一种间位芳纶纸及其制备方法与流程

本发明涉及一种间位芳纶纸及其制备方法，属于合成纤维纸制造。

背景技术：

1、间位芳纶纸是利用间位芳纶短切纤维和间位芳纶沉析纤维为原料通过湿法造纸抄造成形并经过热压工艺制备而成。在间位芳纶纸中，短切纤维作为骨架材料，均匀分散在纸张中，决定着纸张的物理强度和机械性能；间位芳纶沉析纤维作为填充和粘结材料，在热压过程中受热软化，通过粘结短纤维及自身的黏结作用形成纸张整体力学结构， 赋予纸张整体强度和性能。间位芳纶纸具有优异的机械性能、介电性能、化学稳定性以及灵活的可加工性，广泛应用于耐高温绝缘材料。浸胶后可制造成高强度轻量化蜂窝结构材料，广泛用于航空航天、国防、电子通讯等领域。

2、但是间位芳纶纸内部的短纤维在使用过程中受到摩擦力时表面会发生表面起毛、掉毛现象，厚纸受到交变载荷时，容易发生分层或起泡现象，表面强度和层间结合强度低限制了间位芳纶纸在航空航天、轨道交通、国防军工等高端领域的应用。同时，间位芳纶纸在制备蜂窝材料时，偶尔会有透胶现象发生，提高了下游客户的成本。

3、另外，间位芳纶短切纤维在分散过程中容易絮聚，在抄造过程中极大的影响了间位芳纶的匀度，进而影响了间位芳纶纸的力学性能和绝缘性能。

4、为了提高芳纶纤维的结合强度，中国专利申请cn110886145a中采用一次高温热压复合成型来提高纤维之间的结合力，但是高温下芳纶纤维塑化严重，导致芳纶纸撕裂性能下降，厚纸结合差易分层。中国专利申请cn113969427a中制备了一种具有网状结构的芳纶微纳米纤维用于制备芳纶纸以提高其内结合强度，虽然芳纶纸拉伸强度和介电强度有所改善，但芳纶纸内结合强度不高，整体性能仍有待于进一步提高。中国专利申请cn106531374a中通过层叠芳纶纸和聚酰亚胺薄膜等制备阻燃绝缘复合材料，可以提高复合材料的耐高温性能和阻燃性能，应用到各种频率的变压器中。但是这些方法在芳纶纸中引入了不同材质的粉末或膜材，不同材料界面效应导致两种材料界面结合力较弱，在长期使用过程中容易分层和起泡。

5、为了提升间位芳纶纸的匀度，现有技术通常采用加入分散剂的方式改善芳纶短切纤维的分散性，虽然有一定改善效果，但是采用分散剂分散纤维的方法，价格昂贵，且在制备过程中加入分散剂，污水处理程序复杂。另外，分散剂的存在影响纸张耐温性和纸张绝缘性能。

6、因此开发一种高结合力、高匀度的间位芳纶纸具有重要的价值。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足，提供一种间位芳纶纸及其制备方法，所述间位芳纶纸具有更高的匀度、结合力和绝缘性能，减少了间位芳纶纸在使用过程中分层、掉毛的风险；同时，也提高了间位芳纶纸的密度，降低了间位芳纶纸的孔隙率，大大减少了间位芳纶纸制备蜂窝的过程中透胶的风险。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种间位芳纶纸的制备方法，所述制备方法为：

