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。

对位芳纶沉析纤维性能研究

采用SEM、AFM、FT-IR、XRD和TGA对新型芳纶材料对位芳纶沉析纤维的表面形貌、化学结构、结晶程度和热学特性4个方面进行了分析检测,为研究对位芳纶沉析纤维的结构性能奠定实验基础,有利于其作为复合增强材料的广泛应用。结果表明,对位芳纶沉析纤维是非粒状且尺寸较小,外形上既像纤维又像薄膜,表面粗糙,形态柔顺;纤维具有仲酰胺结构特征;纤维结晶度为28.55%,非晶化的成分较多,且晶粒尺寸较小;纤维初始分解温度为490℃,TG10%为550℃,分子链结构稳定,热学性能优异。

对位芳纶沉析纤维及其复合纸的结构与性能

为研究对位芳纶沉析纤维这种新型纤维及其复合纸的结构与性能,文中采用光学显微镜、扫描电镜、原子力显微镜表征了纤维的表观形貌;通过纤维质量分析仪分析了纤维的形态参数;利用压汞仪定量表征了复合纸的结构特征,并综合研究了其力学性能、介电性能和热学性能。结果表明,沉析纤维呈薄膜褶皱状,形态柔顺,表面粗糙,在水相介质中分散均匀;重均长度0.552mm,细小纤维含量71.9%,纤维均一性好,细碎化程度高,有利于成纸的增强;芳纶复合纸的孔隙率为18.33%,孔径为14.64μm,成纸结合相对紧密,类似于钢筋混凝土结构;其拉伸指数为38.8 N·m/g,撕裂指数为18.4 m N·m2/g,耐压强度达到21.8 k V/mm;初始分解温度535℃,t10%为560℃,热学稳定性优异。

对位芳纶沉析纤维对芳纶纸基材料结构和性能的影响

对位芳纶沉析纤维是一种采用物理沉析法制备而得的新型芳纶纤维,为解析这种纤维的形态特征与其芳纶纸基材料(对位芳纶沉析纤维和对位芳纶短切纤维组成)结构和性能之间的相关性,采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)表征了该纤维的表观形貌;通过纤维质量分析仪(Morfi Compact)分析了该纤维的形态参数;利用压汞仪(MIP)测定了芳纶纸基材料的孔隙结构参数;并探讨了对位芳纶沉析纤维对芳纶纸基材料孔隙结构和物理性能的影响。结果表明,对位芳纶沉析纤维呈薄膜褶皱状、形态细小、表面粗糙、易于分散;纤维质均长度为0.479 mm,细小纤维含量为71.9%,尺寸均一性好、细碎化程度高,利于芳纶纸基材料的复合增强;对位芳纶沉析纤维能显著改善芳纶纸基材料的结构,直接影响其机械性能和绝缘性能,最佳含量应为70%左右。

对位芳纶纸热稳定性及其热分解动力学研究

采用TG-DSC和TG-IR分析由对位芳纶短切纤维和沉析纤维制备的新型对位芳纶纸的热学性能和热分解产物,并借助Coats-Redfern热分析方法探讨其热分解动力学行为。结果表明,该对位芳纶纸热分解过程为三个阶段,100℃以下失去的为结合水,初始分解温度为535℃、TG10%为540℃,800℃时其质量损失为57.2%,且在升温过程中发生裂解但不熔融;热解产物主要为HCN、NO_2、NH_3、NO、CO、CO_2以及H2O。其热分解特性受升温速率影响较大,随升温速率升高,对位芳纶纸的起始分解温度和终止分解温度均向高温区移动;Coats-Redfern动力学方程适用于计算该复合材料的热分解动力学参数,其拟合直线的相关系数均在0.98以上,反应级数为1,并计算了不同速率下对位芳纶纸的活化能E和频率因子A。

芳纶酰胺纸基材料的研究

本文介绍了华南理工大学针对国内芳纶纸研制中长期存在的问题 ,联合国内有关技术领域的科研力量重点突破与工程化相关的技术问题所作的研究工作 ;与东华大学合作解决芳纶浆粕的质量控制与产业化技术问题 ,克服以往浆粕产品中存在的比表面积不足 ,浆粕纠结严重等缺点 ,研制出适合纸页制作的高质量芳纶浆粕 ;采用特殊的分散技术与纸页成型工艺及设备 ,提高成纸的匀度 ,解决以往芳纶纸制备中存在的纸页匀度差、强度低 ,并且性能不够稳定等问题 ,目前研制的芳纶纸产品性能已接近杜邦同类产品性能标准。

对位芳纶沉析纤维及其纸基材料性能的研究

采用扫描电子显微镜、比表面积仪、纤维形态分析仪、X射线衍射仪等对比分析了对位芳纶沉析纤维和对位芳纶浆粕纤维的微观形貌、形态参数、结晶结构以及成纸性能。实验表明,与对位芳纶浆粕纤维相比,对位芳纶沉析纤维呈非粒状且尺寸较小,外形上既像皱膜又像薄片,表面活性高,比表面积大,达到7.35 m2/g;纤维细碎化程度高,长度均一性好,柔软性好,强韧性高;结晶度为28.55%,具备细微丝晶结构,有利于成纸的匀度和强度;配抄成纸机械强度和电气性能均高于对位芳纶浆粕纤维配抄的纸。

