专利名称：一种芳纶1414纸基材料的生产方法
一种芳纶1414纸基材料的生产方法技术领域
本发明属于造纸领域，具体涉及一种芳纶1414纸基材料的生产方法。
背景技术：
芳纶纤维通过造纸湿法成型工艺制备而成芳纶纸基材料，具有比重轻，比强度、比刚度高，抗冲击，耐高温，突出的耐腐蚀性和透电磁波性能等特点，广泛应用于航空航天和电气绝缘等高技术领域。与间位芳纶纸相比，芳纶1414纸基材料因纤维分子链刚性结构以及纤维表面呈化学惰性，纤维之间缺乏有效的结合，导致其力学性能较差，不能充分体现纤维本身高强、高模的特点，故需要进行特殊的增强处理。目前对芳纶1414纸基材料进行增强处理的有以下两种途径:一是采用聚合物纤条体(另一种纤维)与芳纶1414短切纤维配抄后再经热压增强；另一种是通过涂布或浸溃等方式添加有机树脂作为胶黏剂进行增强。上述两种途径采用的是单独操作的方法，这种单独操作的方法会对成纸的机械强度和及介电性能造成一定的损伤，容易增加芳纶纸张的空隙，降低纸张的绝缘性能和耐高温性能。发明内容
本发明提供了一种环保无毒、能够满足纸张的功能性要求的芳纶1414纸基材料的生产方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤:
I)将芳纶1414短切纤维浸泡在十二烷基苯磺酸纳溶液中搅拌洗涤，直到去除芳纶1414短切纤维表面的杂质，然后洗净芳纶1414短切纤维中的十二烷基苯磺酸纳溶液，再疏解，即得芳纶1414短切纤维浆料；
2)将改性热塑性纤维浸溃在热乙醇中以洗去表面油迹，然后疏解，即得改性热塑性纤维浆料；
3)将芳纶1414浆柏进行打浆处理，然后疏解，即得芳纶1414浆柏纤维浆料；
4)将芳纶1414短切纤维浆料、改性热塑性纤维浆料以及芳纶1414浆柏纤维浆料混合均匀后疏解，然后加入马来酸酐-丙烯酸共聚物进行混浆分散，再加水调整纸浆质量浓度为0.02 0.12%，得到浆料悬浮液；浆料悬浮液经抄造成形、热压，得定量为40 120g/m2的芳纶1414纸基原纸；其中，马来酸酐_丙烯酸共聚物的加入量是芳纶1414短切纤维的绝干纤维质量的0.4 1.0% ；
5)在室温、常压下环境下，将芳纶1414纸基原纸在聚酰亚胺树脂胶液中浸溃，且浸溃量为10 20%，然后干燥以除去浸溃后芳纶1414纸基原纸中挥发性溶剂，即得芳纶1414纸基材料。
所述的步骤I)中十二烷基苯磺酸纳溶液的浓度为1.2X 10_3mol/L，疏解采用槽式打浆机实现，且疏解浓度控制在0.4 2%。
所述的步骤2)中的热乙醇的温度为30 60°C，热乙醇的质量浓度为12%，疏解采用槽式打浆机实现，且疏解浓度控制在0.5 2%。
所述的步骤2)中改性热塑性纤维为聚酯纤维或树脂纤维。
所述的步骤3)采用槽式打浆机进行打浆处理，打浆度控制在30 60° SR，疏解浓度控制在0.5 2%。
所述的步骤4)中芳纶1414短切纤维浆料、改性热塑性纤维浆料以及芳纶1414浆柏纤维浆料的质量比为(30 40): (5 20): (40 60)，且疏解浓度控制在0.6 1.8%。
所述的步骤4)抄造成形的具体步骤为:将浆料悬浮液在斜网纸机的网部成形，然后在2 5MPa的压榨力下压榨脱水3 5min,再在80 12CTC下干燥5 lOmin。
所述的步骤4)中浆料悬浮液在斜网纸机网部的上网浓度为0.2 0.8%。
