熱壓改善對位芳綸紙結構和性能的機理研究.pdf

1、對位芳綸紙力學性能優(yōu)異、耐高溫且質輕絕緣，可作為蜂窩結構材料或絕緣材料應用于航空航天、交通電力或國防通訊等高科技領域。對位芳綸沉析纖維是近幾年研發(fā)出來的新型纖維原料，目前產(chǎn)業(yè)化的對位芳綸紙均是以漿粕纖維和短切纖維作原料，而沉析纖維相對于漿粕纖維具有更好的濕加工性能和復合增強效果，更重要的是其可單獨成紙，且其與短切纖維復合成紙后不經(jīng)熱壓也具有較高強度，但是相關研究很少。熱壓是獲得更高性能芳綸紙的重要工段，但是對于熱壓改善芳綸紙的結構和性能

2、的機理卻鮮見研究。
　　本論文首先對比分析了對位芳綸短切纖維、沉析纖維和漿粕纖維在表觀形貌、形態(tài)參數(shù)和結構性能等方面的差別，分析了沉析纖維用于制備非熱壓成品芳綸紙的可能性，為高性能芳綸紙的原料選擇提供理論依據(jù)。結果表明:相對于漿粕纖維，沉析纖維尺寸均一性較好，更加柔軟可塑，在水中有更好的分散穩(wěn)定性;沉析纖維的結晶度最低，僅有28.6％，與短切纖維和漿粕纖維的熱穩(wěn)定性相似;不同于漿粕纖維，沉析纖維可單獨成紙，不經(jīng)熱壓時，芳綸沉析紙的

3、抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)和耐壓強度依次為15.3N·m/g、8.4mN·m2/g、10.7kV/mm，芳綸沉析/短切復合紙的抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)和耐壓強度依次為34.1N·m/g、20.8mN· m2/g、1.9kV/mm，后者的力學性能接近熱壓后的芳綸漿粕/短切復合紙的強度。
　　其次分析了熱壓工藝對于獲得更高性能芳綸紙的必要性，結果表明:熱壓過程中需要力、熱協(xié)同作用才能有效改善對位芳綸紙的結構和成紙性能;熱壓后芳綸紙的結構變得致密，孔

4、隙減少，但它們的化學結構不改變，且芳綸沉析紙的分子間氫鍵締合程度增大;熱壓后芳綸紙的結晶度提高，芳綸沉析紙的結晶度由原始的27.9％提高到34.5％，芳綸沉析/短切復合紙的結晶度由66.6％增加到77.3％，但它們的晶型變化不大;此外，熱壓后芳綸紙的的初始分解溫度和TG10％都略有提升，熱穩(wěn)定性略有提高。
　　然后分析了熱壓對芳綸纖維的表面形貌、表面元素、力學性能、纖維間結合強度等方面的影響，從短切纖維增強芳綸紙強度角度研究了熱壓

5、是如何改善芳綸紙和芳綸纖維結構和性能的機理。結果表明熱壓后芳綸紙的性能得到改善主要歸因于以下幾方面:短切纖維在高溫高壓下扭曲變形，比表面積增大，增大纖維間的機械嚙合力，而且短切纖維表面原纖化增大纖維間的牽制力;熱壓促使短切纖維和沉析纖維緊密粘結在一起，提高了纖維間的結合強度;芳綸纖維表面的極性基團含量增多，增強了纖維間的潤濕作用。
　　最后研究了熱壓過程中芳綸紙、芳綸纖維的結晶行為以及結晶變化對其熱學性能的影響，并分析了芳綸纖維的

6、殘余熱應力，進一步為熱壓改善芳綸紙性能提供了理論依據(jù)。結果表明:熱壓后短切纖維的變形和結晶變化使其在偏光顯微鏡下呈現(xiàn)出明暗相間的現(xiàn)象，且視野中出現(xiàn)更多的短切纖維，它的結晶度略有下降，但晶型不變;沉析纖維的結晶度、晶粒尺寸和晶面間距都增大，且晶型變得完善;芳綸紙結晶度的提高主要依賴于沉析纖維結晶度的增大和單位空間里短切纖維的體積分數(shù)的提高;沉析纖維的初始分解溫度和玻璃化轉變溫度略有升高，且在熱壓過程中發(fā)生二次結晶，損耗正切曲線上冷結晶峰消