专利名称：：以热塑性纤维作黏合剂生产芳纶纸的制造方法
技术领域：
：本发明属于特种纸生产领域。技术背景目前，国内外公开的芳纶纸都是分别以聚间苯二甲酰间苯二胺纤维(Nomex)(见美国专利5667900、3756卯8)和聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(Kevkr)(见美国专利6942757、6319605)为原料，或用这两种纤维混杂纤维为原料制得(见美国专利6407017、6319605)。由于用上述原料做成的芳纶纸具有强度高、耐高温、耐腐蚀、电绝缘性能良好等优点，作为高温绝缘材料、蜂窝结构材料在电子、电器，航天、航空等领域得到广泛的应用。因此，受到各国研究人员的重视，并有大量的专利发表。在这些专利中，几乎都采用上述纤维做成的短纤维、浆粕、沉析纤维和低分子芳纶树脂凝胶造纸。其中，沉析纤维和低分子芳纶树脂凝胶主要起黏合剂的作用。然而，由于受上述纤维性能的限制(抗张强度小于3.2Gpa，模量小于90Gpa，极限氧指数小于30%,纤维的吸水率5-6%)芳纶纸的性能也受到制约。在抗燃、防水解、耐疲劳、耐紫外线方面还不理想。在争取达到更高强度方面也不尽人意。在中国专利(申请号为99114635.2)中,揭示了用聚对苯二甲酸乙二醇酯做黏合剂制造聚对苯二甲酰对苯二胺纤维纸的方法。虽在降低吸水率方面及降低生产成本方面取得了一定进展，但在阻燃、耐高温方面效果更差，纸的断裂伸长率低(2-3%)，不能满足做绝缘材料的需要。在中国专利(申请号为200510035261.8)中，揭示了一种用聚对苯二甲酰对苯二胺浆粕、沉析纤维生产聚对苯二甲酰对苯二胺纤维纸的方法，而且在造纸过程中引进了用聚对苯二甲酰对苯二胺的硫酸溶液对纸的表面进行处理的工艺，不仅使造纸工艺更复杂而且增加了环境污染。
发明内容以热塑性纤维作黏合剂生产芳纶纸的制造方法，该纤维纸含有芳纶纤维50-80重量份热塑性黏结纤维20-50重量份；芳纶纤维切成短纤维后，按0.06%重量浓度在水力疏解机中疏解制成浆液(A)，将热塑性黏结纤维按0.06%重量浓度在水力疏解机中疏解制成浆液(B);将浆液(A)、(B)按所述重量份加入到配浆釜中，加入适当常规分散剂和增稠剂调制得到纸浆，将配好后的浆液通用的造纸机上抄造成形，脱水，预干燥。预干燥后的纸坯从烘道中通过，并进一步在热扎机上热扎成型得到成品纸；烘道温度控制在热塑性黏结纤维熔点以上10-50°C，热扎辊温度控制在黏结纤维熔点以下30-5(TC;热扎辊的线压500-3000cN/cm。本发明釆用PPS(聚苯硫醚)等热塑性纤维做黏合剂，提高了纸的阻燃性能和耐水解性能、绝缘性能和机械强度。另外，抄纸时两种原纤化的纤维无序地交织在一起，经热压后，聚酯纤维熔融将芳纶纤维黏结在一起，从根本上解决了芳纶纤维和聚酯纤维黏结不良的问题。避免了在芳纶纤维和聚酯纤维在复合时需要使用其它的黏合剂，从而简化了制造工艺。在造纸过程中，不需要加入普通纸浆，水可循环使用，对环境的无污染；并可根据需要任意地加入其它的纤维和助剂，做成各种不同性能的复合纸。为了防止热塑性纤维在高压热扎过程中发生粘辊，采用先将毛坯纸在烘道中预热到黏结纤维的软化点以上,再在低于黏结纤维的软化点以下进行高压热扎。具体实施方式下面结合实施例对本发明的工艺作进一步的详述。实施例1芳杂环改性芳纶纤维/聚苯硫醚纤维复合纸的配比为芳杂环改性芳纶纤维(5-6mm)60重量份聚苯硫醚纤维(3-6mm)40重量份按0.2摩尔的对苯二胺、0.6摩尔的氯代对苯二胺、0.2摩尔的2-(4氨基苯基)-5(6)氨基苯基苯并咪唑、和1.01摩尔对苯二甲酰氯反应的比例，将上述反应物，在NMP/CaCl2溶剂体系中进行低温溶液聚合反应生成树脂溶液。然后直接用树脂溶液通过湿法纺丝制成原始纤维。喷丝板300孔，孔径0.08mm,纺速20米/分钟。原丝在氮气保护下，在350'C条件下进行热牵伸，最后短切成长度为5-6毫米的短纤维，纤度2.0D将上述短纤维按0.06%重量浓度在水力疏解机中疏解制成浆液(A)。