所述的步骤4)中热压压力控制在10 16MPa，热压温度为100 240°C，热压次数I 4次。
所述的步骤5)中聚酰亚胺树脂胶液的质量浓度控制在10 15%。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
一、本发明采用的分散剂是既有分散性又有螯合性的马来酸酐-丙烯酸共聚物，一方面避免了常规分散剂在抄造过程中的气泡问题，另一方面可以软化水质，对浆料液体中的Ca2+、Mg2+、Fe2+等金属离子产生螯合力，防止金属离子对纤维的再污染。二、本发明采用的有机树脂是聚酰亚胺胶液，无毒，整个生产过程中无污染，是一种环保的方法。三、本发明弥补现有技术中单独添加第三种纤维和有机树脂的缺点，制得的芳纶1414纸基材料的抗张指数、撕裂指数、耐压强度、耐高温性能和绝缘性能都显著增加，完全满足高性能芳纶1414纸基材料的功能性指标。
进一步，本发明生产工艺简单，不需要使用复杂昂贵的设备，便可实现芳纶1414纸基材料的生产；而且，斜网纸机网部的上网浓度控制在0.2 0.8%，上网的浓度小于1%，属于低浓范围，所以，本发明采用的是斜网纸机低浓成形技术。本发明通过斜网纸机低浓成形技术可以显著提高对位芳纶纸张的物理强度、耐温性能和阻燃性，同时减少了抄造时的断纸，提高纸机车速和生产效率。具体实施方式
实施例1:
I)将芳纶1414短切纤维浸泡在浓度为1.2 X 10^3mol/L的十二烷基苯磺酸纳溶液中搅拌洗涤30min，以去除芳纶1414短切纤维表面的杂质，然后洗净芳纶1414短切纤维中的十二烷基苯磺酸纳溶液；再利用槽式打浆机疏解，疏解浓度控制在0.4%，即得芳纶1414短切纤维浆料；其中，十二烷基苯磺酸纳溶液的配制方法是:将十二烷基苯磺酸纳粉末溶解在60°C的热水中，配制成浓度为1.2X 10_3mOl/L的十二烷基苯磺酸纳溶液；
2)将聚酯纤维浸溃在温度为30°C、质量浓度为12%的热乙醇中处理20min，以洗去表面油迹，然后利用槽式打浆机疏解，疏解浓度控制在0.6%，即得聚酯纤维浆料；
3)将芳纶1414浆柏用槽式打浆机进行打浆处理，打浆度控制在35° SR，然后疏解，疏解浓度控制在0.5 %，即得芳纶1414浆柏纤维浆料；
4)按质量份数，将30份的芳纶1414短切纤维浆料、10份的聚酯纤维浆料以及60份的芳纶1414浆柏纤维浆料混合均匀后疏解，疏解浓度控制在0.8%，然后加入马来酸酐-丙烯酸共聚物进行混浆分散，再加水调整纸浆质量浓度为0.08%,得到浆料悬浮液；将浆料悬浮液抄造成形，然后在热压机上进行热压，即得定量为55g/m2的芳纶1414纸基原纸；
其中，马来酸酐-丙烯酸共聚物的加入量是芳纶1414短切纤维的绝干纤维质量的0.6% ;抄造成形的具体步骤为:将浆料悬浮液在斜网纸机的网部成形，上网浓度为0.2%，然后在3MPa的压力下压榨3min，在温度为80°C干燥5min ;热压压力控制在12MPa，热压温度在140°C，热压次数2次；
5)在室温、常压的环境下，将芳纶1414纸基原纸在质量浓度为10%的聚酰亚胺树脂胶液中浸溃，且浸溃量为10%，然后室温干燥以除去挥发性溶剂，得到芳纶1414纸基材料。
实施例2:
I)将芳纶1414短切纤维浸泡在浓度为1.2 X 10^3mol/L的十二烷基苯磺酸钠溶液中搅拌洗涤30min，以去除芳纶1414短切纤维表面的杂质，然后洗净芳纶1414短切纤维中的十二烷基苯磺酸纳溶液；再利用槽式打浆机疏解，疏解浓度控制在0.8%，即得芳纶1414短切纤维浆料；其中，十二烷基苯磺酸纳溶液的配制方法是:将十二烷基苯磺酸纳粉末溶解在60°C的热水中，配制成浓度为1.2X 10_3mOl/L的十二烷基苯磺酸纳溶液；
