沉析纤维尺寸和含量对间位芳纶纸性能的影响

使用不同目数的筛网对自制的Z沉析纤维进行筛分,将得到的不同尺寸的沉析纤维与间位芳纶短切纤维按一定质量比配抄成纸,制备间位芳纶纸;通过红外光谱、X射线衍射、扫描电镜及热失重、动态滤水分析对自制的Z沉析纤维的化学结构、热性能、动态滤水性能进行表征,并与进口的J沉析纤维对比;研究了沉析纤维的尺寸和含量对间位芳纶纸性能的影响。结果表明:Z沉析纤维与J沉析纤维均为膜状结构,化学结构基本一致,动态滤水性能及热性能相当;经30目或50目的筛网筛分后的沉析纤维可以与短切纤维更好地抱合,间位芳纶纸的抗张强度、断裂伸长率、撕裂度、击穿强度均达到较大值;间位芳纶纸的撕裂度随沉析纤维含量的增加逐渐降低,间位芳纶纸的抗张强度、断裂伸长率、击穿强度随沉析纤维含量的增加呈现先增后降的变化趋势,当沉析纤维质量分数为55%时,间位芳纶纸的抗张强度、断裂伸长率、击穿强度均达到最大值,分别为3.0 kN/m、5.50%、18.7 kV/mm。

间位芳纶的结构与耐酸碱性能研究

通过X射线衍射仪和红外光谱仪分别对间位芳纶的晶体聚集态结构和大分子结构进行表征,利用场发射扫描电镜观察其表面形貌,使用热重/差示扫描量热同步热分析仪测试其热学性能,并对酸碱处理后的纤维力学性能进行表征。结果表明:间位芳纶的结晶度为46.24%,晶区轴取向指数为0.8494;间位芳纶表面粗糙,内部大分子链中存在苯环结构;间位芳纶具有良好的耐热性能,在292℃的高温内无任何损伤;间位芳纶具有一定的耐强酸强碱腐蚀能力,在85℃下分别经体积分数小于等于20%的硫酸溶液及质量分数小于等于20%的氢氧化钠溶液处理,处理后其断裂强度均保持在原来的90%以上。

间位芳纶纸基复合材料在高温环境下力学性能研究

本研究分析了浸渍酚醛树脂对芳纶纸力学性能的影响,研究了间位芳纶纸及格壁材料在25~280℃范围内7个不同温度点下的力学性能,并通过格壁材料力学性能参数,预测间位芳纶纸蜂窝芯材的高温力学性能。结果表明,在常温下,酚醛树脂引入后,格壁材料拉伸模量和强度相较于间位芳纶纸分别高出1.2和1.4倍。间位芳纶纸及格壁材料均表现出优异的耐高温性能,在225℃时,相较于常温,间位芳纶纸拉伸强度与模量保持率分别为62.7%和77.1%,格壁材料拉伸强度与模量保持率分别为62.0%和69.0%;在280℃时,间位芳纶纸及格壁材料拉伸强度保持率仍有44.1%。高温下间位芳纶纸及格壁材料拉伸断口处纤维拔出较少,多为纤维断裂破坏模式。本研究提出用纸张关键性能参数预测间位芳纶纸蜂窝芯材在高温环境下力学性能,预测值与实测值数据吻合较好;常温下,间位芳纶纸蜂窝芯材异面稳定压缩模量实测值与理论值偏差7.7%,与仿真值偏差1.8%;在175℃时,间位芳纶纸蜂窝芯材理论模型W向剪切模量实测值与理论值、仿真值偏差分别为12.5%和3.9%。

短切纤维含量对间位芳纶纸性能影响及其构效关系机理分析

为研究短切纤维含量对间位芳纶纸绝缘性能和力学性能的影响及其构效关系机理,该文制备了不同短切纤维含量的对间位芳纶纸样品,测试了拉伸强度、杨氏模量、击穿强度、体电导率和电荷陷阱特性,将不同纤维含量样品的测试结果进行对比,并结合相场击穿模拟和分子动力学仿真分析了其构效关系机理。结果表明,随着短切纤维含量的增加,间位芳纶纸的力学性能先上升后下降,在短切纤维质量分数为20%时达到最佳,拉伸强度和杨氏模量分别达到31.9MPa和2.39GPa;其击穿强度在引入少量短切纤维时出现了下降的情况,在短切纤维质量分数达到30%时,短切纤维形成了一种“层状交联”结构,增强了其对载流子迁移的阻碍作用,其击穿强度高于纯浆粕纸,达到180.9 kV/mm。

