分層復(fù)合芳綸纖維紙及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于造紙技術(shù)領(lǐng)域，涉及芳綸纖維造紙技術(shù)，具體涉及特種合成纖維紙制紙技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]芳綸纖維紙是芳綸復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈中最為關(guān)鍵的一環(huán)，是一種耐高溫合成纖維紙，通常由芳綸短切纖維和芳綸沉析纖維混合均勻后，在紙機上網(wǎng)成型抄造成紙，再經(jīng)高溫壓光成型，因其具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、阻燃性、化學(xué)穩(wěn)定性和絕緣性等性能，而且其質(zhì)量輕，機械特性突出，可作為結(jié)構(gòu)材料、電機馬達(dá)等的片型絕緣材料、隔熱材料、包裝材料、蜂窩材料等，廣泛的用于航空航天、電子交通等行業(yè)。
[0003]在芳綸造紙技術(shù)領(lǐng)域，眾所周知，芳綸短切纖維提供紙張的機械強度性能，而芳綸沉析纖維提供紙張的絕緣性能，并作為纖維之間的粘結(jié)材料，如果兩種纖維的抄造配比不合理，紙張的機械強度以及紙張的電介質(zhì)強度都不能滿足產(chǎn)品要求。
[0004]專利號為N0.93106746.4的中國發(fā)明專利提供了一種“制備高透氣度的強力芳族聚酰胺紙的方法”，該方法采用45-97%的對位芳綸短纖維、3-30%的間位芳綸漿柏和0-35%的石英纖維，制備一種適用于印刷電路板基材的芳綸紙，紙張(249°C )在加熱不外加壓力下加熱12-100秒，得到具有改善抗張強度和提高透氣度的紙。
[0005]專利號為N0.97102466.9的中國發(fā)明專利提出了一種“全芳族聚酰胺纖維片”，這種絕緣性和在高溫和/或高濕度下具有優(yōu)異尺寸穩(wěn)定性的全芳族聚酰胺短纖維網(wǎng)，包括:70% -96%短纖維網(wǎng)和4-30%參入到該短纖維網(wǎng)中的粘合劑。
[0006]專利申請?zhí)枮镹0.200610043659.0的中國發(fā)明專利提出了“一種間位芳綸紙及其制備方法”，該方法為純間位芳綸纖維紙，采用5-95%的間位芳綸短切纖維和95-5%的間位芳綸沉析纖維兩種漿料混合抄造熱壓成型。將在原料制造階段解決了纖維分散問題，摒棄了原料分散對輔助化學(xué)原料的依賴性，生產(chǎn)的芳綸紙的勻度、機械強度、耐熱性能和介電性能更好，用于電工絕緣、航空航天、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域。
[0007]上述相關(guān)專利技術(shù)，無論是采用對位芳綸纖維，或者是采用間位芳綸纖維制備芳綸紙，其制備方法均是采用多種纖維或膠黏劑共同混合后進(jìn)行單層抄造成型。芳綸單層成型制造過程中，成型勻度較好控制，但當(dāng)抄造高定量的紙張時，其勻度較難把控。
[0008]專利號為N0.200710017244.0的中國發(fā)明專利提出了 “一種多比例分層復(fù)合抄造的的芳綸紙及其制備方法”，該方法采用分層復(fù)合抄造的方式，包含面層、芯層以及底層，芳綸紙的面層和底層富含沉析纖維，芯層富含短切纖維，這樣濕法抄造復(fù)合成型。該專利采用多層濕法抄造，再復(fù)合成型，有效的改善了紙張的機械強度和絕緣性能，但面層和底層由于沉析纖維含量高，致密性高，導(dǎo)致透氣性差，紙樣比表面積下降，在壓光成型過程中還容易存在起泡、粘輥等不利于加工的現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，即在制備芳綸纖維紙中改善紙張力學(xué)性能和絕緣性能時，壓光成型過程中容易起泡、粘輥等問題，其紙樣透氣性差，表面吸附能力下降，本發(fā)明的目的在于提供一種制備方法簡單、性能優(yōu)異、易于熱壓成形的多比例分層復(fù)合抄造的芳綸纖維紙，其具有較高的力學(xué)性能的同時又有較好的絕緣性能，透氣性和比表面積。