同时，将PPS纤维按0.06%重量浓度在水力疏解机中疏解制浆液(B)。将浆液(A)、(B)按计算量加入到配浆釜中，同时在配浆釜中加入5份聚氧化乙烯和5份硅酸镁铝增稠剂以便使纤维在水中分散均匀，同时增加浆液的稠度，便于抄造成形。然后将配好后的浆液在通用的造纸机上抄造成形，脱水，予干燥。然后让予干燥后的纸坯从烘道中通过，烘道温度控制在黏结纤维熔点以上10-5(TC，并进一步在低于黏结纤维熔点以下30-5(TC的热扎机上热扎成型。热扎辊温度控制在260-8(TC;热扎辊线压力控制在1000N/cm左右。所得到的纸的密度为60-70g/m抗张强度大于3.5KM/m(MD),LOI(。/q)大于45。实施例2本实施例2中，聚对苯二甲酰对苯二胺纤维/聚苯硫醚纤维复合纸的配比为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(5-6mm)60重量份聚苯硫醚纤维(3-6mm)40重量份所用聚苯硫醚纤维同例1。所用聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的制法是按1.0摩尔对苯二胺、和1.01摩尔对苯二甲酰氯的比例，将上述反应物，在NMP/CaCl2溶剂体系中进行低温溶液聚合反应生成树脂。然后然后将树脂溶解在浓硫酸中制成溶致液晶，再经干喷/湿纺制得的原始纤维。喷丝板1000孔，孔径0.07mm，纺速300米/分钟。原丝在氮气保护下，在35(TC条件下进行热牵伸，最后短切成长度为5-6毫米的短纤维。为了增加芳杂环纤维与聚苯硫醚纤维的相容性，使用前需要用偶联剂KH-550对聚对苯二甲酰对苯二胺纤维进行表面处理。生产复合纸时，先分别将.聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚苯硫醚纤维按0.06%重量浓度在水力疏解机中疏解制成浆液(A)和(B)，并分别加入到配浆釜中。然后按实施例1所述的方法加入表面活性和增稠剂。复合纸的制备方法与实施例1相同，热扎辊线压力控制在300N/cm左右。所得到的纸的密度为60-70g/m2，抗张强度为3.5KM/m(MD)，LOI(。/。)大于35。实施例3本实施例3中，聚间苯二甲酰间苯二胺纤维/聚苯硫醚纤维复合纸的配比为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维(3-6mm)80重量份聚苯硫醚纤维(3-6mm)20重量份所用聚苯硫醚纤维同例1。所用聚间苯二甲酰间苯二胺纤维为市购产品。为了增加聚间苯二甲酰间苯二胺纤维与聚苯硫醚纤维的相容性，聚间苯二甲酰间苯二胺纤维需要用KH-550进行表面处理。生产复合纸时，先分别将聚间苯二甲酰间苯二胺纤维和聚苯硫醚纤维按0.06%重量浓度在水力疏解机中疏解制成浆液(A)和(B)，并分别加入到配浆釜中。然后按实施例1所述的方法加入表面活性和增稠剂。复合纸的制备方法与实施例1相同，热扎辊线压力控制在2000N/cm左右。所得到的纸的密度为60-70g/m2，抗张强度为3.5KM/m(MD)，LOI(%)=35。实施例4本实施例4中，Technora纤维/聚苯硫醚纤维复合纸的配比为Technora纤维(3-6mm)50重量份聚苯硫醚纤维(3-6mm)50重量份本发明使用的Technora纤维是日本帝人公司的产品。长度为5-6毫米的短纤维，纤度2.0D。复合纸的制备方法与实施例1相同，热扎辊线压力控制在3000N/cm左右。所得到的纸的密度为60-70g/m2，抗张强度3.5KM/m(MD),LOI(%)=30实施例5本实施例5中，芳杂环的高性能芳纶纤维/PET复合纸的配比为芳杂环改性芳纶纤维3-6mm)70重量份PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)纤维(3-6mm)30重量份复合纸的制备方法与实施例1相同。