2)将聚酯纤维浸溃在温度为45°C、质量浓度为12%的热乙醇中处理20min，以洗去表面油迹，然后利用槽式打浆机进行疏解，疏解浓度控制在1.2%，即得聚酯纤维浆料；
3)将芳纶1414浆柏用槽式打浆机进行打浆处理，打浆度控制在45° SR，然后疏解，疏解浓度控制在1.0%，即得芳纶1414浆柏纤维浆料；
4)按质量份数，将35份的芳纶1414短切纤维浆料、15份的聚酯纤维浆料以及50份的芳纶1414浆柏纤维浆料混合均匀后疏解，疏解浓度控制在1.2%，然后加入马来酸酐-丙烯酸共聚物进行混浆分散，再加水调整纸浆质量浓度为0.10%，得到浆料悬浮液；将浆料悬浮液抄造成形，然后在热压机上进行热压，即得定量为55g/m2的芳纶1414纸基原纸；
其中，马来酸酐-丙烯酸共聚物的加入量是芳纶1414短切纤维的绝干纤维质量的0.8% ;抄造成形的具体步骤为:将浆料悬浮液在斜网纸机的网部成形，上网浓度为0.4%，然后在4MPa的压力下压榨 4min，在温度为100°C干燥8min ;热压压力控制在14MPa，热压温度在200°C，热压次数3次，
5)在室温、常压下的环境下，将芳纶1414纸基原纸在质量浓度为12%的聚酰亚胺树脂胶液中浸溃，且浸溃量为15%，然后室温干燥以除去挥发性溶剂，得到芳纶1414纸基材料。
实施例3:
I)将芳纶1414短切纤维浸泡在浓度为1.2 X 10_3mol/L的十二烷基苯磺酸纳溶液中搅拌洗涤30min，以去除芳纶1414短切纤维表面的杂质，然后洗净芳纶1414短切纤维中的十二烷基苯磺酸纳溶液；再利用槽式打浆机疏解，疏解浓度控制在1.2%，即得芳纶1414短切纤维浆料；其中，十二烷基苯磺酸纳溶液的配制方法是:将十二烷基苯磺酸纳粉末溶解在60°C的热水中，配制成浓度为1.2X 10_3mOl/L的十二烷基苯磺酸纳溶液；
2)将聚酯纤维浸溃在温度为60°C、质量浓度为12%的热乙醇中处理20min，以洗去表面油迹，然后利用槽式打浆机进行疏解，疏解浓度控制在1.8%，即得聚酯纤维浆料；
3)将芳纶1414浆柏用槽式打浆机进行打浆处理，打浆度控制在55° SR，然后疏解，疏解浓度控制在1.5%，即得芳纶1414浆柏纤维浆料；
4)按质量份数，将40份的芳纶1414短切纤维浆料、20份的聚酯纤维浆料以及40份的芳纶1414浆柏纤维浆料混合均匀后疏解，疏解浓度控制在1.6%，然后加入马来酸酐-丙烯酸共聚物进行混浆分散，再加水调整纸浆质量浓度为0.12%，得到浆料悬浮液；将浆料悬浮液抄造成形，然后在热压机上进行热压，即得定量为55g/m2的芳纶1414纸基原纸；
其中，马来酸酐-丙烯酸共聚物的加入量是芳纶1414短切纤维的绝干纤维质量的1.0% ;抄造成形的具体步骤为:将浆料悬浮液在斜网纸机的网部成形，上网浓度为0.6%，然后在5MPa的压力下压榨5min，在温度为120°C干燥IOmin ;热压压力控制在16MPa，热压温度在240°C，热压次数4次；
5)在室温、常压的环境下，将芳纶1414纸基原纸在质量浓度为14%的聚酰亚胺树脂胶液中浸溃，且浸溃量为20%，然后室温干燥以除去挥发性溶剂，得到芳纶1414纸基材料。