3、s1、纳米纤维分散液的制备：

4、将对位芳纶短切纤维和氢氧化钾加入到二甲基亚砜中，然后加入水，搅拌分散，得到所述纳米纤维分散液；

5、s2、间位芳纶短切纤维分散液和间位芳纶沉析纤维的制备：

6、将间位芳纶短切纤维加入到纳米纤维分散液中进行疏解，混合均匀，得到所述间位芳纶短切纤维分散液；

7、将间位芳纶聚合液、纳米纤维分散液、沉析剂连续稳定的加入沉析设备中，高速剪切得到间位芳纶沉析纤维，然后经水洗池冷却成型、多级水洗得到间位芳纶沉析纤维；

8、s3、间位芳纶纸的制备：

9、将间位芳纶短切纤维分散液、间位芳纶沉析纤维经过疏解、搅拌，再经过湿法成型、压榨、烘干、热压后得到间位芳纶纸。

10、进一步的，步骤s1中，搅拌时间为4～24h，所述纳米纤维分散液的保存温度条件为15～25℃。

11、进一步的，步骤s1中，对位芳纶纤维、二甲亚砜、水和氢氧化钾的重量份数比为（0.05～3）：（80～100）：（0.01～0.08）：（0.15～4）。

12、进一步的，步骤s2中，制备所述间位芳纶短切纤维分散液时，所述疏解时间为5～15min；所述间位芳纶短切纤维分散液中间位芳纶短切纤维的质量浓度为0.05%～1%。

13、进一步的，步骤s2中，制备所述间位芳纶沉析纤维时，所述间位芳纶聚合液的温度为35～50℃，固含量为8%～15%，在25℃下的粘度为100～450po；

14、制备所述间位芳纶沉析纤维时，纳米纤维分散液、沉析剂和间位芳纶聚合液的重量份数比为（5～20）：（5～12）：（80～100）。

15、进一步的，步骤s2中，制备所述间位芳纶沉析纤维时，所述高速剪切的速度为3500～6000转/分钟，所述高速剪切的时间为40～90s。

16、进一步的，步骤s2中，制备所述间位芳纶沉析纤维时，所述沉析剂由以下重量份数的物质混合复配而成：5～18份氯化盐、40～50份水、40～50份n,n-二甲基乙酰胺；

17、所述氯化盐为氯化锂、氯化钙、氯化镁中的至少一种。

18、进一步的，所述间位芳纶短切纤维分散液中间位芳纶短切纤维重量和间位芳纶沉析纤维的重量份数比为（8～2）：（2～8），且所述间位芳纶短切纤维分散液中间位芳纶短切纤维和间位芳纶沉析纤维的总重量份数为10份。

19、进一步的，步骤s3中，热压条件为：温度180～210℃，车速5～18m/min，压力为100～280 n/mm。

20、本发明还公开了一种间位芳纶纸，所述间位芳纶纸为按照本发明所述制备方法制得。

21、本发明的有益效果是：

22、1、纳米纤维分散液是一个阴离子体系，体系非常稳定，并且具有一定粘度。该体系能够将间位芳纶短切纤维分散开并保持一定的稳态，在无分散剂添加的情况下使间位芳纶短切纤维能够良好分散，不易发生絮聚。从而使间位芳纶纸具有更高的匀度，更佳的力学性能和绝缘性能。

23、2、纳米纤维分散液在水中析出过程中，间位芳纶短切纤维表面附着了对位芳纶纳米纤维，使光滑的间位芳纶短切纤维表面变的粗糙。因此，这就使间位芳纶短切纤维与间位芳纶短切纤维、间位芳纶短切纤维与间位芳纶沉析纤维之间的界面粘结强度得到增强，纤维间结合力更大，从而使应力得到更好的转移，提升了芳纶纸的结合力。而且，该粗糙度并不是牺牲间位芳纶纤维原有性能得到的。同时，该方法可以大幅度降低间位芳纶纸的孔隙率，进而提升间位芳纶纸的绝缘性能，得到具有良好力学性能的间位芳纶纸。本发明制备的间位芳纶沉析表面具有更多的微小褶皱，可与其他纤维结合力更强，也提升了芳纶纸的结合力。

24、3、在间位芳纶沉析制备过程中引入对位芳纶纳米纤维，降低了间位芳纶沉析纤维的结晶度，在热压过程中更易熔融，纤维之间的结合力更强，减少了间位芳纶纸在使用过程中分层、起毛、掉毛的风险。同时，也提高了间位芳纶纸的密度，降低了间位芳纶纸的孔隙率，大大减少了间位芳纶纸制备蜂窝的过程中透胶的风险。

25、4、相比常规的间位芳纶沉析纤维，本发明中低结晶度间位芳纶沉析纤维在相对较低的热压温度下就可以实现很好的熔融和粘结，能够在保持芳纶纸良好力学性能的同时，大幅度降低生产能耗。本发明制备过程简单，能耗低，易于控制。