本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺纖維紙的制備方法，屬于造紙工業(yè)領(lǐng)域與材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚亞胺纖維具有優(yōu)異的耐高低溫、高強高模、高電絕緣、耐腐蝕等性能，主要應(yīng)用于高溫除塵過濾、防護面料、工業(yè)阻燃隔熱材料、功能性復(fù)合材料等領(lǐng)域。聚酰亞胺纖維性能優(yōu)良，其分子鏈中特殊的酰亞胺結(jié)構(gòu)導(dǎo)致纖維表面光滑、表面能較低，呈現(xiàn)較強的化學(xué)惰性，因此抄造得到的聚酰亞胺纖維濕紙幅強度極低，紙機很難牽引得到聚酰亞胺纖維原紙，為了解決這一問題紙頁抄造過程中需加入丁苯膠乳、陽離子聚丙烯酰胺等化學(xué)藥品，但化學(xué)藥品的加入對紙機運轉(zhuǎn)、產(chǎn)品的某些性能、生產(chǎn)成本將帶來負面影響。在聚酰亞胺纖維原紙后續(xù)熱壓處理過程中，為了使聚酰亞胺纖維紙的性能更穩(wěn)定，通常是用聚酰亞胺樹脂或聚酰胺酸樹脂浸漬，兩種樹脂都需要用大量的有機溶劑稀釋，有機溶劑存在燃爆、環(huán)境危害等問題，溶劑及樹脂對紙機部件存在很大的腐蝕，并且浸漬樹脂之后的紙張透氣性能不佳，長期使用紙張綜合性能下降，最終限制了聚酰亞胺纖維紙在特定領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
公開號為CN102839560A的發(fā)明專利公開了聚酰亞胺纖維紙的制備方法，公開號為CN102926270A的發(fā)明專利公開了一種聚酰亞胺纖維紙的制備方法。該兩項專利使用的纖維原料均為聚酰胺酸纖維，后經(jīng)酰亞胺化過程得到聚酰亞胺纖維紙，制備方法成本高，工段多，并且酰亞胺化過程工藝條件的變動對產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響，不適用于現(xiàn)有聚酰亞胺纖維原料的紙頁抄造。
公開號為CN102953288A的發(fā)明專利公開了一種對位芳綸漿粕增強聚酰亞胺纖維紙的制備方法，公開號為CN102953290A的發(fā)明專利公開了一種間位芳綸沉析纖維增強聚酰亞胺纖維紙的制備方法，公開號為CN102352576A的發(fā)明專利公開了一種聚酰亞胺纖維紙的制備方法。三項專利在聚酰亞胺纖維紙制備過程中均需加入丁苯膠乳、陽離子聚丙烯酰胺等有助于原紙成形的化學(xué)藥品，但丁苯膠乳粘度較大，極易粘附在成形網(wǎng)上，影響成形網(wǎng)的使用，并且丁苯膠乳在濕紙幅干燥時會發(fā)生固化板結(jié)現(xiàn)象，對原紙的柔軟度、電氣性能產(chǎn)生不利影響。
公開號CN102747634A的發(fā)明專利公開了一種改性聚酰亞胺纖維紙的制備方法。該專利中的聚酰亞胺短切纖維經(jīng)堿溶液改性提高纖維表面活性基團，后又按照浸漬或噴涂聚酰胺酸溶液、熱酰亞胺化的方式提高原紙強度，聚酰胺酸溶液以N,N二甲基乙酰胺為溶劑，聚酰胺酸溶液在制備過程中原料危險性大，燃爆危害、環(huán)境危害及健康危害問題不可避免。
公開號為CN104262641A的發(fā)明專利公開了一種水溶性的聚酰亞胺樹脂乳液的制備方法及增強聚酰亞胺纖維紙基材料的方法。但該專利中聚酰亞胺樹脂在熱壓作用下會在原紙表面熔融成膜鋪展，得到的聚酰亞胺纖維紙幾乎不透氣，限制了聚酰亞胺纖維紙的應(yīng)用范圍，并且會增加紙頁生產(chǎn)的成本。