专利名称：一种间位芳纶纸及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种间位芳纶纸及制备方法，属合成纤维纸制造技术领域。
背景技术：
1、申请号200410026569.1发明专利申请提供了一种芳纶酰胺纸的制备方法，包括下述步骤在水中加入20-90％的芳纶短纤维或聚对苯撑苯并二噁唑纤维、0-40％芳纶原纤化纤维或聚对苯撑苯并二噁唑原纤化纤维、1-80％的芳纶浆粕及分散助剂、原料分散后得到浆料；浆料上网成形；脱水、压榨、干燥；热压成型；上述各组份的比例为重量百分比。该发明可有效解决芳纶纸制造工艺中关键技术问题，使其工艺更为合理，可有效提高芳纶纸的匀度以及纸张的抗张强度、撕裂强度、撕裂度、耐磨性等机械性能并具有良好的弹性和柔韧性。
2、申请号200410037774.8发明专利申请提供了一种碳纤维芳纶纤维合成纸及湿法抄造技术，涉及一种以碳纤维和芳纶纤维为结构纤维、辅以粘接纤维制成的合成纤维纸；该合成纤维纸具有轻质、柔软、高强度、高比模量、耐高温、耐疲劳、抗化学腐蚀、良好的导电性和导热性、低热膨胀系数、生物相容性好等优异特性，可被广泛用于机电、航空等高技术领域；该发明还提供了该种合成纤维纸的湿法制备方法。
3、申请号99125156.3发明专利申请提供了一种完全芳族聚酰胺纤维合成纸片技术，其含有70-96％重量的芳族聚酰胺短纤维组分和4-30％重量的粘合剂组分，即一种树脂粘合剂和/或耐热纤条体，该芳族聚酰胺短纤维组分包括30％重量或更高的对位型芳族聚酰胺短纤维，且每一根具有两个或更多相互隔开的环形凸起的最大直径R与短纤维无环形凸起部分最小直径r的平均比值R/r是1.1或更大。
4、申请号00810718.1发明专利申请提供了一种全芳族聚酰胺纤维纸和从它制得的层压板材技术，它由通过液晶纺丝所形成的全芳族聚酰胺纤维组成。该纤维纸能用作电路的基板的基础材料，和它能够在高湿度下显示出高的电绝缘可靠性，优异的后加热尺寸稳定性和高的耐热性。
5、专利号93106746.4发明专利申请提供了一种制备高透气度的强力芳族聚酰胺纸的方法技术，通过对由聚(对苯二甲酰对苯二胺)短纤维和聚(间苯二甲酰间苯二胺)沉析纤维组成的压光纸进行热处理，对纸强加热时，不加压力，在至少为249℃温度下加热12-100秒，从而得到了具有改善的抗张强度和提高透气度的纸。
上述相关已有技术专利基本上都采用对位芳纶纤维作芳纶纸的制备原料，这种原料的芳纶纸产品在高温、高湿条件下的尺寸稳定性和绝缘性较好，但是由于对位芳纶的断裂伸长率仅为2.5％左右，而且对位芳纶对称性定向程度和结晶度比间位芳纶高，分子内旋困难，难形成氢键作用，正因为上述弱点，以上几种方法制备的芳纶纸力学性能较差，难以应用于更为广泛的绝缘材料领域；此外，现有技术制备芳纶纸在原料制备过程中存在一个明显问题，即芳纶纤维在水中的分散问题，因为芳纶酰胺的分子是刚性结构，而且对位芳纶表面表现出更大的化学惰性，因而在水中难以分散，而制造高强度的芳纶纸，芳纶短纤维必须有足够的长度，这使芳纶纤维在水中很容易絮聚，成纸匀度差，影响纸张质量，给纸机抄造带来一定困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够在原料方面和分散及压光技术方面克服已有技术不足的间位芳纶纸及其制备方法。