沉析纤维长度对间位芳纶纸性能的影响

本研究采用槽式打浆机得到不同长度的间位芳纶沉析纤维(简称沉析纤维),与间位芳纶短切纤维混合,通过湿法成形工艺制备间位芳纶配抄纸(简称配抄纸),并探究沉析纤维长度对配抄纸性能的影响。结果表明,随着沉析纤维长度的降低,配抄纸的透气度先下降后上升,抗张强度、断裂伸长率及电气强度则先上升后下降。当沉析纤维长度为0.9 mm时,配抄纸的各项性能最佳:透气度为2.59μm/(Pa·s),抗张强度为863 N/m,断裂伸长率为2.54%,电气强度为6.82 kV/mm。

纳米Al_(2)O_(3)-STPP@HACC核壳填料的制备及其对间位芳纶绝缘纸性能的影响

通过交联和表面吸附的方法,以三聚磷酸钠(STPP)作为交联剂将壳聚季铵盐(HACC)包覆在纳米氧化铝(Al_(2)O_(3))表面,成功合成了具有核-壳结构的复合纳米材料(Al_(2)O_(3)-STPP@HACC),并以此纳米材料作为填料制备了氧化铝/间位芳纶(PMIA)复合纸。利用zeta电位、XPS、FTIR、SEM、TEM和热重等方法对改性前后的纳米氧化铝微观形貌、化学组分、理化性能等进行了表征,测试了各纸样的工频击穿场强和表面电荷消散过程,计算得到绝缘纸陷阱分布特性。结果表明,壳聚糖季铵盐外壳通过静电引力和氢键包覆在纳米氧化铝表面,在聚合物中起到粘合和过渡作用,三聚磷酸钠起交联作用。改性后芳纶纸抗张强度和交流击穿强度分别为4.6 MPa和32.6 kV/mm,分别提升了38.5%和33%,同时,复合纸具有显著增强的热稳定性和低电导率(7.50×10^(-17)S/m),HACC@STPP壳层能够增强纤维界面结合力,引入大量深陷阱,限制载流子运动。

二甲基亚砜对间位芳纶结构调控与染色性能的影响研究

为了克服间位芳纶染色难以拓展其在服用防护领域的应用,探究不同晶态结构间位芳纶的染色性能差异机理并改善其染色性能具有重要意义。本文选用二甲基亚砜(DMSO)作为PMIA大分子结构调控剂,研究其对PMIA晶态结构和染色性能的影响。采用分子动力学模拟,分别构建了PMIA和DMSO/PMIA不同晶态下的分子模型,并计算DMSO调控前后PMIA的氢键变化、链运动的均方位移及PMIA和染料分子的界面结合能。进一步对PMIA纤维进行扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射(XRD)表征和表观得色量(K/S值)、上染率的测试,并与分子动力学模拟相互验证,从分子尺度解析了DMSO对PMIA结构调控机制和染色性能的影响。结构模型的计算结果表明:DMSO可以有效地破坏PMIA氢键网络,使得其非结晶区与结晶区氢键数量分别减少了56.5%和25.7%,并显著增加PMIA非结晶区的链运动性能。此外,经调控后的PMIA不同晶态与染料的界面结合能大于调控前,非结晶区与染料的结合能提升程度大于结晶区。实验结果表明:DMSO可有效提高PMIA纤维的表面粗糙度,同时对PMIA的化学结构和结晶度均无明显影响;PMIA的染色性能显著提高,K/S值与上染率分别提升了72.34%和65.6%,耐湿摩擦色牢度提升半级,耐日晒色牢度提升一级。实验结果与分子动力学模拟结论相一致,为提高PMIA的染色性能提供了新途径。

短切纤维特性对间位芳纶纸电气绝缘性能的影响

本文研究了短切纤维特性对间位芳纶纸击穿强度、电导率、陷阱特性和力学相关性能的影响。结果表明,在参照样品(直径为25μm、长度为6 mm、结晶温度为300℃、沉析纤维与短切纤维的配比为7∶3)的基础上,纤维直径增加至45μm会降低沉析对短切纤维的包覆程度,诱发界面孔隙,芳纶纸的击穿强度和拉伸强度降幅可达16%和24%;纤维长度增加至18 mm,会造成短切纤维翘曲并形成“硬质”界面,击穿强度降幅可达63%,拉伸强度则无明显变化;结晶温度降低至230℃,会降低短切纤维结构稳定性,导致其热压熔融,击穿强度和拉伸强度降幅可达36%和50%;当短切纤维配比增加时,芳纶纸的击穿强度随致密度呈先升后降趋势,拉伸强度则随短切纤维含量的增加单调递增,体现了短切纤维对芳纶纸稳定成型的必要性和过量短切纤维对绝缘的削弱作用。此外,低击穿强度芳纶纸会呈现电导率提高和电荷陷阱浅化的现象,可作为芳纶纸绝缘性能判别的参考指标。