芳纶纸匀度分量和定量对性能的影响

对不同定量芳纶纸的匀度和强度、电气性能进行了规律性探讨,并对匀度分量与各种性能之间的关系进行了具体分析。结果表明,定量的增大有利于提高芳纶纸中细小组分的匀度。定量对芳纶纸性能的影响与匀度分量相关。不同定量的芳纶纸,其抗张强度性能与较大匀度分量5.3～22.7mm相关性较强,相关系数R^2>0.45;而介电损耗性能与较小匀度分量0.6～2.1mm相关,相关系数R^2>0.68。从理论上证明了芳纶纸的强度性能主要由短切纤维来承担,而沉析纤维主要承担芳纶纸的电气性能,耐压强度性能的提高主要依赖于两种纤维的比例。

分子量对芳纶1313沉析纤维结构及性能的影响研究

通过沉析法制备芳纶1313沉析纤维,采用纤维长度测试、TGA、XRD和SEM等测试方法对沉析纤维的形貌结构和性能进行表征,用脱水时间表征芳纶1313沉析纤维与短切纤维在抄纸过程中的脱水性能,并对纸张的力学性能及电绝缘性能进行研究。结果表明:随着芳纶1313沉析纤维分子量的增加,其纤维平均长度增大,纸张的抗张强度、断裂伸长率及撕裂度都增强,电绝缘性能提升。沉析纤维为非结晶结构,随着分子量增加,能形成膜状结构,其热稳定性增加,但比短切纤维的热稳定性稍差。

对位芳纶沉析/短切纤维及其纸基材料性能的研究

为了解对位芳纶沉析纤维这种新型纤维和短切纤维的特性,并制备出高性能纸基复合材料,本文采用SEM表征了芳纶纤维的表观形貌;通过纤维质量分析仪(Morfi Compact)、保尔筛分仪测定了纤维的形态参数;分别探讨了沉析/短切纤维的处理工艺及配抄比例对纸基材料性能的影响,并利用TGA研究了纸基的热学性能。结果表明:短切纤维呈刚性圆柱状,两端粗细一致,表面光洁均整;沉析纤维呈薄膜褶皱状,形态细小,纤维均一性好,细碎化程度高,有利于纸基材料的匀度和强度;采用沉析纤维的打浆度60SR,短切纤维的分散剂用量0.3%,配抄比例7:3的工艺条件,将获得最佳机械性能和介电性能的芳纶纸基材料;这种纸基材料初始分解温度高达535℃,TG10%为560℃,说明其热学稳定性优异。

芳纶纤维与浆粕材料界面结构的TEM表征

采用透射电镜(TEM)对芳纶纤维/浆粕界面特征进行表征,探讨了界面微观结构与芳纶纸基材料综合性能的相关性。TEM观察结果表明,不同制造工艺的纤维,其微细纤维的精细程度有较大差异;热压过程并没有使得芳纶微纤维间熔融为一体,而是在纤维与基体间形成一个相互交叉的过渡区界面。界面的结构也不尽相同,纤维与浆粕间界面结构或形成镶嵌的"钉扎型",或形成"间隙型"界面。这些结构对纤维与浆粕间的结合性能造成明显差异,因而对纸张物理性能也有明显的影响。

沉析纤维的性能与应用

文章介绍了沉析纤维的制备、性能及其研究进展,并探讨了沉析纤维形成过程中聚合物溶液性质、剪切速率和凝固浴性质对沉析纤维形貌、尺寸等的影响。沉析纤维为厚度几微米、长度几十微米到数毫米不等薄膜状纤维材料,具有良好的抱合及热粘合性能,在复合材料以及生物医用材料方面拥有广阔的应用前景。

间位芳纶沉析纤维的制备、表征及应用

围绕沉析设备和工艺介绍了间位芳纶沉析纤维的制备研究进展,总结了国内外研究者对间位芳纶沉析纤维结构、表面形态、滤水性能、热稳定性、杂质含量、力学性能、介电性能的表征方法,并简述了其应用。

对位芳纶沉析纤维结构分析及其在纸基复合材料中的应用

对位芳纶沉析纤维是近年来新开发的一种对位芳纶差异化产品,因其具备良好的湿加工性和复合效果,故作为复合增强材料得以广泛应用.为了解这种新型纤维的本体结构特性以及其在纸基复合材料中的应用情况,本文采用LM、SEM等表征了该纤维的表观形貌,通过Morfi Compact分析了其形态参数,并利用FT-IR、XRD等研究了其结构特性,运用压汞仪、TG-DSC等探讨了沉析纤维对纸基复合材料性能的影响.结果表明:相对于浆粕纤维,沉析纤维呈非刚性的皱膜状或薄片状,形态柔顺,质轻且较薄,比表面积较大,在水介质中分散性良好;纤维的长度较小且分布集中,细碎化程度高,有利于提高其复合材料的匀度和强度;纤维具有聚酰胺结构,其氢键结合程度偏低,呈现出明显的无定形态结构;由于沉析纤维独特的形态特性,用其配抄所得纸基复合材料结构紧凑,孔隙较少,机械强度、绝缘性能以及热学稳定性等均有明显提高,说明对位芳纶沉析纤维作为芳纶纸基复合材料具有良好的性能.