一种间位芳纶纸制备方法，采用纯间位芳纶纤维制成间位芳纶纸，步骤如下(1)、在水中加入5-95％(重量百分比)的间位芳纶短切纤维经分散设备分散后制成浆料，在水中加入5-95％(重量百分比)的间位芳纶沉析纤维经分散设备分散后制成浆料，上述两种分散后的浆料混合，得到混合浆料；(2)、浆料上网成形；(3)、压榨、干燥；(4)、高温压光成型。
间位芳纶纤维，即芳纶1313纤维，全称为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，是一种优良的耐高温纤维，具有良好的物理机械性能、化学稳定性、热稳定性、阻燃性、电绝缘性和耐辐射性，广泛应用于高温过滤材料、高温防护服、电气绝缘等领域；间位芳纶绝缘纸作为芳纶1313纤维的后加工产品，具有良好的机械性能和绝缘性能，是一种高附加值的特种纤维纸，该间位芳纶纸可作为耐高温绝缘材料用于电机、变压器制造等电工绝缘领域，也可作为蜂窝结构材料用于航空航天及高速列车等高科技领域；所述间位芳纶短切纤维为由连续间位芳纶长纤维切成的短段纤维，采用喷丝、热牵伸和切断工艺及设备，生产出具有良好的分散性和机械强度的芳纶短切纤维，能够解决间位芳纶短切纤维在流送系统中的絮聚问题；所述间位芳纶沉析纤维为经过沉析设备处理的外观类似于植物纤维纸浆的间位芳纶纤维，改变沉析设备的齿形状，将齿与齿的咬合线加工成接近直线，增强沉析设备对原料的剪切，改善其成形状态，生产出打浆度和纤维结合力都符合造纸要求的沉析纤维；所述间位芳纶短切纤维和间位芳纶沉析纤维在原料中的重量百分比可根据应用的材料领域来确定当制备绝缘能要求较高的纸，如果用于各类电机、变压器、电源用绝缘材料时，间位芳纶纤维优先重量百分比为40-60％；当制备透波材料用蜂窝材料，选用含量60％-80％的间位芳纶纤维；当制备结构材料用蜂窝材料、阻燃材料，选用70％-90％的间位芳纶纤维；当制备扬声器振膜，选用60％-90％的间位芳纶纤维；所述间位芳纶短切纤维经处理制成浆料，过程包括以下流程1)碎浆机碎解成品短切纤维开包后，投入水力碎浆机中，加入去离子水，进行中浓碎解，碎解浓度为2-4％；2)调配浆料浓度将碎解后的浆液用浆泵输送到调配浆池，加入去离子水，调配浆料浓度至1-1.5％；3)除砂器净化将调配好的浆料用浆泵输送到锥形除砂器进行净化，把比重较大的杂质除去；所述间位芳纶沉析纤维经处理制成浆料，过程包括以下流程1)碎浆机碎解成品沉析纤维开包后，投入水力碎浆机中，加入去离子水，进行高浓碎解，碎解浓度为5-8％；2)卸料浆池将碎解后的浆液用浆泵输送到卸料浆池，储存足量以便之后工序使用；3)打浆疏解卸料浆池中的浆料用浆泵输送到打浆疏解设备进行处理，使纤维达到良好的分丝帚化和疏解效果；4)调配浆料浓度将打浆疏解后的浆液放到调配浆池中，加入去离子水，调配浆料浓度至1-1.5％；5)除砂器净化将调配好的浆料用浆泵输送到锥形除砂器进行净化，把比重较大的杂质除去；所述浆料上网成形工序为上述两种浆料混合后稀释，经过压力筛筛选良浆上网成形；优选专用斜网成型器斜网成形技术；在提高车速的情况下，通过调节浆速和网速的比值为0.96-1.02之间，逐步完善纸张强度的纵横差；抄造芳纶纸这种长纤维纸，斜网纸机是最佳设备，斜网纸机的成型器是比较适合抄造间位芳纶纸的成型器；比较并确定不同定量下的上网浓度在0.01-0.05％；所述压榨、干燥工序如下1)压榨工序采用双辊双毯一道压榨脱水；2)所述干燥工序为复合干燥；首先采用非接触式远红外干燥器进行干燥，然后采用传统接触式烘缸干燥；干燥工序预涂纳米颗粒材料SPT-915S，采用门辊式涂布机和雾式喷涂技术进行表面涂布处理，使产品最终达到更强的耐温、抗电压和机械强度品质；所述高温压光成型工序中，高温压光工作温度为200-380℃，以100-350Kg/cm线压条件热压成型，利用芳纶浆粕将芳纶短切纤维粘结在一起，制得芳纶纸。