间位芳纶分步式还原染料染色工艺研究

为了扩大间位芳纶用高耐光色牢度染料的选择范围以及提高其染色后的色深、耐光性,将常用于纤维素纤维染色的高耐光色牢度还原染料,采用环保型载体FD-C对间位芳纶纱线进行分布式染色。测试K/S值、色牢度、表面形貌、力学及热学性能、结晶度的变化,探讨还原染料及环保载体FD-C对间位芳纶纱线的染色工艺及性能。结果表明,当还原蓝ER用量为3%(omf)时,间位芳纶还原染料载体染色的优化工艺为:入染前加入60 g/L载体FD-C,以1℃/min升温至130℃,保温60 min后降温至40℃;再次加入20 g/L的载体FD-C,再以1℃/min升温至70℃保温20 min;最后皂洗。该工艺的染色效果最佳。与不加载体相比,染色纱线的K/S值提升了5.2,耐日晒色牢度提升了2级;染色纱线仍具有优异的力学及热学性能。

极性溶剂预处理对间位芳纶染色性能和机械性能的影响

为提升间位芳纶的可染性,采用极性有机溶剂对间位芳纶进行预处理,使用分散染料进行染色,对预处理及染色工艺条件进行优化,研究极性溶剂预处理对间位芳纶织物染色性能及机械性能的影响。结果表明:最佳的预处理工艺为使用DMSO在55℃时处理30 min,按此条件所得间位芳纶织物的断裂强力为950 N,断裂伸长率为36%,织物收缩率小于10%;最佳的染色工艺为使用偶氮型分散染料在80℃时染色60 min,此时,染料上染率达到80.9%~97.6%,染色织物耐皂洗、耐摩擦和耐升华等色牢度可以达到4级以上。使用极性溶剂在较低温预处理可有效提升间位芳纶的可染性,并显著降低机械性能损伤。

蒽醌系还原染料不同母液条件对间位芳纶纱线的染色对比

为了提高还原染料母液稳定性及对间位芳纶染色后的耐日晒性,选用耐日晒性较好的蒽醌系还原染料红F3B、黄FG、蓝ER,以二氧化硫脲作为还原剂并采用干缸还原法配制隐色体母液技术对间位芳纶纱线染色。通过二氧化硫脲用量、氢氧化钠用量、染料用量、母液的还原温度及保温时间,研究母液稳定性对间位芳纶纱线染色效果及性能的影响。结果表明:所选3只染料用量均为20 g/L,氢氧化钠用量为20 g/L,还原温度为50℃时加入15 g/L的二氧化硫脲并保温8 min,母液的还原效果最佳。在染液3%(omf)时,采用红F3B染色样的K/S值为3.80;采用黄FG染色样的K/S值为5.37;采用蓝ER染色样的K/S值为4.91;其耐日晒色牢度及耐摩擦色牢度均大于等于3级,同时力学性能无显著变化。

极不均匀电场中叠层间位芳纶纸和纤维素纸的局部放电特性对比分析

间位芳纶纸具有优异的绝缘强度和耐热性,是纤维素纸的理想替代品。为研究干式工况下间位芳纶纸对纤维素纸的可替代性,对比了叠层间位芳纶纸和纤维素纸在极不均匀电场中的击穿强度,并对叠层间位芳纶纸与纤维素纸开展了阶梯升压和恒定电压下的局部放电测试。结果表明,极不均匀电场中间位芳纶纸的干式击穿电压约为纤维素纸的2倍,且随着叠层数的增长,二者的击穿强度差异性变小;升压局放中,在电场强度低于两种绝缘纸各自击穿强度的50%时,两种绝缘纸的放电特征相近,进一步提高电场强度后,间位芳纶纸出现了更剧烈的沿面放电,放电量约纤维素纸的6倍;恒压局放中,间位芳纶纸在放电起始阶段放电更为剧烈,最大放电量在6500~43000 pC之间变化,而后在6500 pC上下小幅度波动,临近击穿时最大放电量剧增到49966.9 pC。局放使间位芳纶纸呈现更加严重的纸张缺陷,这源于击穿对短切纤维与浆粕界面的破坏导致浆粕脱落及损伤。

芳纶树脂液浸渍协同冷压光制备高强度间位芳纶纸的研究

本研究提出了一种采用同质同源的芳纶树脂液浸渍协同冷压光制备间位芳纶纸的新工艺,芳纶树脂液中的强极性分子使间位芳纶纤维发生部分润胀和溶解。同时,形成的再生芳纶聚合物可以填充孔隙,且在压力作用下,纤维接触面积显著增加,产生更多氢键结合,纸张结构致密性和物理性能得到进一步提升。结合响应面法,以干燥时间、干燥温度和冷压光压力为自变量,以拉伸强度和击穿强度为响应值,对工艺参数进行优化。结果表明,干燥时间2.1 min、干燥温度79.8℃、冷压光压力17.27 MPa的最优条件下制备的间位芳纶纸,其拉伸强度、杨氏模量和击穿强度分别为36.93 MPa、887.13 MPa和16.42 kV/mm,与热压工艺制得的间位芳纶纸相比,分别提高了119%、127%和4%。