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明一方面為了解決聚酰亞胺短切纖維濕紙幅強度不高、難成形、紙機難以牽引的問題，另一方面為了避免生產(chǎn)過程中加入的丁苯膠乳、陽離子聚丙烯酰胺、聚酰亞胺樹脂帶來的紙機運轉(zhuǎn)、紙頁性能不佳及環(huán)境問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種聚酰亞胺纖維紙的制備方法，本發(fā)明中的制備方法通過對纖維的改性處理，增加纖維表面活性基團，提高纖維表面能、粗糙度，可以提高紙頁內(nèi)纖維與纖維之間、纖維與粘結(jié)劑之間的結(jié)合力，有助于紙頁成形，粘結(jié)劑經(jīng)熱壓而熔融流動在紙頁中起粘結(jié)纖維作用，能明顯減少甚至杜絕聚酰亞胺纖維紙制備過程加入的化學(xué)藥品，減少抄造過程中引起的環(huán)境污染，并有效提高聚酰亞胺纖維紙的力學(xué)性能、絕緣性能及透氣性能。
本發(fā)明的聚酰亞胺纖維紙的制備方法，包括：
(1)將聚酰亞胺短切纖維利用化學(xué)試劑進行改性處理；
(2)將改性后的聚酰亞胺短切纖維洗滌至中性；
(3)將聚酰亞胺短切纖維與粘結(jié)劑、分散劑M按一定質(zhì)量比混合，預(yù)浸泡分散得到漿料懸浮液；
(4)將漿料懸浮液在抄紙機上抄造一定定量的聚酰亞胺纖維原紙，然后對聚酰亞胺纖維原紙進行熱壓處理，最后得到聚酰亞胺纖維紙。
在一種實施方式中，所述的聚酰亞胺短切纖維長度為1-15mm。
在一種實施方式中，所述的化學(xué)試劑為酸或堿或氧化劑。
在一種實施方式中，所述酸可以是以下任意一種：HCl、H3PO4、HNO3、H2SO4等；堿可以是以下任意一種：NOH、KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2等；氧化劑可以是以下任意一種：H2O2、KMNO4、KCIO3、K2Cr2O7等。
在一種實施方式中，所述步驟(2)的洗滌是用蒸餾水洗滌。
在一種實施方式中，所述的粘結(jié)劑為對位芳綸沉析纖維、間位芳綸沉析纖維、聚酯纖維、聚苯硫醚纖維、聚乙烯纖維中的任意一種或者多種混合。
在一種實施方式中，所述方法以聚酰亞胺短切纖維與粘結(jié)劑為漿料；其中，按重量份數(shù)計，每100份漿料中含有聚酰亞胺短切纖維50-95重量份。
在一種實施方式中，所述漿料預(yù)浸泡的時間為0.5-2.5h。
在一種實施方式中，所述分散劑M由水溶性高分子聚合物、抗靜電劑、滲透軟化劑、表面活性劑和消泡劑組成。
在一種實施方式中，所述分散劑M，按照重量份數(shù)計，含有水溶性高分子聚合物0.5-1.5份、抗靜電劑0.3-4份、滲透軟化劑0.5-1份、表面活性劑0.3-1.5份和消泡劑0.004-0.01份。
在一種實施方式中，所述的水溶性高分子聚合物為聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮中的任意一種或者多種。
在一種實施方式中，所述的抗靜電劑為銨鹽類抗靜電劑、季銨鹽類抗靜電劑或烷基氨基酸鹽類抗靜電劑中的任意一種或者多種。
在一種實施方式中，所述的滲透軟化劑為聚氧乙烯烷基醚、脂肪醇聚氧乙醚、辛基酚聚氧乙烯醚、磺化琥珀酸酯鹽中的任意一種或者多種。
在一種實施方式中，所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、仲烷基磺酸鈉中的任意一種或者多種。
在一種實施方式中，所述的消泡劑為聚氧乙烯醚類消泡劑、有機硅類消泡劑、酰胺類聚合物消泡劑中的任意一種或者多種。
在一種實施方式中，所述分散劑M用量為絕干漿料質(zhì)量1.604％-8.01％。
在一種實施方式中，所述分散劑M與漿料混合的時間為0.5-1.5h。
在一種實施方式中，所述的抄紙機為圓網(wǎng)抄紙機、長網(wǎng)抄紙機、斜網(wǎng)抄紙機中的任意一種。
在一種實施方式中，所述的聚酰亞胺纖維原紙的定量為30-120g/m2。
在一種實施方式中，所述的熱壓處理的壓力為5-15Mpa。
在一種實施方式中，所述的熱壓處理的溫度為200-350℃。