本发明的作用机理是芳纶纸主要由芳纶短切纤维与芳纶沉析纤维组成，短切纤维长度提供材料的机械性能，芳纶沉析纤维为轻而薄的膜状物，起到粘结的作用，在纸张成形后，通过加热加压等作用，使得熔点较短切纤维低的浆粕熔化，将短切纤维粘在一起。
相对于已有技术，本发明摒弃了现有其他技术中原料分散对辅助化学原料的依赖，将现有的分散问题解决在间位芳纶纤维原料制造阶段，不使用任何化学助剂就可以实现造纸浆料的均匀分散；不使用化学助剂，不仅消除了原料成本中分散剂的昂贵费用，更消除了白水回用过程中化学品积累导致的污水处理负担加大的问题，而且还解决了成纸含有分散剂分子影响耐温性的问题，成纸性能尤其是介质损耗因子等电气绝缘性能大大提高；本发明生产的芳纶纸能实现更好的匀度、机械强度、耐热性能和介电性能，能用于要求更高的电工绝缘、航空航天、交通运输等领域。
四
图1本发明一种间位芳纶纸及其制备方法主流程图；图2本发明一种间位芳纶纸及其制备方法具体实施流程图。
五具体实施例方式
下面结合附图给出本发明具体实施方案，进一步说明本发明技术解决方案，但本发明的实施方式并不限于以下具体实施方案。
本实施方式间位芳纶纸制备方法采用纯间位芳纶纤维制成间位芳纶纸，步骤参见图1、图2的制备方法流程图所示1、在水中加入5-95％(重量百分比)的间位芳纶短切纤维经分散设备分散后制成浆料，另外在水中加入5-95％(重量百分比)的间位芳纶沉析纤维经分散设备分散后制成浆料，上述两种分散后的浆料混合，得到混合浆料；上述间位芳纶短切纤维为由连续间位芳纶长纤维切成的短段纤维，相比普通芳纶短纤，具有易分散、高模量的特点，芳纶短切纤维纵横交错分布于纸页中，起着增强作用，使纸具有较高的机械强度和抗撕性能；在短切纤维性能改进方面，主要通过对纺丝工艺的改进，采用更加合理的喷丝、热牵伸及切断工艺和设备，使纤维的纤度、长度、模量等方面指标有所改善，生产出比较适合造纸的高模量芳纶短切纤维，具有良好的分散性和机械强度，解决了间位芳纶短切纤维在流送系统中的絮聚问题，为芳纶纸的抄造匀度和成纸强度的提高提供了根本保证；上述间位芳纶沉析纤维为经过特殊沉析设备处理的外观类似于植物纤维纸浆的间位芳纶纤维，可单独成纸，赋予纸页以纸的通性，提高纸页的绝缘性能；沉析纤维性能改进方面，通过对沉析纤维微观尺寸的研究，对沉析纤维生产设备进行改造，改变沉析设备的齿形状，将齿与齿的咬合线加工成接近直线，增强沉析设备对原料的剪切，改善了其成形状态，生产出打浆度和纤维结合力都符合造纸要求的沉析纤维，为提高抄纸过程中的湿纸强度和成纸介电性能提供了有力的保证；间位芳纶短切纤维经处理制成浆料，过程包括以下流程1)碎浆机碎解成品短切纤维开包后，投入水力碎浆机中，加入去离子水，进行中浓碎解，碎解浓度为2-4％；2)调配浆料浓度将碎解后的浆液用浆泵输送到调配浆池，加入去离子水，调配浆料浓度至1-1.5％；3)除砂器净化将调配好的浆料用浆泵输送到锥形除砂器进行净化，把比重较大的杂质除去；间位芳纶沉析纤维经处理制成浆料，过程包括以下流程