[0010]本發(fā)明的另一目的在于提供上述芳綸纖維紙的制備方法。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種分層復(fù)合芳綸纖維紙，包括面層、芯層和底層，所述面層和底層分別由下述材料制成:
[0012]芳綸短切纖維: 60-90重量份，
[0013]芳綸沉析纖維: 10-40重量份；
[0014]所述芯層由下述材料制成:
[0015]芳綸短切纖維: 5-40重量份，
[0016]芳纟侖沉析纖維: 60-95重量份；
[0017]其中，所述芳綸短切纖維是長度為6-10mm、細(xì)度為1_3旦的間位芳綸纖維或?qū)ξ环季]纖維；所述芳綸沉析纖維是無規(guī)則的纖維狀或薄膜狀碎片的間位芳綸纖維；
[0018]所述面層和底層占整個紙張重量的40-80%，面層和底層各占一半，芯層占整個紙張重量的20-60%。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制備上述的分層復(fù)合芳綸紙的方法，包括以下步驟:
[0020](I)將長度為6-10mm、細(xì)度為1_3旦的芳綸短切纖維在水中分散疏解，制成質(zhì)量濃度為0.3-0.8%的芳綸短切纖維漿料；
[0021](2)將芳綸沉析纖維在水中分散疏解，盤磨直至叩解度為50-650SR，制成質(zhì)量濃度為1-2%的芳綸沉析纖維漿料；
[0022](3)按芯層比例將芳綸短切纖維和芳綸沉析纖維進(jìn)行混合，抄紙上網(wǎng)成型得到芯層；按面層和底層比例將芳綸短切纖維和沉析纖維進(jìn)行混合，抄紙上網(wǎng)成型分別得到面層和底層；
[0023](4)按照從上至下的順序依次將成型的面層、芯層和底層復(fù)合，將復(fù)合后的紙張脫水，在溫度為240-300°C，壓力為l-6Mpa，軋速為3_30m/min下經(jīng)高溫壓光成型，獲得分層復(fù)合芳綸紙。
[0024]本發(fā)明所述的芳綸纖維為間位芳綸纖維或?qū)ξ环季]纖維；芳綸沉析纖維為細(xì)小、無規(guī)則的纖維狀或薄膜狀碎片的聚間苯二甲酰間苯二胺，其厚度可達(dá)微米級。
[0025]本發(fā)明采用兩次高溫壓光工藝對紙張進(jìn)行壓光成型。芳綸沉析纖維在高溫高壓下發(fā)生軟化，并與短切纖維發(fā)生粘接，同時多層復(fù)合紙層與層間也能夠形成良好的粘接，從而使紙張具有較高的物理性能。芯層具有高漿柏含量且在壓光成型中密度得以提高，從而為復(fù)合紙?zhí)峁┝溯^好的絕緣性能。
[0026]按照本發(fā)明的制備方法得到的分層復(fù)合芳綸纖維紙，包括面層、芯層和底層。其中，芳綸紙面層和底層富含短切纖維，提供了紙張的機械強度性能、透氣性以及較高的比表面積，芯層富含沉析纖維，提供了紙張的絕緣性能。各層采用同樣的濕法抄造，復(fù)合成紙并熱軋后的界面粘結(jié)狀態(tài)良好，不會分層。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明分層復(fù)合芳綸紙張的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]其中，I面層，2是芯層，3是底層。
【具體實施方式】
[0029]以下實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但是本發(fā)明的實施方式并不限于以下具體實施例。
[0030]1313芳綸短切纖維:東莞市燦森新材料有限公司
[0031]1414芳綸短切纖維:日本帝人公司生產(chǎn)
[0032]1313芳綸沉析纖維:東莞市燦森新材料有限公司
