提高芳纶纸伸长率的制造工艺制造技术

本发明专利技术揭示了提高芳纶纸伸长率的制造工艺，包括以下步骤：间位芳纶浆液经过纤伸浴后得到初生纤维；所述初生纤维经过等离子体处理10

【技术实现步骤摘要】
提高芳纶纸伸长率的制造工艺


[0001]本专利技术属于芳纶纸制造
，尤其涉及一种提高芳纶纸伸长率的制造工艺。

技术介绍

[0002]由于间位芳纶纸基材料优异的化学和热稳定性、耐热性和机械强度，近年来其在国防、电力、交通等高端领域备受关注。它们独特的物理和结构特性使其具有特别优异的拉伸、电气和化学性能，间位芳纶纸基材料是由间位芳纶短纤维和沉析纤维采用一种成网造纸工艺制备的。
[0003]现有专利号为CN201610769485.X一种高密度芳纶绝缘硬纸板的制备方法，公开了间位芳纶纸浆的添加是制备高密度绝缘硬纸板的关键技术，纸浆纤维的表面惰性较高，纤维界面结合强度较弱，因此采用低温等离子体处理工艺，增加纤维表面的O/C比例，提高纤维间的结合力，从而在不影响纸板强度的同时，提高了纸板的密度。现有的芳纶纸制备方法中通过对芳纶进行低温等离子体处理，是以改变纸板的密度为技术动机的专利技术，使得制纸易于压缩，从而获得一定密度的芳纶纸板，应用于厚度为1
‑
4mm的纸板，更多考量为纸板的刚性。
[0004]间位芳纶短纤维的非极性性质和光滑的表面使其在应用和化学结合方面存在困难，因为间位芳纶短纤维的化学结构是松散的，它们的粘附性很差。黏结不良的纤维在达到纤维的全部延伸潜能之前就会失效，而在黏结良好的纤维中，纤维在失效之前会承受更高的应力和更大的应变。因此，如何制造良好纸张延伸强度具有一定难度。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，而提供提高芳纶纸伸长率的制造工艺，从而实现评估单个芳纶原纸纤维的极端拉伸行为，等离子体处理改变纤维表面形态，同时创造活跃的极性官能团，在等离子体的影响下，进一步改变纤维性质，最终达到提高机械性能的拉伸强度和伸长率的目的。为了达到上述目的，本专利技术技术方案如下：
[0006]提高芳纶纸伸长率的制造工艺，包括以下步骤：
[0007]间位芳纶浆液经过纤伸浴后得到初生纤维；
[0008]所述初生纤维经过等离子体处理10
‑
90min，等离子体处理射频频率为10
‑
15MHz，射频功率200
‑
220W；
[0009]等离子体处理后的所述初生纤维经过水洗、干燥、干热拉伸得到间位芳纶短切纤维；
[0010]将质量份比例20
‑
80％的间位芳纶短切纤维和20
‑
80％的间位芳纶沉析纤维通过抄片机混合，真空干燥烘干得到芳纶原纸。
[0011]具体的，所述纤伸浴的步骤之前为间位芳纶浆液混合浓度为80
‑
100％的二甲基乙酰胺溶剂。
[0012]具体的，所述初生纤维经过水洗、干燥、干热拉伸得到间位芳纶短切纤维具体步骤
为干燥温度为120
‑
130℃，再经过320
‑
350℃热板上拉伸1
‑
1.2倍得到间位芳纶短切纤维。
[0013]具体的，制备所述间位芳纶沉析纤维的步骤中包括间位芳纶浆液混合浓度为10
‑
50％的二甲基乙酰胺溶剂进入制浆设备。
[0014]具体的，所述间位芳纶沉析纤维比表面积为20
‑
65m2/g。
[0015]具体的，所述间位芳纶短切纤维切断长度为2
‑
10mm。
[0016]具体的，所述真空干燥烘干得到芳纶原纸的步骤中，烘干温度为80
‑
95℃。
[0017]与现有技术相比，本专利技术提高芳纶纸伸长率的制造工艺的有益效果主要体现在：
[0018]采用等离子体对初生纤维进行改性，来提高初生纤维的分散性，等离子体处理对初生纤维的表面形貌和化学成分有显著影响。高能等离子体处理后制备的间位芳纶短切纤维表面极性基团增多，润湿性能提高，能够增加比表面积，在与间位芳纶沉析纤维进行混合制造芳纶原纸，更多的间位芳纶沉析纤维能与间位芳纶短切纤维复合，有利于增加间位芳纶沉析纤维与间位芳纶短切纤维的界面结合力，提高最终芳纶原纸的拉伸强度和伸长率。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例的制备间位芳纶短切纤维流程示意图；