实施例4:
I)将芳纶1414短切纤维浸泡在浓度为1.2 X 10^3mol/L的十二烷基苯磺酸钠溶液中搅拌洗涤30min，以去 除芳纶1414短切纤维表面的杂质，然后洗净芳纶1414短切纤维中的十二烷基苯磺酸纳溶液；再利用槽式打浆机疏解，疏解浓度控制在2.0%，即得芳纶1414短切纤维浆料；其中，十二烷基苯磺酸纳溶液的配制方法是:将十二烷基苯磺酸纳粉末溶解在60°C的热水中，配制成浓度为1.2X 10_3mOl/L的十二烷基苯磺酸纳溶液；
2)将聚酯纤维浸溃在温度为50°C、质量浓度为12%的热乙醇中处理20min，以洗去表面油迹，然后利用槽式打浆机进行疏解，疏解浓度控制在0.5%，即得聚酯纤维浆料；
3)将芳纶1414浆柏用槽式打浆机进行打浆处理，打浆度控制在30° SR，然后疏解，疏解浓度控制在2.0%，即得芳纶1414浆柏纤维浆料；
4)按质量份数，将40份的芳纶1414短切纤维浆料、5份的聚酯纤维浆料以及55份的芳纟仑1414衆柏纤维衆料混合均勻后疏解,疏解浓度控制在0.6%,然后加入马来酸酐-丙烯酸共聚物进行混浆分散，再加水调整纸浆质量浓度为0.02%，得到浆料悬浮液；将浆料悬浮液抄造成形，然后在热压机上进行热压，即得定量为40g/m2的芳纶1414纸基原纸；
其中，马来酸酐-丙烯酸共聚物的加入量是芳纶1414短切纤维的绝干纤维质量的0.4% ;抄造成形的具体步骤为:将浆料悬浮液在斜网纸机的网部成形，上网浓度为0.8%，然后在2MPa的压力下压榨3min，在温度为90°C干燥7min ;热压压力控制在lOMPa，热压温度在240°C，热压次数I次，
5)在室温、常压下的环境下，将芳纶1414纸基原纸在质量浓度为15%的聚酰亚胺树脂胶液中浸溃，且浸溃量为17%，然后室温干燥以除去挥发性溶剂，得到芳纶1414纸基材料。
实施例5:
I)将芳纶1414短切纤维浸泡在浓度为1.2X 10_3mol/L的十二烷基苯磺酸纳溶液中搅拌洗涤30min，以去除芳纶1414短切纤维表面的杂质，然后洗净芳纶1414短切纤维中的十二烷基苯磺酸纳溶液；再利用槽式打浆机疏解，疏解浓度控制在0.4%，即得芳纶1414短切纤维浆料；其中，十二烷基苯磺酸纳溶液的配制方法是:将十二烷基苯磺酸纳粉末溶解在60°C的热水中，配制成浓度为1.2X 10_3mOl/L的十二烷基苯磺酸纳溶液；2)将树脂纤维浸溃在温度为30°C、质量浓度为12%的热乙醇中处理20min，以洗去表面油迹，然后利用槽式打浆机疏解，疏解浓度控制在2.0%，即得树脂纤维浆料；3)将芳纶1414浆柏用槽式打浆机进行打浆处理，打浆度控制在60° SR，然后疏解，疏解浓度控制在0.5%，即得芳纶1414浆柏纤维浆料；4)按质量份数，将30份的芳纶1414短切纤维浆料、10份的树脂纤维浆料以及60份的芳纶1414浆柏纤维浆料混合均匀后疏解，疏解浓度控制在1.8%，然后加入马来酸酐-丙烯酸共聚物进行混浆分散，再加水调整纸浆质量浓度为0.10%,得到浆料悬浮液；将浆料悬浮液抄造成形，然后在热压机上进行热压，即得定量为120g/m2的芳纶1414纸基原纸；其中，马来酸酐-丙烯酸共聚物的加入量是芳纶1414短切纤维的绝干纤维质量的