1)碎浆机碎解成品沉析纤维开包后，投入水力碎浆机中，加入去离子水，进行高浓碎解，碎解浓度为5-8％；2)卸料浆池将碎解后的浆液用浆泵输送到卸料浆池，储存足量以便之后工序使用；3)打浆疏解卸料浆池中的浆料用浆泵输送到打浆疏解设备进行处理，使纤维达到良好的分丝帚化和疏解效果；4)调配浆料浓度将打浆疏解后的浆液放到调配浆池中，加入去离子水，调配浆料浓度至1-1.5％；5)除砂器净化将调配好的浆料用浆泵输送到锥形除砂器进行净化，把比重较大的杂质除去；2、浆料上网成形两种经过混合的浆料用水稀释，用压力筛进行筛选，保留良浆上网；上网成形工序优选专用斜网成型器斜网成形技术；在提高车速的情况下，通过调节浆速和网速的比值为0.96-1.02之间，逐步完善纸张强度的纵横差；抄造芳纶纸这种长纤维纸，斜网纸机是最佳设备，斜网纸机的成型器是比较适合抄造间位芳纶纸的成型器；比较并确定不同定量下的上网浓度在0.01-0.05％；3、压榨、干燥1)压榨工序采用双辊双毯一道压榨脱水；2)干燥工序为复合干燥；先采用非接触式远红外干燥器进行干燥，从微观上改变水分子和间位芳纶纤维的相对位置和水分子本身的运动状态，达到在接触烘干前的预干燥，增加干燥过渡，减少间位芳纶纤维和烘缸的粘结造成的不正常生产时间，提高生产效率；再采用传统接触式烘缸干燥；干燥工序预涂纳米颗粒材料SPT-915S，采用门辊式涂布机和雾式喷涂技术进行表面涂布处理，使产品最终达到更强的耐温、抗电压和机械强度品质；4、高温压光成型高温压光成型工序中，高温压光工作温度为200-380℃，以100-350Kg/cm线压条件热压成型，利用芳纶浆粕将芳纶短切纤维粘结在一起制得芳纶纸。
相对于已有技术，本发明的实施方式摒弃了现有其他技术中原料分散对辅助化学原料的依赖，将现有的分散问题解决在间位芳纶纤维原料制造阶段，不使用任何化学助剂就可以实现造纸浆料的均匀分散。不使用化学助剂，不仅消除了原料成本中分散剂的昂贵费用，更消除了白水回用过程中化学品积累导致的污水处理负担加大的问题，而且还解决了成纸含有分散剂分子影响耐温性的问题，成纸性能尤其是介质损耗因子等电气绝缘性能大大提高；本发明的实施方式使用了可以达到良好效果的斜网成形设备和高温压光定型设备，其高温压光定型设备从现有技术的温度条件100-350℃提高到200-380℃，线压从0-200kg/cm提高到100-350kg/cm，成纸性能大大提高，生产的芳纶纸能实现更好的匀度、机械强度、耐热性能和介电性能，能用于要求更高的电工绝缘、航空航天、交通运输等领域。
权利要求
1.一种间位芳纶纸制备方法，其特征在于采用纯间位芳纶纤维制成间位芳纶纸，制备步骤如下(1)、在水中按重量百分比加入5-95％的间位芳纶短切纤维经分散设备分散后制成浆料，在水中按重量百分比加入5-95％的间位芳纶沉析纤维经分散设备分散后制成浆料，上述两种分散后的浆料混合，得到混合浆料；(2)、浆料上网成形；(3)、压榨、干燥；(4)、高温压光成型。
2.按照权利要求1所述的一种间位芳纶纸制备方法，其特征在于所述间位芳纶短切纤维为由连续间位芳纶长纤维切成的短段纤维，采用喷丝、热牵伸工艺和设备，生产出适合造纸的高模量芳纶短切纤维，这种纤维具有良好的分散性和机械强度，能够解决间位芳纶短切纤维在流送系统中的絮聚问题；所述间位芳纶沉析纤维为经过沉析设备处理的外观类似于植物纤维纸浆的间位芳纶纤维，改变沉析设备的齿形状，将齿与齿的咬合线加工成接近直线，增强沉析设备对原料的剪切，改善其成形状态，生产出打浆度和纤维结合力都符合造纸要求的沉析纤维。
3.按照权利要求1所述的一种间位芳纶纸制备方法，其特征在于所述间位芳纶短切纤维和间位芳纶沉析纤维在原料中的重量百分比可根据应用的材料领域来确定当制备绝缘能要求较高的纸，如果用于各类电机、变压器、电源用绝缘材料时，间位芳纶纤维优先重量百分比为40-60％；当制备透波材料用蜂窝材料，选用含量60％-80％的间位芳纶纤维；当制备结构材料用蜂窝材料、阻燃材料，选用70％-90％的间位芳纶纤维；当制备扬声器振膜，选用60％-90％的间位芳纶纤维。