[0020]图2为本实施例中等离子体处理前间位芳纶短切纤维形态；
[0021]图3为本实施例中等离子体处理后间位芳纶短切纤维形态；
具体实施方式
[0022]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0023]实施例1：
[0024]参照附图1所示，本实施例为提高芳纶纸伸长率的制造工艺，包括以下步骤：
[0025]通过湿法纺丝工艺制备间位芳纶短切纤维，湿法纺丝工艺包括间位芳纶浆液混合浓度为80％的二甲基乙酰胺溶剂进入热甬道内进行脱泡和加热，热甬道通入氮气，纤伸浴后得到初生纤维；
[0026]初生纤维经过等离子体处理，低压空气射频等离子体处理10min，射频频率为10MHz，射频功率200W；等离子体作用于聚合物，可以在表面形成含氧官能团，处理过程中有两个过程是同时发生的，水蒸汽产生的自由物种与氧原子和碳原子刻蚀聚合物的表面，并生成活性极性官能团。等离子体处理对初生纤维最外层的原子层进行刻蚀而不影响其力学性能，增加表面自由能及其离散度，尤其是极性成分。等离子体处理改变纤维表面形态，同时创造活跃的极性官能团。在等离子体的影响下，进一步改变纤维性质，最终达到提高机械性能的拉伸强度和伸长率的目的。通过低压空气射频(RF)等离子体处理后，改变间位芳纶短纤维的自由表面官能团及其极性和离散度，从而提高纤维的力学性能。
[0027]等离子体处理后的初生纤维经过水洗、干燥、干热拉伸得到间位芳纶短切纤维；干燥温度为120℃，再经过320℃热板上拉伸1倍得到间位芳纶短切纤维；
[0028]间位芳纶短切纤维切断长度为2mm。
[0029]制备间位芳纶沉析纤维，间位芳纶浆液混合浓度为10％的二甲基乙酰胺溶剂进入制浆设备，用去离子水清洗掉二甲基乙酰胺溶剂，得到比表面积为20m2/g的间位芳纶沉析
纤维。
[0030]将质量份比例20％的间位芳纶短切纤维和80％的间位芳纶沉析纤维通过抄片机混合，真空干燥烘干得到芳纶原纸；烘干温度为80℃。
[0031]使用扫描电子显微镜(SEM)对芳纶原纸表面形貌进行了分析，并对机械性能和延伸性能进行了检测，以确定最佳的拉伸性能。
[0032]参见附图2
‑
3所示，正常未经过等离子体处理的间位芳纶短纤维和经等离子体处理后的间位芳纶短纤维最终制造的芳纶原纸表面形貌有明显的差异。等离子体处理后制备的芳纶原纸表面粗糙，等离子体刻蚀产生大量的空腔和纤维毛刺，等离子体处理由于离子、电子和自由基的轰击导致聚合物降解。纤维表面粗糙度的状态如图2所示，表面粗糙度的变化趋势与SEM上可见的趋势一致，随着等离子体处理时间的增加，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.提高芳纶纸伸长率的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：间位芳纶浆液经过纤伸浴后得到初生纤维；所述初生纤维经过等离子体处理10
‑
90min，等离子体处理射频频率为10
‑
15MHz，射频功率200
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220W；等离子体处理后的所述初生纤维经过水洗、干燥、干热拉伸得到间位芳纶短切纤维；将质量份比例20
‑
80％的间位芳纶短切纤维和20
‑
80％的间位芳纶沉析纤维通过抄片机混合，真空干燥烘干得到芳纶原纸。2.根据权利要求1所述的提高芳纶纸伸长率的制造工艺，其特征在于：所述纤伸浴的步骤之前包括间位芳纶浆液混合浓度为80
‑
100％的二甲基乙酰胺溶剂。3.根据权利要求1所述的提高芳纶纸伸长率的制造工艺，其特征在于：所述初生纤维经过水洗、干燥、干热拉伸得到间位芳纶短切纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟伟琴，李岩，顾洋洋，周松，
申请(专利权)人：超美斯新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：