0.6% ;抄造成形的具体步骤为:将浆料悬浮液在斜网纸机的网部成形，上网浓度为0.2%，然后在3MPa的压力下压榨3min,在温度为80°C干燥5min ;热压压力控制在16MPa,热压温度在100°C，热压次数4次；5)在室温、常压的环境下，将芳纶1414纸基原纸在质量浓度为10%的聚酰亚胺树脂胶液中浸溃，且浸溃量为10%，然后室温干燥以除去挥发性溶剂，得到芳纶1414纸基材料。实施例6:I)将芳纶1414短切纤维浸泡在浓度为1.2 X 10^3mol/L的十二烷基苯磺酸纳溶液中搅拌洗涤30min，以去除 芳纶1414短切纤维表面的杂质，然后洗净芳纶1414短切纤维中的十二烷基苯磺酸纳溶液；再利用槽式打浆机疏解，疏解浓度控制在0.4%，即得芳纶1414短切纤维浆料；其中，十二烷基苯磺酸纳溶液的配制方法是:将十二烷基苯磺酸纳粉末溶解在60°C的热水中，配制成浓度为1.2X 10_3mOl/L的十二烷基苯磺酸纳溶液；2)将树脂纤维浸溃在温度为30°C、质量浓度为12%的热乙醇中处理20min，以洗去表面油迹，然后利用槽式打浆机疏解，疏解浓度控制在2.0%，即得树脂纤维浆料；3)将芳纶1414浆柏用槽式打浆机进行打浆处理，打浆度控制在60° SR，然后疏解，疏解浓度控制在0.5%，即得芳纶1414浆柏纤维浆料；4)按质量份数，将30份的芳纶1414短切纤维浆料、10份的树脂纤维浆料以及60份的芳纶1414浆柏纤维浆料混合均匀后疏解，疏解浓度控制在1.8%，然后加入马来酸酐-丙烯酸共聚物进行混浆分散，再加水调整纸浆质量浓度为0.10%,得到浆料悬浮液；将浆料悬浮液抄造成形，然后在热压机上进行热压，即得定量为78g/m2的芳纶1414纸基原纸；其中，马来酸酐-丙烯酸共聚物的加入量是芳纶1414短切纤维的绝干纤维质量的
0.6% ;抄造成形的具体步骤为:将浆料悬浮液在斜网纸机的网部成形，上网浓度为0.2%，然后在3MPa的压力下压榨3min,在温度为80°C干燥5min ;热压压力控制在16MPa,热压温度在100°C，热压次数4次；5)在室温、常压的环境下，将芳纶1414纸基原纸在质量浓度为10%的聚酰亚胺树脂胶液中浸溃，且浸溃量为10%，然后室温干燥以除去挥发性溶剂，得到芳纶1414纸基材料。 对本发明的生产的芳纶1414纸基材料采用系统抽样的方法进行抽样检测，均满足使用要求。其各项指标为:1、按照GB/T451.2-2002测得定量:55g/m2，2、按照GB/T12914-2008测得抗张指数:77.13N.m/g, 3、按照GB/T455-2002测得撕裂指数:26.51mN.ι 2/^，4、按照 GB/T1695-2005 测得耐压强度:16.33Kv/mm，5、按照 GB/T12914 测得伸长率:1.75%，6 、按照GB/T6425-2008测得300°C下纸张热失重为9.01%。
权利要求
1.一种芳纶1414纸基材料的生产方法，其特征在于，包括以下步骤: O将芳纶1414短切纤维浸泡在十二烷基苯磺酸纳溶液中搅拌洗涤，直到去除芳纶1414短切纤维表面的杂质，然后洗净芳纶1414短切纤维中的十二烷基苯磺酸纳溶液，再疏解，即得芳纶1414短切纤维浆料； 2)将改性热塑性纤维浸溃在热乙醇中以洗去表面油迹，然后疏解，即得改性热塑性纤维浆料； 3)将芳纶1414浆柏进行打浆处理，然后疏解，即得芳纶1414浆柏纤维浆料； 4)将芳纶1414短切纤维浆料、改性热塑性纤维浆料以及芳纶1414浆柏纤维浆料混合均匀后疏解，然后加入马来酸酐-丙烯酸共聚物进行混浆分散，再加水调整纸浆质量浓度为0.02 0.12%，得到浆料悬浮液；浆料悬浮液经抄造成形、热压，得定量为40 120g/m2的芳纶1414纸基原纸；其中，马来酸酐-丙烯酸共聚物的加入量是芳纶1414短切纤维的绝干纤维质量的0.4 1.0% ； 5)在室温、常压下环境下，将芳纶1414纸基原纸在聚酰亚胺树脂胶液中浸溃，且浸溃量为10 20%，然后干燥以除去浸溃后芳纶1414纸基原纸中挥发性溶剂，即得芳纶1414纸基材料。