4.按照权利要求1所述的一种间位芳纶纸制备方法，其特征在于所述间位芳纶短切纤维经处理制成浆料，过程包括以下流程1)碎浆机碎解成品短切纤维开包后，投入水力碎浆机中，加入去离子水，进行中浓碎解，碎解浓度为2-4％；2)调配浆料浓度将碎解后的浆液用浆泵输送到调配浆池，加入去离子水，调配浆料浓度至1-1.5％；3)除砂器净化将调配好的浆料用浆泵输送到锥形除砂器进行净化，把比重较大的杂质除去。
5.按照权利要求1所述的一种间位芳纶纸制备方法，其特征在于所述间位芳纶沉析纤维经处理制成浆料，过程包括以下流程1)碎浆机碎解成品沉析纤维开包后，投入水力碎浆机中，加入去离子水，进行高浓碎解，碎解浓度为5-8％；2)卸料浆池将碎解后的浆液用浆泵输送到卸料浆池，储存足量以便之后工序使用；3)打浆疏解卸料浆池中的浆料用浆泵输送到打浆疏解设备进行处理，使纤维达到良好的分丝帚化和疏解效果；4)调配浆料浓度将打浆疏解后的浆液放到调配浆池中，加入去离子水，调配浆料浓度至1-1.5％；5)除砂器净化将调配好的浆料用浆泵输送到锥形除砂器进行净化，把比重较大的杂质除去。
6.按照权利要求1所述的一种间位芳纶纸制备方法，其特征在于所述浆料上网成形工序为两种浆料混合后稀释，经过压力筛筛选良浆上网成形；优选专用斜网成型器斜网成形技术。
7.按照权利要求6所述的一种间位芳纶纸制备方法，其特征在于所述斜网成型器斜网成形技术，在提高车速的情况下，调节浆速和网速的比值为0.96-1.02之间，不同定量下的上网浓度在0.01-0.05％。
8.按照权利要求1所述的一种间位芳纶纸制备方法，其特征在于所述压榨、干燥工序如下1)压榨压榨工序采用双辊双毯一道压榨脱水；2)干燥所述干燥工序为复合干燥；首先采用非接触式远红外干燥器进行干燥，然后采用传统接触式烘缸干燥；干燥工序预涂纳米颗粒材料SPT-915S，采用门辊式涂布机和雾式喷涂技术进行表面涂布处理。
9.按照权利要求1所述的一种间位芳纶纸制备方法，其特征在于所述高温压光成型工序中，高温压光工作温度为200-380℃，以100-350Kg/cm线压条件热压成型，利用芳纶浆粕将芳纶短切纤维粘结在一起，制得芳纶纸。
10.一种间位芳纶纸，其特征在于是按照权利要求1-9中任一所述一种间位芳纶纸制备方法制得的芳纶纸。
全文摘要
本发明涉及一种芳纶纸及其制备方法，属合成纤维纸制造技术领域。特征在于采用纯间位芳纶纤维制成间位芳纶纸，1.按重量百分比，在水中加入5－95％的间位芳纶短切纤维制成浆料，在水中加入5－95％的间位芳纶沉析纤维制成浆料，两种浆料混合；2.浆料上网成形；3.压榨、干燥；4.高温压光成型。本发明摒弃了原料分散对辅助化学原料的依赖，将分散问题解决在原料制造阶段，不用化学助剂可实现造纸浆料的均匀分散；消除了分散剂的昂贵费用、污水处理负担加大问题、成纸含有分散剂分子影响耐温性问题，成纸性能大大提高；生产的芳纶纸匀度、机械强度、耐热性能和介电性能更好，用于电工绝缘、航空航天、交通运输等领域。
文档编号D21F5/00GK1834342SQ200610043659
公开日2006年9月20日 申请日期2006年4月13日 优先权日2006年4月13日
发明者黄钧铭, 宋西全, 李鹏, 牟国永 申请人:烟台氨纶股份有限公司