所得到的纸的密度为65-75g/m2，LOI(%)=30，纸的断裂伸长率高(大于35%),生产成本低,适合做H级绝缘材料使用.实施例6本实施例6中，芳杂环改性的芳纶纤维复合纸的配比为芳杂环改性的芳纶纤维5-6mm)70重量份聚苯硫醚纤维纤维(4-6mm)25重量份膨胀石墨5重量份本发明使用的芳杂环改性的芳纶纤维长度为5-6毫米的短纤维，纤度1.5d。聚苯硫醚纤维纤维长度为4-6毫米的短纤维，纤度1.5d。复合纸的制备方法与实施例1相同。所得到的纸的密度为80-100g/m2，LOI(。/。)大于45，电阻率为O.lQ-cm实施例7本实施例7中，.聚间苯二甲酰间苯二纤维/PET复合纸的配比为聚间苯二甲酰间苯二纤维(3-6mm)65重量份聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维纤维(3-6mm)35重量份复合纸的制备方法与实施例l相同。所得到的纸的定量为65g/m2，LOI(0/o)=26实施例8本实施例8中，聚间苯二甲酰间苯二纤维/PA66复合纸的配比为聚间苯二甲酰间苯二纤维(3-6mm)65重量份PA66纤维(3-6mm)35重量份复合纸的制备方法与实施例l相同。所得到的纸的定量为50g/V，LOI(%)=27。聚芳酰胺苯并咪唑纤维的组成为2-(4氨基苯基)-5(6)氨基苯基苯并咪唑、对苯二胺、氯代对苯二胺、对苯二甲酰氯。芳纶III纤维的组成为2-(4氨基苯基)-5(6)氨基苯基苯并咪唑、对苯二胺、对苯二甲酰氯。Technom纤维的组成为3，4'-二氨基二苯醚、对苯二胺、对苯二甲酰氯。聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的组成为对苯二胺、对苯二甲酰氯。聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的组成为间苯二胺、间苯二甲酰氯。本发明使用的改性芳纶纤维的制法是按0.2摩尔的对苯二胺、0.4摩尔的氯代对苯二胺、0.4摩尔的2-(4氨基苯基)-5(6)氨基苯基苯并咪唑、和1.01摩尔对苯二甲酰氯反应的比例(摩尔比可以根据需要调节)，将上述反应物，在NMP/CaCl2溶剂体系中进行低温溶液聚合反应生成树脂溶液。然后直接用树脂溶液通过干喷/湿纺或湿法纺丝制成原始纤维。喷丝板300孔，孔径0.08mm,纺速20米/分钟。原丝在氮气保护下，在35(TC条件下进行热牵伸，最后短切成长度为3-6毫米的短纤维。纤维的性能指标如下抗张强度(Gpa)4.5-5.0断裂伸长(°/。)3-4抗张模量(GPa)140-148密度(g/cm3)1.34熔点rc)500吸潮率(％)(65%1111)3-4LOI(0/o)40-45需要提及的是，本树脂溶液是纸的优良表面处理剂。用这种处理剂进行表面处理过的纸具有更高的绝缘性能。本发明使用的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维是用对苯二胺和对苯二甲酰氯在丽P/CaCl2溶剂体系中进行低温溶液聚合反应制成树脂，然后将树脂溶解在浓硫酸中制成液晶溶液，再经干喷/湿纺制得的原始纤维。该纤维经热牵伸、短切成长度为2—8毫米的短纤后供制造复合纤维纸使用。聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的性能如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>本发明使用的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维是美国杜帮公司和日本帝人公司生产的Nomex和Teijinconex短纤维。长度3-8mm，单丝纤度l-3.8D。其化学组成为间苯二胺和间苯二甲酰氯的产物。.聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的性能如下<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>LOI(%)24-28本发明使用的聚苯硫醚纤维，是用硫化钠与对二氯苯为原料生产的线性聚苯硫醚树脂;用熔融纺丝方法制成原丝，然后原丝经热牵伸、巻曲、短切得到的短纤维(长度2—8毫米)。纤维的性能指标如下<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>。本发明使用的PA66纤维为是神马集团生产的纤维。经切成5-6毫米的的短纤维使用，纤度1.5-2.0d.权利要求1、一种以热塑性纤维作黏合剂生产芳纶纸的制造方法，该纤维纸含有芳纶纤维50-80重量份热塑性黏结纤维50--20重量份；芳纶纤维切成短纤维后，按0.06％重量浓度在水力疏解机中疏解制成浆液(A)，将热塑性黏结纤维按0.06％重量浓度在水力疏解机中疏解制成浆液(B)；将浆液(A)、(B)按所述重量份加入到配浆釜中，加入适当的常规分散剂和增稠剂调制得到纸浆，将配好后的纸浆在通用的造纸机上抄造成形，脱水，预干燥；预干燥后的纸坯从烘道中通过，并进一步在热扎机上热扎成型得到成品纸；烘道温度控制在热塑性黏结纤维熔点以上10-50℃，热扎辊温度控制在黏结纤维熔点以下30-50℃；热扎辊的线压500-3000cN/cm。2、根据权利要求1所述之以热塑性纤维作黏合剂生产芳纶纸的制造方法，其特征在于，所述芳纶纤维包括聚芳酰胺苯并咪唑纤维、芳纶ni纤维、聚间苯二甲酰间苯二纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、Technom纤维。3、根据权利要求1所述之以热塑性纤维作黏合剂生产芳纶纸的制造方法,其特征在于，所述热塑性黏结纤维包括聚苯硫醚纤维纤维、聚酯纤维、PA66纤维。4、根据权利要求1所述之以热塑性纤维作黏合剂生产芳纶纸的制造方法，其特征在于，为了防止热塑性纤维在高压热扎过程中发生粘辊，釆用先将毛坯纸在烘道中预热到黏结纤维的软化点以上，再在低于黏结纤维的软化点以下进行高压热扎。5、根据权利要求2所述之以热塑性纤维作黏合剂生产芳纶纸的制造方法，其特征在于，所述聚芳酰胺苯并咪唑纤维的组成为2-(4氨基苯基)-5(6)氨基苯基苯并咪唑、对苯二胺、氯代对苯二胺、对苯二甲酰氯；芳纶III纤维的组成为2-(4氨基苯基)-5(6)氨基苯基苯并咪唑、对苯二胺、对苯二甲酰氯；Technora纤维的组成为3，4'-二氨基二苯醚、对苯二胺、对苯二甲酰氯；聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的组成为对苯二胺、对苯二甲酰氯；聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的组成为间苯二胺、间苯二甲酰氯。全文摘要本发明公开了一种以热塑性纤维作黏合剂生产芳纶纸的制造方法，该纤维纸含有芳纶纤维50-80重量份，热塑性黏结纤维20-50重量份；芳纶纤维和热塑性黏结纤维均按0.06％重量浓度分别在水力疏解机中疏解制成浆液(A)和浆液(B)；将浆液(A)、(B)按计算量加入到配浆釜中，将配好后的浆液在通用的造纸机上抄造成形，脱水，预干燥。预干燥后的纸坯从烘道中通过，并进一步在热扎机上热扎成型得到成品纸；烘道温度控制在热塑性黏结纤维熔点以上10-50℃，热扎辊温度控制在黏结纤维熔点以下30-50℃；由于PPS纤维是热熔性黏结作用，本发明方法造纸不需要另加黏结剂，且简化了生产工艺，防止了污染，提高了纸的阻燃性能。文档编号D21H13/00GK101165269SQ20061002208公开日2008年4月23日申请日期2006年10月20日优先权日2006年10月20日发明者刘文良,潘育英,蔡兴明申请人:四川华通特种工程塑料研究中心有限公司