泰美达间位芳纶被用于随嫦娥六号登月的国旗织物中

6月2日,嫦娥六号着陆器和上升器组合体成功着陆在月球背面南极——艾特肯盆地预选着陆区,这是继2020年由嫦娥五号首次携带并成功在月球上展示之后,月球背面首次迎来“织物版”国旗。此次随嫦娥六号登月的国旗织物采用了间位芳纶和玄武岩纤维共同制成。

泰和新材申请间位芳纶气凝胶纤维的制备方法专利

据国家知识产权局公告,泰和新材集团股份有限公司申请一项名为“一种间位芳纶气凝胶纤维的制备方法”的制备方法专利,专利公开号为CN117844042A,申请日期为2024年3月。显示,本发明涉及纤维制备技术领域。

国产间位芳纶纸蜂窝与NH-1蜂窝性能的对比研究

分别采用国产间位芳纶纸与杜邦T412芳纶纸制作两种规格的蜂窝芯材,并进行了主要力学性能的对比分析。结果表明,国产间位芳纶纸蜂窝在大部分性能上能够与NH-1蜂窝媲美,基本能够满足用户的使用要求,但在工艺性方面仍需要改进。

溶液喷射法制备间位芳纶纳米纤维的研究

采用溶液喷射纺丝技术制备了间位芳纶(PMIA)纳米纤维,探讨了溶液浓度、气压、挤出速率和接收距离等参数对纤维形貌和直径的影响,结果表明,在溶液浓度为12%(质量分数)、牵伸风压为0.12 MPa、挤出速率为0.8mL/h、接收距离为40cm条件下,所得PMIA纳米纤维形貌较好,纤维平均直径可达276.7nm;采用高速旋转滚筒,制备了PMIA取向纳米纤维,讨论了滚筒转速对PMIA纤维膜性能的影响。结果表明,随着滚筒转速提高,纤维膜取向度及其力学性能均提高,1 300r/min时达到最大值,而膜的孔隙率则随着转速的提高逐渐减小,但仍可达79.7%以上。

静电纺间位芳纶纤维的制备及其性能

以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,加入LiCl和CaCl2制备2种溶解体系,研究了间位芳纶纤维在2种溶解体系中的溶解性能及芳纶溶液的静电纺丝性能。间位芳纶纤维在N,N-二甲基乙酰胺中只能发生有限溶胀,氯化盐的加入有利于芳纶纤维的快速溶解。盐的种类及质量分数对纤维的溶解量、溶解时间以及溶液的黏度具有重要的影响。利用制得的溶液,采用高压静电纺丝技术制备了直径为100～500 nm的纳米芳纶纤维,纳米纤维直径随纺丝溶液质量分数和盐质量分数的增加而增大。以LiCl/DMAc为溶解体系制得的纳米纤维的均匀性随黏度增大而逐渐提高,且纤维形貌优于在CaCl2/DMAc溶解体系中制得的纤维,但以CaCl2/DMAc溶解体系制得的纳米纤维其热性能明显优于LiCl/DMAc溶解体系纺得的纳米纤维。LiCl/DMAc溶解体系中芳纶溶液质量分数为11%时,制得的纳米芳纶纤维非织造布的力学性能最优。

对位芳纶蜂窝芯与间位芳纶蜂窝芯的性能对比研究

对比了使用对位芳纶纸制备的HN系列蜂窝芯与间位芳纶纸制备的YT系列蜂窝芯的主要力学性能及抗燃烧性能。结果表明,由对位芳纶纸制备的HN系列蜂窝芯的主要力学性能远远优于间位芳纶纸制备的YT系列蜂窝芯,但其抗燃烧性能仍有待改进。

热压对间位芳纶纸表面形态、结构和物理性能的影响研究

实验中将芳纶短切纤维和沉析纤维(浆粕)按照一定比例混抄、热压,系统地研究了热压对间位芳纶纸的纤维形态、物理结构、表面性能及某些物理性能的影响。结果表明:热压对纸张的性能影响很大,热压后纸张的表面变得平整光滑,略为半透明状,内部结构更加紧密。同时,芳纶纸的紧度、抗张强度和伸长率随热压温度的升高而增大,与未压纸相比,热压温度达到130℃时,纸张紧度达到3.92倍,抗张强度和伸长率也分别提高了4.65倍和7.23倍,继续提高热压温度,各性能指标的增长速率都趋于缓和。撕裂强度则是随热压温度的升高先增大后减小,热压温度达到130℃时,撕裂强度提高2.54倍,然后随温度的升高而降低,并最终趋于稳定值。