[0033]【實施例1】本發(fā)明分層復(fù)合芳綸纖維紙的比例配置及其制備方法
[0034]比例配置如下所示:
[0035]面層和底層:
[0036]1313芳綸短切纖維(6mm)75重量份
[0037]1313芳綸沉析纖維25重量份
[0038]芯層:
[0039]1313芳綸短切纖維(6mm)25重量份
[0040]1313芳綸沉析纖維75重量份
[0041]制備方法:
[0042]首先將芳綸短切纖維長度為6mm，細(xì)度為1.5旦的芳綸短切纖維，即聚間苯二甲酰間苯二胺纖維在水中分散疏解成漿料，制成質(zhì)量濃度為0.3%的芳綸短切纖維漿料；再將芳綸沉析纖維在水中分散疏解，盤磨直至叩解度為500SR，制成質(zhì)量濃度為I %的芳綸沉析纖維漿料；再按上述芯層比例將1313芳綸短切纖維和1313芳綸沉析纖維進(jìn)行混合，用普通的抄紙方式上網(wǎng)成型得到芯層；按上述面層和底層比例將1313芳綸短切纖維和1313芳綸沉析纖維進(jìn)行混合，用普通的抄紙方式上網(wǎng)成型得到面層和底層；將成型的面層、芯層和底層按照從上至下的順序依次復(fù)合。
[0043]其中，面層和底層占整個紙張重量的80%，芯層占整個紙張重量的20%;將復(fù)合后的紙張經(jīng)真空箱、濕壓榨進(jìn)一步脫去水分，再經(jīng)過紙機干燥部，脫去大部分水分。
[0044]上述芳纟侖紙在290°C、4Mpa，乳速為15m/min下高溫壓光成型即可。所成型紙張的物理性能如下:
[0045]定量:41g/Hl2
[0046]厚度:0.050mm
[0047]抗拉伸強度35N/cm
[0048]介電強度16KV/mm
[0049]【實施例2】本發(fā)明分層復(fù)合芳綸紙的比例配置及其制備方法
[0050]面層和底層:
[0051]1414芳綸短切纖維(6mm)75重量份
[0052]1313芳綸沉析纖維25重量份
[0053]芯層:
[0054]1414芳綸短切纖維(6mm)25重量份
[0055]1313芳綸沉析纖維75重量份
[0056]本實施例采用芳綸1414短切纖維代替1313短切纖維，所成型紙張的物理性能如下:
[0057]定量:41g/Hl2
[0058]厚度:0.050mm
[0059]抗拉伸強度45N/cm
[0060]介電強度20KV/mm
[0061]【實施例3】本發(fā)明分層復(fù)合芳綸紙的比例配置及其制備方法
[0062]面層和底層:
[0063]1313芳綸短切纖維(6mm)80重量份
[0064]1313芳綸沉析纖維20重量份
[0065]芯層:
[0066]1313芳綸短切纖維(6mm)20重量份
[0067]1313芳綸沉析纖維80重量份
[0068]制備方法:
[0069]首先將芳綸短切纖維長度為6mm，細(xì)度為2.0旦的芳綸短切纖維即聚間苯二甲酰間苯二胺纖維在水中分散疏解成漿料，制成質(zhì)量濃度為0.5%的芳綸短切纖維漿料；再將芳綸沉析纖維在水中分散疏解，盤磨直至叩解度為550SR，制成質(zhì)量濃度為1.5%的芳綸沉析纖維漿料；再按上述芯層比例將1313芳綸短切纖維和1313芳綸沉析纖維進(jìn)行混合，用普通的抄紙方式上網(wǎng)成型得到芯層；按上述面層和底層比例將1313芳綸短切纖維和1313芳綸沉析纖維進(jìn)行混合，用普通的抄紙方式上網(wǎng)成型得到面層和底層，將成型的面層、芯層和底層按照從上至下的順序依次復(fù)合。
[0070]其中，面層和底層占整個紙張重量的60%，芯層占整個紙張重量的40%;將復(fù)合后的紙張經(jīng)真空箱、濕壓榨進(jìn)一步脫去水分，再經(jīng)過紙機干燥部，脫去大部分水分。
[0071]上述芳綸紙在270°C、5Mpa，軋速為20m/min下高溫壓光成型即可。所成型紙張的物理性能如下:
[0072]定量:41
[0073]厚度:0.051mm
[0074]抗拉伸強度40N