间位芳纶纤维及浆粕的热性能分析

采用DSC、TG热分析方法对几种不同的芳纶纤维和浆粕的热性能进行了分析,研究了其受热后重量和能量随环境温度和受热时间的变化.DSC曲线表明短纤维未出现玻化转变温度,结晶峰也未出现,浆粕无定型部分的玻璃化转变温度在283℃左右,在300℃以后出现冷结晶现象.TG分析表明短切纤维与浆粕在400℃以上出现失重分解,浆粕失重速率大于纤维失重速率.

热压温度对芳纶复合纸性能的影响

针对间位芳纶纸在中低端应用领域性能富裕以及国产间位芳纶纸机械性能不足的问题,采用POD(聚-1,3,4-噁二唑)短切纤维和间位芳纶沉析纤维混杂制备高性能芳纶复合纸.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析了芳纶复合纸在不同热压温度下界面粘结性能以及结晶度的变化.阐述了热压温度对芳纶复合纸热压过程中短切纤维与沉析纤维之间的相互作用、成纸强度和电气性能的影响机理.并通过热重分析(TGA)表征芳纶复合纸的耐热性能.结果表明:当热压温度为280℃时,纸张抗张指数为95.9N·m·g^(-1),耐压强度为18.6kV·mm^(-1),结晶度为36.00%.纤维间界面粘结性能明显改善,纸张具有较优的强度性能和电气性能.芳纶复合纸初始分解温度为421.6℃,780℃时其质量损失为47.9%,芳纶复合纸具有稳定的耐热性能.

不同粘结纤维增强芳纶纸对比研究

对位芳纶纤维具有的刚性分子链结构以及表面化学惰性导致其成纸机械性能较差。研究发现:添加粘结纤维与对位芳纶纤维进行配抄,经热压后可较好地改善成纸机械性能。添加间位芳纶沉析纤维和聚酯纤维均可提升纸张物理机械性能,但聚酯纤维增强效果较好,当聚酯纤维含量为20%左右时,经热压后纸张物理机械性能有较大幅度提升。

间位与对位芳纶沉析纤维及其纸基绝缘材料的结构特性对比研究

通过光学显微镜(LM)、扫描电子显微镜(SEM)、纤维形态分析仪(Morfi Compact)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)及纸张性能检测等手段分别研究了间位芳纶沉析纤维和对位芳纶沉析纤维的表观形貌、形态参数、结晶特性、热学性能,并对比分析了其纸基绝缘材料的主要性能。结果表明:间位芳纶沉析纤维呈现无规则带状结构,形态柔软,尺寸较大,易于缠绕;对位芳纶沉析纤维呈现薄膜皱褶状结构,在水介质中均匀分散并自由舒展,纤维均一性较好,细碎化程度较高。两种纤维均具有明显的无定形结构和优异的热性能,其中对位芳纶沉析纤维的结晶度较高,热稳定性较好。两种纤维配抄成纸的介电性能接近,但对位芳纶沉析纤维配抄成纸的机械强度和热性能更具优势,匀度较好且吸湿性较弱,是一种在耐高温纸基绝缘材料领域更具应用优势的新型纤维。

芳纶1313沉析纤维增韧聚氨酯弹性体的研究

以聚四氢呋喃二醇(PTMG)为软段,甲苯二异氰酸酯(TDI)和3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷(MOCA)扩链剂为硬段,芳纶1313沉析纤维作为填料,通过原位聚合法制备聚氨酯弹性体复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)对芳纶1313沉析纤维结构进行了分析表征,研究了沉析纤维含量对工艺性能的影响,并对制得的复合材料试样进行力学性能和屈挠性能测试。结果发现,芳纶沉析纤维质量分数为1%时,固化时黏度上升速度较快,工艺可操作性下降。在芳纶沉析纤维质量分数0～1%范围内,随着沉析纤维含量的增加,聚氨酯弹性体的屈挠次数、撕裂强度和断裂伸长率明显提高,增韧效果较好。

改性芳纶沉析纤维对PU弹性体复合材料性能的影响

利用磷酸(H 3PO 4)和二氯异氰尿酸钠(DCCNa)溶液分别对芳纶1313沉析纤维(MAF)进行改性处理,得到磷酸化的MAF(MAFP)和氯化的MAF(MAFC),并利用原位聚合的方法将MAFP和MAFC作为填料加入到PTMG/TDI型PU弹性体中,得到两种PU弹性体复合材料MAFP/PU和MAFC/PU。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、万能拉力试验机和旋转黏度计分别对改性后的MAF的结构以及复合材料的红外光谱、力学性能和工艺性能进行表征。结果发现,MAFP和MAFC上引入了极性基团,MAFC/PU比MAFP/PU有更好的操作性能和力学性能。