[發明專利]一種添加鈦酸鉀晶須的芳綸紙及其制備方法

有效

• 申請號: 201510044190.1
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN104631199A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 楊斌;張美云;陸趙情;劉毅娟
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: D21H13/26
• 分類號: D21H13/26;D21H15/10;D21H17/66;D21H17/55
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于材料和造紙領域，具體涉及一種添加鈦酸鉀晶須的芳綸紙及其制備方法。

背景技術

芳綸纖維是一種具有高強度、高模量、耐高溫、低密度、熱收縮性小、尺寸穩定性好等眾多優點的合成纖維材料，具有“合成鋼絲”的美譽。由芳綸纖維通過造紙濕法成型工藝制備而成的芳綸紙，具有比重輕，比強度大、比剛度高，抗沖擊，突出的耐腐蝕和自熄性，良好的高溫穩定性和透電磁波性能等特點，作為一種先進的復合材料基材廣泛應用于高溫絕緣材料、航空航天和高性能電子器材等領域。

隨著復合材料領域的快速發展，其在體育、家裝、家電等民用領域也得到了進一步拓展，這就要求復合材料基材向著滿足高性能化要求的前提下實現低成本化，即原材料、復合工藝和質量控制等各個方面實現低成本化，這樣才能實現先進復合材料的應用“由軍轉民”，進一步拓寬復合材料在民用產品中的大規模應用。目前我國芳綸纖維生產初步實現了產業化，例如泰和新材料股份有限公司和圣歐芳綸有限公司等，但年產量仍然有限，芳綸纖維更多地應用在中高端領域，而國外進口芳綸纖維價格仍高居不下，這就給后續民用產業鏈的應用帶來了較大的成本負擔并限制了其應用領域的推廣。

有關芳綸紙的研究基本都集中在芳綸紙的制備方法及如何改善芳綸紙的性能方面。例如采用多比例分層復合的方法制備芳綸紙從而改善紙頁成形勻度和纖維的Z向分布(申請號：200710017244.0)；通過添加第三種具有明顯熔融溫度的黏結纖維改善纖維間的結合力(申請號：200610022082.5)；在芳綸漿粕纖維制備階段添加功能性粉末改善紙頁性能如強度、抗靜電效果、抗氧化或老化等(申請號：201110032074.X)；通過調整熱壓過程中兩個壓區具備不同的溫度，來制備兩面平滑度不同的芳綸紙(申請號：200910216912.1)；添加比表面積更大、表面活性更高的沉析纖維來改善芳綸紙頁中短切纖維和漿粕纖維之間的界面結合力，提高界面結合強度(申請號：201110406330.7)。但是，上述所列專利以及其他同領域專利均是集中在改善紙頁性能如力學強度和造紙過程等方面，而如何在保證芳綸紙性能的前提下降低芳綸紙生產成本、改善紙頁耐磨性、耐高溫性等方面目前并沒有相關的研究。

鈦酸鉀晶須最初作為航天用高溫隔熱材料由美國杜邦公司于1958年開發出來，具有優良的力學性能、穩定的化學性質、優異的耐腐蝕性、耐熱隔熱性、耐磨性、高的電氣絕緣性。由表1可以看出，鈦酸鉀晶須的強度遠超出常用的玻璃纖維、碳纖維、凱夫拉纖維等。與一些高級增強纖維相比，其性能稍遜色，但價格僅為它們的1/10～1/100。

表1鈦酸鉀晶須與其他纖維性能及價格比較

發明內容

為了克服上述現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種添加鈦酸鉀晶須的芳綸紙及其制備方法，本發明通過在芳綸纖維中添加性能優異、價格較低廉的鈦酸鉀晶須后配合抄造，可以降低生產成本，同時改善芳綸紙力學性能尤其是芳綸紙的耐高溫性能和耐磨性；此外，鈦酸鉀晶須與芳綸纖維混雜使用，起到了纖維的協同、混雜效應，改善了成紙的綜合性能，提高紙機車速和生產效率。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種添加鈦酸鉀晶須的芳綸紙，以重量份數計，所述的芳綸紙構成組分包括：芳綸纖維：76～95份；鈦酸鉀晶須：5～24份，所述的芳綸纖維為芳綸纖維X和芳綸纖維Y的混合體系，其中，芳綸纖維X和芳綸纖維Y的重量比為(3～5)﹕(5～7)，所述的芳綸纖維X為間位芳綸短切纖維、對位芳綸短切纖維中的一種；所述的芳綸纖維Y為對位芳綸沉析纖維、對位芳綸漿粕纖維、間位芳綸沉析纖維中的一種或多種還包括助留劑，所述助留劑的添加量為芳綸纖維Y重量的0.02～0.1％。

進一步地，所述的鈦酸鉀晶須為六鈦酸鉀或八鈦酸鉀的一種或兩種的混合物，鈦酸鉀晶須的性能如下：其水相分散液的pH為7～9，晶須直徑為0.8～1.5μm，晶須長度為30～100μm，晶須長寬比為20～125，晶須熔點為1300～1370℃。

進一步地，所述的助留劑為陽離子聚丙烯酰胺。

一種添加鈦酸鉀晶須的芳綸紙的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將芳綸纖維X，即間位芳綸短切纖維和對位芳綸短切纖維中的任意一種經過疏解分散制得漿料懸浮液(A)；

步驟2：將芳綸纖維Y，即對位芳綸沉析纖維、對位芳綸漿粕纖維、間位芳綸沉析纖維中的一種或多種纖維經過原纖化處理并疏解分散制得漿料懸浮液(B)；