備的復(fù)合芳綸紙內(nèi)部結(jié)合疏松，機(jī)械強(qiáng)度不能滿足使用需求。隨著電氣設(shè)備的小型化和大功率化，對(duì)高性能芳綸紙基材料的耐溫等級(jí)和機(jī)械強(qiáng)度提出更高的要求。

3、中國(guó)發(fā)明專利cn111485446a公布了一種增強(qiáng)型芳綸紙及其制備方法。所述方法是先制備傳統(tǒng)的短切纖維和漿粕或沉析纖維復(fù)合抄造間位或?qū)ξ环季]紙，再采用壓縮空氣控制雙面擠壓涂布機(jī)進(jìn)行對(duì)位芳綸納米纖維分散液對(duì)芳綸原紙施膠處理，顯著增加成紙均勻度，提高了芳綸紙的紙張均勻度、介電性能和機(jī)械強(qiáng)度等。一方面，該方法中芳綸納米纖維的制備時(shí)間較長(zhǎng)，制備工序復(fù)雜不適合大規(guī)模生產(chǎn)，另一方面，芳綸納米纖維分散液對(duì)芳綸原紙進(jìn)行的施膠處理能增加成紙勻度，但不可避免的對(duì)紙張柔性產(chǎn)生不利影響，紙張耐熱性能也達(dá)不到特殊要求。

4、中國(guó)發(fā)明專利cn102953289b公開(kāi)了一種聚酰亞胺樹(shù)脂增強(qiáng)間位芳綸紙的制備方法。所述方法是先采用間位芳綸沉析纖維和間位芳綸短切纖維用紙機(jī)抄造成型，干燥得到的原紙?jiān)儆镁埘啺窐?shù)脂浸漬后經(jīng)過(guò)熱壓機(jī)熱壓得到間位芳綸紙，提高了間位芳綸紙的強(qiáng)度、可抄造性。但是這種直接將芳綸原紙?jiān)诰埘啺窐?shù)脂中浸漬的方法可能會(huì)使得紙張的脆性增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種芳綸復(fù)合紙及其制備方法和應(yīng)用。

2、本發(fā)明提供一種芳綸復(fù)合紙的制備方法，包括：

3、(1)將芳綸短切纖維、沉析纖維、水混合，加入分散劑，混合，得到混合漿液；所述沉析纖維為聚酰胺酸和/或聚芳酯沉析纖維；

4、(2)將混合漿液進(jìn)行抄造成形，脫水、干燥，得到芳綸復(fù)合原紙；

5、(3)將芳綸復(fù)合原紙進(jìn)行熱壓，得到芳綸復(fù)合紙。

6、優(yōu)選地，所述步驟(1)中沉析纖維的平均長(zhǎng)度為1-3mm，比表面積為35-45m2/g。

7、優(yōu)選地，所述步驟(1)中聚芳酯的重均分子量為2×104～35×104g/mol。

8、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述聚芳酯的重均分子量為3×104～35×104g/mol。

9、優(yōu)選地，所述步驟(1)中沉析纖維為采用聚酰胺酸溶液或聚芳酯溶液制備沉析纖維。

10、優(yōu)選地，所述沉析纖維制備包括：將聚酰胺酸溶液或聚芳酯溶液注入攪拌的凝固浴中，經(jīng)過(guò)剪切得到聚酰胺酸或聚芳酯懸浮體系，水洗、干燥后得到聚酰胺酸或聚芳酯沉析纖維。

11、優(yōu)選地，所述采用聚酰胺酸溶液制備沉析纖維，其中聚酰胺酸溶液固含量為2～7wt％；凝固浴包括溶劑和非溶劑；其中溶劑為n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、n-乙基吡咯烷酮溶劑中的一種或幾種；非溶劑為水或者乙醇；

12、所述溶劑和非溶劑的質(zhì)量比為3:7～7:3；

13、所述攪拌速率為500-2000rmp。

14、優(yōu)選地，所述采用聚芳酯溶液制備沉析纖維，其中聚芳酯溶液固含量為2～5％；凝固浴包括溶劑和非溶劑；其中溶劑為二氯苯、氯苯、三氯乙烷、四氯乙烷、氯甲苯、苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿中的一種或幾種；非溶劑為環(huán)己烷或者乙醇；

15、所述溶劑和非溶劑的質(zhì)量比為3:7～7:3；攪拌速率為500-2000rmp。

16、優(yōu)選地，所述步驟(1)中芳綸短切纖維為對(duì)位或間位芳綸短切纖維；其中短切纖維長(zhǎng)度為3～9mm，直徑為10～15μm；

17、優(yōu)選地，所述分散劑包括聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺中的至少一種。

