[发明专利]一种高阻燃芳纶复合纸及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高阻燃芳纶复合纸及其制备方法。本发明的高阻燃芳纶复合纸的制备方法，通过将复合纤维网于温度为300～340℃下热处理1～10min，使得聚苯硫醚超细纤维原位受热熔化，利用聚苯硫醚超细纤维熔体对芳纶短切纤维表面的良好浸润性来修饰芳纶短切纤维表面，从而使芳纶纤维表面粗糙化，后续热轧使芳纶短切纤维之间利用聚苯硫醚树脂微熔快速形成粘结点，有效提高芳纶短切纤维的抗滑移能力，极大地提高芳纶纸的成纸强度，同时可保持芳纶短切纤维之间的孔隙。此外，利用聚苯硫醚和芳纶短切纤维的协同阻燃特性，可以获得高成纸强度、高孔隙率且极限氧指数达到34的高阻燃性芳纶复合纸。

技术领域

本发明涉及制浆造纸技术领域，尤其涉及一种高阻燃芳纶复合纸及其制备方法。

背景技术

聚苯硫醚(Polyphenylene sulfide，缩写PPS)是分子中含有对亚苯基硫醚重复结构单元的聚合物，是一种新型功能性工程塑料。其结构式如下：

聚苯硫醚是一种结晶性新型高性能热塑性树脂，具有优良的耐高温性、耐腐蚀性、耐辐射性、阻燃性、机械性能、尺寸稳定性及电性能。因此，聚苯硫醚广泛应用于电子电气、汽车、机械、航空航天及化工领域等。

芳纶短切纤维/聚苯硫醚复合纸具有优异的力学性能、耐高温、耐腐蚀性以及电绝缘性，可广泛应用于航空航天、轨道交通和国防军工等领域。然而，采用传统造纸工艺流程制备芳纶复合纸过程中，由于湿纸页干燥后热传导效率低，直接快速热轧时，纸页内部的聚苯硫醚超短纤受热不充分，芳纶纤维之间很难通过聚苯硫醚超短纤的熔接形成粘接点，导致制备的芳纶纸强度有限，要进一步提高强度只能增加热扎时间，减小纤维间空隙，导致生产效率低下，无法获得兼具高孔隙率和高强度的芳纶纸。

现有技术公开了一种用对位芳纶沉析纤维制备对位芳纶纸的方法，该法用对位芳纶沉析纤维和对位芳纶短切纤维通过湿法抄造和热压成形制备了对位芳纶纸，具有优异的力学性能和介电性能。但是，由于对位芳纶沉析纤维的玻璃化转变温度在270℃左右且没有明显的熔点，导致芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维之间仅仅是松散的物理搭接，制备出的对位芳纶纸的强度有限，且极限氧指数(LOI)值只能达到28。

现有技术还公开了一种制备芳纶纸的方法及由该方法获得的芳纶纸，该方法在流浆箱上安装超声波发生器，向浆料施加定向超声波，使短切纤维水平取向度增加，避免了纤维凝聚和堆积。使得用芳纶短切纤维和浆粕制备出的芳纶纸的强度有所提升。但是复杂的超声波使得这种方法难以大规模制备高强芳纶纸。

现有技术还公开了一种制备对位芳纶纸的方法，该法利用对位芳纶短切纤维和对位芳纶浆粕制备了对位芳纶纸原纸。然后把对位芳纶纸原纸在聚酰亚胺树脂中浸渍，后经热压机热压，得到对位芳纶纸，大大提高了芳纶纸的综合性能。但是聚酰亚胺树脂的制备，以及浸渍树脂后芳纶纸的脆性可能增加，这些问题对于大规模制备对位芳纶纸仍是一项挑战。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有的制备芳纶纸大多数用芳纶沉析纤维和芳纶浆粕为基体材料，然而芳纶沉析纤维或浆粕的玻璃化转变温度大约为270℃且没有明确的熔点。这导致在热压过程中沉析纤维或浆粕纤维只能软化而不能熔融，短切纤维和基体纤维之间只是松散的物理搭接，所制备出的芳纶纸的强度有限。同时，为提高芳纶纸的强度，芳纶纸需要尽可能密实化，导致无法制备力学性能优异且孔隙率高的芳纶纸。

(2)现有芳纶纸的制备方法是对湿纸脱水烘干后直接进行热压，由于芳纶纸制备过程中湿纸页干燥后热传导效率低，起粘结作用的层析纤维或浆粕很难快速与芳纶短切纤维紧密结合，导致在制备高强芳纶纸时所需热扎时间较长、生产效率低下。