2.根据权利要求1所述的芳纶1414纸基材料的生产方法，其特征在于:所述的步骤I)中十二烷基苯磺酸纳溶液的浓度为1.2X 10_3mol/L，疏解采用槽式打浆机实现，且疏解浓度控制在0.4 2%。
3.根据权利要求1所述的芳纶1414纸基材料的生产方法，其特征在于:所述的步骤2)中的热乙醇的温度为30 60°C，热乙醇的质量浓度为12%，疏解采用槽式打浆机实现，且疏解浓度控制在0.5 2%。
4.根据权利要求1所述的芳纶1414纸基材料的生产方法，其特征在于:所述的步骤2)中改性热塑性纤维为聚酯纤维或树脂纤维。
5.根据权利要求1所述的芳纶1414纸基材料的生产方法，其特征在于:所述的步骤3)采用槽式打浆机进行打浆处理，打浆度控制在30 60° SR，疏解浓度控制在0.5 2%。
6.根据权利要求1所述的芳纶1414纸基材料的生产方法，其特征在于:所述的步骤4)中芳纶1414短切纤维浆料、改性热塑性纤维浆料以及芳纶1414浆柏纤维浆料的质量比为(30 40): (5 20): (40 60)，且疏解浓度控制在0.6 1.8%。
7.根据权利要求1所述的芳纶1414纸基材料的生产方法，其特征在于，所述的步骤4)抄造成形的具体步骤为:将浆料悬浮液在斜网纸机的网部成形，然后在2 5MPa的压榨力下压榨脱水3 5min,再在80 12CTC下干燥5 lOmin。
8.根据权利要求7所述的芳纶1414纸基材料的生产方法，其特征在于:所述的步骤4)中浆料悬浮液在斜网纸机网部的上网浓度为0.2 0.8%。
9.根据权利要求1所述的芳纶1414纸基材料的生产方法，其特征在于:所述的步骤4)中热压压力控制在10 16MPa，热压温度为100 240°C，热压次数I 4次。
10.根据权利要求1所述的芳纶1414纸基材料的生产方法，其特征在于:所述的步骤5)中聚酰亚胺树脂胶液的质量浓度控制在10 15%。
全文摘要
一种芳纶1414纸基材料的生产方法，将芳纶1414短切纤维浆料、改性热塑性纤维浆料以及芳纶1414浆粕纤维浆料混合均匀后疏解，然后加入马来酸酐-丙烯酸共聚物进行混浆分散，然后调整纸浆浓度，将得到的浆料悬浮液经抄造成形、热压，得芳纶1414纸基原纸；芳纶1414纸基原纸在聚酰亚胺树脂胶液中浸渍，然后干燥除去挥发性溶剂，即得芳纶1414纸基材料。本发明生产方法环保，能够防止金属离子对纤维的再污染，而且避免了常规分散剂在抄造过程中的气泡问题，弥补单独添加第三种纤维和有机树脂的缺点，制得的成品纸的物理性能、耐高温性能和绝缘性能显著增加，完全满足高性能芳纶1414纸基材料的功能性指标。
文档编号D21H17/37GK103174053SQ201310100448
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月26日 优先权日2013年3月26日
发明者张美云, 刘俊华, 陆赵情, 宋利强, 宋福如, 吴养育 申请人:陕西科技大学