高性能纤维的结构研究及特种纸制备

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对位芳纶短切纤维(PPTA)是一种具有高强度、高模量和耐热性的高科技纤维,是国家经济建设和国防建设中不可缺少的新材料。对位芳纶短切纤维的结构探讨及芳纶浆粕和芳纶纸的制备是目前国内外研究的热点,研究对位芳纶短切纤维的结构及其成纸技术对对位芳纶短切纤维的应用具有重要的现实意义。论文采用增加超声波的处理强度使纤维外层脱落将对位芳纶短切纤维深层次结构暴露的方式,用扫描电子显微镜观察对其超微结构进行了研究;采用打浆方式对对位芳纶短切纤维进行处理制得不同打浆度的芳纶浆粕,研究了芳纶浆粕的打浆度与保水值、帚化率及细小纤维含量之间的关系;以对位芳纶短切纤维和芳纶浆粕为原料,对印刷电路板用芳纶纤维纸原纸的抄造工艺进行了研究,并对原纸的热压工艺进行了初步探讨。主要研究结果如下:1、对位芳纶短切纤维结构复杂,不仅具有皮芯层结构和多重原纤结构,在与纤维轴向垂直的方向和纤维表面还分别存在缚结带及扭结带结构。纤维表层的大量原纤沿纤维轴向高度取向,直径约为600nm,纤维内部呈圆柱状的微原纤平行于纤维轴,直径为30nm;缚结带长度不一,较长的为3μm,较短的为100nm,宽度在30-100nm之间,间距约为100-500nm;扭结带的出现使纤维的轴向方向发生改变,轴向方向之间的夹角分别为40°、25°。2、芳纶浆粕的打浆度(Dd)和保水值(wrv)、帚化率(Rf)及细小纤维含量(Fc)之间均存在良好的线性关系,反映它们之间数量关系的方程式分别为:Wrv,=1.0958×Bd+40.809、Rf=0.0367×Bd+1.4944、Fc=0.6886×Bd+43.774。通过打浆度的测定可以对芳纶浆粕的性能进行有效地预测。3、全芳纶原纸的最佳抄造工艺为:芳纶浆粕的打浆度为25°SR,用量为80%,长度为3mmm和6mm的对位芳纶短切纤维的用量分别为4%、16%。原纸定量75 g/m2,紧度0.26g/m3,抗张指数为10.2N·m/g,撕裂指数为23.8mN-m2/g,伸长率为2.57%。4、热压后纸页结构致密,紧度和强度都明显增大。较佳的热压条件为:压力2MPa、温度140℃,此时纸张的抗张指数和撕裂指数分别为43.8N·m/g和30.9 mN·m2/g。
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