18、優(yōu)選地，所述步驟(1)中芳綸短切纖維和沉析纖維的質(zhì)量比為2:8～5:5，分散劑加入量占絕干芳綸短切纖維和沉析纖維總質(zhì)量的0.3～2％。

19、優(yōu)選地，所述步驟(1)中混合漿液質(zhì)量百分濃度為0.1～3％(也即沉析纖維、分散劑、芳綸短切纖維的和占水的質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

20、優(yōu)選地，所述步驟(2)中干燥溫度為80-100℃，時(shí)間為5-15min。

21、優(yōu)選地，步驟(2)中將混合漿液放于紙頁(yè)成型器中抄造成形，脫水、干燥后得到芳綸復(fù)合原紙。

22、優(yōu)選地，所述步驟(3)中熱壓溫度為150～300℃，時(shí)間為5-20min，熱壓壓力為5～15mpa。

23、本發(fā)明提供一種所述芳綸復(fù)合紙?jiān)谀透邷亟^緣材料中的應(yīng)用。

24、本發(fā)明將芳綸短切纖維與聚酰胺酸溶液或聚芳酯溶液制備的沉析纖維先通過(guò)復(fù)合抄造，再經(jīng)高溫?zé)釅禾幚矶伞?/p>

25、有益效果

26、本發(fā)明以芳綸短切纖維和聚酰胺酸溶液或聚芳酯溶液制備的沉析纖維進(jìn)行抄造制備芳綸符合紙。在紙張結(jié)構(gòu)中，芳綸短切纖維為支撐骨架結(jié)構(gòu)，利用高性能的聚酰胺酸和聚芳酯沉析纖維作為增強(qiáng)和粘結(jié)劑，通過(guò)熱壓工藝，可以有效地提高芳綸纖維紙的強(qiáng)度和耐熱性能以滿足更高端產(chǎn)品使用需求。

27、本發(fā)明的芳綸復(fù)合紙具有耐高溫、耐高壓的優(yōu)點(diǎn)，此外，本發(fā)明在制備過(guò)程中不使用膠黏劑，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低，發(fā)明的芳綸復(fù)合紙可在250℃的高溫環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間工作，可用作制備耐高溫絕緣材料。

技術(shù)特征：

1.一種芳綸復(fù)合紙的制備方法，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中沉析纖維的平均長(zhǎng)度為1-3mm，比表面積為35-45m2/g。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中沉析纖維為采用聚酰胺酸溶液或聚芳酯溶液制備沉析纖維。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述制備方法，其特征在于，所述沉析纖維制備包括：將聚酰胺酸溶液或聚芳酯溶液注入攪拌的凝固浴中，得到聚酰胺酸或聚芳酯懸浮體系，水洗、干燥后得到聚酰胺酸或聚芳酯沉析纖維。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述制備方法，其特征在于，所述采用聚酰胺酸溶液制備沉析纖維，其中聚酰胺酸溶液固含量為2～7wt％；凝固浴包括溶劑和非溶劑；其中溶劑為n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、n-乙基吡咯烷酮溶劑中的一種或幾種；非溶劑為水或者乙醇；

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述制備方法，其特征在于，所述采用聚芳酯溶液制備沉析纖維，其中聚芳酯溶液固含量為2～5％；凝固浴包括溶劑和非溶劑；其中溶劑為二氯苯、氯苯、三氯乙烷、四氯乙烷、氯甲苯、苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿中的一種或幾種；非溶劑為環(huán)己烷或者乙醇；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中芳綸短切纖維為對(duì)位或間位芳綸短切纖維；其中短切纖維長(zhǎng)度為3～9mm，直徑為10～15μm；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中芳綸短切纖維和沉析纖維的質(zhì)量比為2:8～5:5，分散劑加入量占絕干芳綸短切纖維和沉析纖維總質(zhì)量的0.3～2％；混合漿液質(zhì)量百分濃度為0.1～3％。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中干燥溫度為80-100℃，時(shí)間為5-15min；

10.一種權(quán)利要求1所述芳綸復(fù)合紙?jiān)谀透邷亟^緣材料中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種芳綸復(fù)合紙及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明的芳綸復(fù)合紙具有耐高溫、耐高壓的優(yōu)點(diǎn)，此外，本發(fā)明在制備過(guò)程中不使用膠黏劑，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低，發(fā)明的芳綸復(fù)合紙可在250℃的高溫環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間工作，可用作制備耐高溫絕緣材料。

技術(shù)研發(fā)人員：李娜,曹煜彤,于俊榮,宋書(shū)賓,胡祖明,王彥
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21