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芳纶Ⅲ的原纤化研究

发布日期:2018-09-14   来源:浆纸技术

芳纶Ⅲ纤维为三共聚芳杂环酰胺结构,属于杂环芳纶,其分子结构式如图1,其与芳纶Ⅱ纤维的不同之处在于引入了对称性较差、分子链刚性较小的苯并咪唑二胺,且分子链中含有更的π-π键共轭体系结构。

芳纶Ⅲ纤维比芳纶Ⅱ(如Kevlar@ 、Twaron@)具有更加突出的耐热性和更高的力学性能。目前在航空、航天、船舶等工业中广泛应用的纸基材料,多数采用芳纶Ⅱ纤维制造,如果能如果能够采用性能更加优异的芳纶Ⅲ纤维制备出适合的纸基材料,会使材料具备特殊的性能,并克服芳纶Ⅱ和芳纶1313纸基材料在高温领域使用的局限性,使其性能产生革命性的改进,适应更为苛刻的环境。

本课题对芳纶Ⅲ纤维进行原纤化处理并对原纤化过程中纤维的形态结构变化进行了研究,目的就在于摸索其原纤化历程,增加比表面积,改善滤水性能,得到适合纸页抄造的原纤化浆粕。

1芳纶Ⅲ纤维的原纤化处理

取15g绝干芳纶Ⅲ纤维,于15%的浆浓、2mm磨浆间距下使用PFI磨进行机械处理,在原纤化过程中取样观察芳纶Ⅲ纤维形态变化,最后取40000r后的芳纶Ⅲ浆粕进行形态观察并测量其性能。

2原纤化过程机理分析

芳纶Ⅲ纤维的原纤化经历了皮层剥落-结构疏松-轴向劈裂-进一步解离的过程,这个过程中需要破坏不同原纤结构之间的范德华力和纽带原纤的连接作用。

3原纤化前后形态变化

经原纤化后芳纶Ⅲ纤维最终转变为原纤化程度很高的浆粕,纤维分解为原纤丝,分丝帚化程度很高并且产生了很小尺寸的原纤丝。

4原纤化前后浆粕性能表征

4.1芳纶Ⅲ纤维和浆粕性能对比

从表1可以看出,经过打浆处理,芳纶Ⅲ纤维原纤化后打浆度、保水值以及比表面积都有非常明显的提高,这说明经过芳纶Ⅲ浆粕具有了很高的原纤化程度,具有了较高的结合能力。

4.2 浆粕长度分布

芳纶Ⅲ浆粕长度分布主要集中在0——0.5mm区间内,经过数据处理芳纶Ⅲ浆粕的长度如表2。

可以看出,经原纤化处理,浆粕的重均长度约为未处理的6mm纤维的1/21,正是这种小尺寸、高分丝的浆粕,才能够提供更好的结合力,并且使制造的材料结构更加致密。

5结论

芳纶Ⅲ纤维在原纤化过程中会发生以下变化:皮层剥落、结构疏松、轴向劈裂、进一步解离,这些变化与芳纶Ⅲ纤维的皮芯层结构以及芯层的多重原纤聚集结构有很关系。经原纤化处理后,打浆度从10°SR提高到60°SR,保水值从25%提高到261%,比表面积从0.8m2/g提高到9.42m2/g,结晶度由74.19%变为42.49%。

责任编辑:郑

 


 
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