[發(fā)明專利]一種芳綸納米紙及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110595381.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN113308931B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸趙情;馬秦;俄松峰;寧逗逗;耿博;趙瑞霞;李楠;劉佳毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): D21H13/26
• 分類號(hào): D21H13/26;D21H17/09;D21H17/64;D21H17/30;D21J5/00;D21C9/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 房鑫

本發(fā)明公開了一種芳綸納米紙及其制備方法，包括以下步驟：將芳綸纖維、二甲基亞砜、堿液及海藻酸鈉溶液進(jìn)行混合，得到納米級(jí)別的均勻混合纖維懸浮液；對(duì)均勻混合纖維懸浮液進(jìn)行再質(zhì)子化處理，得到均勻微納尺寸纖維分散液；利用均勻微納尺寸纖維分散液，制備得到所述的芳綸納米紙；本發(fā)明通過采用堿液?海藻酸鈉體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)芳綸纖維分子內(nèi)部氫鍵的破壞，使其酰胺鍵斷裂，表面呈負(fù)電荷，通過纖維之間的靜電排斥實(shí)現(xiàn)芳綸纖維的納米化；通過對(duì)均勻混合懸浮液進(jìn)行再質(zhì)子化處理，有效縮短了芳綸納米纖維的制備周期，并為海藻酸鈉的均相提供媒介；有效提高了芳綸納米纖維紙的強(qiáng)度和韌性，其擊穿強(qiáng)度較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于造紙工業(yè)和聚合物納米材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種芳綸納米紙及其制備方法。

背景技術(shù)

芳綸纖維作為一種高性能的合成纖維，具有優(yōu)異的機(jī)械性能，耐化學(xué)穩(wěn)定型，熱穩(wěn)定性，絕緣性以及自熄性，采用芳綸纖維制備的材料作為輕質(zhì)高強(qiáng)的結(jié)構(gòu)件可以應(yīng)用在航空航天和軍工領(lǐng)域；芳綸纖維作為絕緣材料能夠應(yīng)用在電機(jī)、變壓器及電容器等高壓電器中；與此同時(shí)，由于其耐高溫和自熄性還可以用作防護(hù)服。隨著特高壓的發(fā)展，對(duì)于絕緣領(lǐng)域材料提出了越來(lái)越高的要求，這意味著從性能上優(yōu)化傳統(tǒng)的芳綸紙具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義，也是大勢(shì)所趨。

2011年，Kotov課題組提出了將芳綸纖維(PPTA)在氫氧化鉀和二甲基亞砜DMSO體系下劇烈攪拌一周，通過去質(zhì)子化的過程，使得芳綸纖維表面帶負(fù)電荷，纖維之間產(chǎn)生靜電排斥，從而成功轉(zhuǎn)化為芳綸納米纖維(ANF)；由ANF制備的芳綸納米紙無(wú)論是強(qiáng)度、韌性還是絕緣性能都被認(rèn)為是優(yōu)于芳綸紙的；然而傳統(tǒng)的制備方法周期較長(zhǎng)，且芳綸納米紙呈現(xiàn)剛性特征，強(qiáng)度200MPa，斷裂形變10％，這種剛性特性使其在應(yīng)用的過程中非常容易被破壞。

目前，針對(duì)芳綸納米紙的機(jī)械性能研究較少，最為常見的是在制備好的芳綸納米纖維懸浮液中共混添加各類物質(zhì)，例如聚合物；然而這種方法均存在聚合物與ANF本身體系之間兼容性差的問題，并且通常導(dǎo)致芳綸納米紙的強(qiáng)度、韌度較低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種芳綸納米紙及其制備方法，以解決現(xiàn)有的芳綸納米纖維機(jī)械性能和絕緣性能較差的技術(shù)問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明提供了一種芳綸納米紙的制備方法，包括以下步驟：

將芳綸纖維、二甲基亞砜、堿液及聚合物溶液進(jìn)行混合，得到納米級(jí)別的均勻混合纖維懸浮液；

對(duì)均勻混合纖維懸浮液進(jìn)行再質(zhì)子化處理，得到均勻微納尺寸纖維分散液；

利用均勻微納尺寸纖維分散液，制備得到所述的芳綸納米紙。

進(jìn)一步的，芳綸纖維、二甲基亞砜、氫氧化鉀及聚合物溶液按質(zhì)量比為1：1.5：500：(0.005-0.1)的比例混合。

進(jìn)一步的，芳綸纖維采用對(duì)位短切芳綸纖維、對(duì)位沉析纖維、對(duì)位漿粕纖維及對(duì)位芳綸紗線中的一種。

進(jìn)一步的，聚合物溶液為海藻酸鈉溶液；海藻酸鈉溶液采用將海藻酸鈉溶解在水中，攪拌混合均勻得到；其中，海藻酸鈉溶液的濃度為1-20mg/mL。

進(jìn)一步的，制備納米級(jí)別的均勻混合纖維懸浮液的過程，具體如下：

將芳綸纖維、二甲基亞砜及堿液混合后，得到混合體系；

將海藻酸鈉溶液加入至混合體系中，攪拌至暗紅色，使芳綸纖維裂解，得到所述的納米級(jí)別的均勻混合纖維懸浮液；其中，攪拌速率為500-1000r/min，攪拌時(shí)間為36-72h。

進(jìn)一步的，對(duì)均勻混合纖維懸浮液進(jìn)行再質(zhì)子化處理過程，具體如下：