高性能纤维的结构研究及特种纸制备

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 PPTA纤维
• 1.1.1 PPTA纤维的国内外发展现状
• 1.1.2 PPTA纤维的分子结构
• 1.1.3 PPTA纤维的微观结构
• 1.1.4 PPTA纤维的表面改性
• 1.1.5 PPTA纤维的性能
• 1.1.6 PPTA纤维的应用
• 1.2 芳纶浆粕（PPTA-Pulp）
• 1.2.1 芳纶浆粕的制备方法
• 1.2.2 芳纶浆粕结构与性能的表征
• 1.3 在造纸中的应用和性能
• 1.3.1 在造纸中的应用
• 1.3.2 造纸性能
• 1.3.2.1 打浆性能
• 1.3.2.2 纤维分散
• 1.3.2.3 抄造成形
• 1.3.2.4 浸渍工艺
• 1.3.2.5 热压成型
• 1.4 本论文研究的目的、意义和主要内容
• 1.4.1 研究的目的和意义
• 1.4.2 主要研究内容
• 1.4.3 研究方法及技术路线
• 第二章 对位芳纶短切纤维超微结构的研究
• 2.1 实验
• 2.1.1 实验原料与试剂
• 2.1.2 样品清洗
• 2.1.3 超声波处理对位芳纶短切纤维
• 2.1.4 保水值的测定
• 2.1.5 相对分子质量的测定
• 2.1.6 XRD分析
• 2.1.7 超声波处理后对位芳纶短切纤维的形态及超微结构观察
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 超声波作用下对位芳纶短切纤维结构与性能的变化
• 2.2.1.1 超声波作用下对位芳纶短切纤维保水值的变化
• 2.2.1.2 超声波作用下对位芳纶短切纤维相对分子质量的变化
• 2.2.1.3 超声波作用下对位芳纶短切纤维形态结构的变化
• 2.2.1.4 超声波作用下对位芳纶短切纤维结晶结构的变化
• 2.2.2 对位芳纶短切纤维超微结构的观察
• 2.2.2.1 原纤结构的观察
• 2.2.2.2 皮-芯层结构的观察
• 2.2.2.3 缚结带结构的观察
• 2.2.2.4 扭结带结构的观察
• 2.3 本章小结
• 第三章 对位芳纶浆粕结构与性能的表征
• 3.1 实验
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 芳纶浆粕打浆度的测定
• 3.1.3 芳纶浆粕保水值的测定
• 3.1.4 芳纶浆粕纤维的质量分析
• 3.1.5 芳纶浆粕纤维的形态观察
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 芳纶浆粕打浆度与保水值之间的关系
• 3.2.2 芳纶浆粕打浆度和帚化率之间的关系
• 3.2.3 芳纶浆粕打浆度和细小纤维含量之间的关系
• 3.2.4 芳纶浆粕纤维的质量分析
• 3.2.5 预测方法的评价
• 3.2.6 芳纶浆粕纤维的形态观察
• 3.3 本章小结
• 第四章 高性能印刷电路板用芳纶纤维纸原纸的制备
• 4.1 实验
• 4.1.1 实验原料
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.3 强度指数的测定
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 助留剂与增强剂用量对芳纶原纸物理性能的影响
• 4.2.1.1 助留剂用量对芳纶原纸物理性能的影响
• 4.2.1.2 增强剂用量对芳纶原纸物理性能的影响
• 4.2.2 对位芳纶短切纤维的长度配比对芳纶原纸物理性能的影响
• 4.2.3 芳纶浆粕用量对芳纶原纸物理性能的影响
• 4.2.4 对位芳纶浆粕的打浆度对芳纶原纸物理性能的影响
• 4.2.5 对位芳纶浆粕的来源对芳纶原纸物理性能的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 芳纶原纸热压工艺的研究
• 5.1 实验
• 5.1.1 芳纶原纸
• 5.1.2 热压处理
• 5.1.3 强度指数的测定
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 热压压力对芳纶纸物理性能的影响
• 5.2.2 热压温度对芳纶纸物理性能的影响
• 5.2.3 热压次数对芳纶纸强度性能的影响
• 5.2.4 纸页的结构分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 答辩委员会对论文的评定意见