在一種實施方式中，所述的熱壓處理的時間為5-25min。
本發(fā)明的優(yōu)點和效果：
通過對纖維的改性處理，增加纖維表面活性基團，提高纖維表面能、粗糙度，可以提高紙頁內(nèi)纖維與纖維之間、纖維與粘結(jié)劑之間的結(jié)合力，有助于紙頁成形，粘結(jié)劑經(jīng)熱壓而熔融流動在紙頁中起粘結(jié)纖維作用，能明顯減少甚至杜絕聚酰亞胺纖維紙制備過程加入的化學(xué)藥品，減少抄造過程中引起的環(huán)境污染、成形網(wǎng)難清理等問題，降低制備成本，并有效提高聚酰亞胺纖維紙的力學(xué)性能、電氣性能及透氣性能，具有很好的實際應(yīng)用價值和前景。
具體實施方案
下面結(jié)合實例對本發(fā)明做進一步詳細描述：
實施例1
以80g絕干聚酰亞胺3mm短切纖維、20g絕干間位芳綸沉析纖維為漿料，聚酰亞胺短切纖維經(jīng)10％NaOH、30℃條件下處理1h，后用蒸餾水洗滌纖維至中性，間位芳綸沉析纖維經(jīng)疏解后與聚酰亞胺短切纖維混合，在機械力攪拌條件下預(yù)浸泡1.5h，分散劑M用量為絕干漿料質(zhì)量的2.605％，用蒸餾水溶解得到分散劑M溶液，后與漿料混合在機械力攪拌條件下浸泡0.5h，后按照濕法造紙工藝抄取定量為50g/m2聚酰亞胺纖維原紙，原紙在熱壓機10Mpa、240℃條件下熱壓10分鐘，得到聚酰亞胺纖維紙。
其中，本實施例中分散劑M，按重量份數(shù)計，由聚乙烯醇0.6份、抗靜電劑TM(甲基三羥乙基甲基硫酸銨)1.0份、脂肪醇聚氧乙醚0.5份、十二烷基硫酸鈉0.5份、聚氧乙烯脂肪酸脂類消泡劑0.005份組成。
具體結(jié)果見表1所示。
實施例2
以60g絕干聚酰亞胺3mm短切纖維、40g絕干對位芳綸沉析纖維為漿料，聚酰亞胺短切纖維經(jīng)5％KOH、60℃條件下處理1h，后用蒸餾水洗滌纖維至中性，對位芳綸沉析纖維經(jīng)疏解后與聚酰亞胺短切纖維混合，在機械力攪拌條件下預(yù)浸泡1h，分散劑M用量為絕干漿料質(zhì)量的3.006％，用蒸餾水溶解得到分散劑M溶液，后與漿料混合在機械力攪拌條件下浸泡1h，后按照濕法造紙工藝抄取定量為40g/m2聚酰亞胺纖維原紙，原紙在熱壓機5Mpa、280℃條件下熱壓15分鐘，得到聚酰亞胺纖維紙。
其中，本實施例中分散劑M，按重量份數(shù)計，由聚丙烯酰胺0.75份、抗靜電劑SN(十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽)0.9份、辛基酚聚氧乙烯醚0.65份、十二烷基苯磺酸鈉0.7份、聚氧乙烯脂肪胺類消泡劑0.006份組成。
具體結(jié)果見表1所示。
實施例3
以90g絕干聚酰亞胺6mm短切纖維、10g絕干聚酯纖維為漿料，聚酰亞胺短切纖維經(jīng)10.8％HCl、90℃條件下處理3h，后用蒸餾水洗滌纖維至中性，聚酯纖維與聚酰亞胺短切纖維混合，在機械力攪拌條件下預(yù)浸泡2h，分散劑M用量為絕干漿料質(zhì)量的2.808％，用蒸餾水溶解得到分散劑M溶液，后與漿料混合在機械力攪拌條件下浸泡1h，后按照濕法造紙工藝抄取定量為50g/m2聚酰亞胺纖維原紙，原紙在熱壓機5Mpa、300℃條件下熱壓5分鐘，得到聚酰亞胺纖維紙。
其中，本實施例中分散劑M，按重量份數(shù)計，由聚氧化乙烯0.65份、抗靜電劑P(烷基醚磷酸酯銨鹽)0.35份、聚氧乙烯烷基醚0.55份、十二烷基苯磺酸鈉1.25份、消泡劑烷基苯酚聚氧乙烯醚0.008份組成。
具體結(jié)果見表1所示。
實施例4
以85g絕干聚酰亞胺5mm短切纖維、15g絕干聚苯硫醚纖維為漿料，聚酰亞胺短切纖維經(jīng)30％H2O2、60℃條件下處理1h，后用蒸餾水洗滌纖維至中性，聚苯硫醚纖維與聚酰亞胺短切纖維混合，在機械力攪拌條件下預(yù)浸泡2h，分散劑M用量為絕干漿料質(zhì)量的5.0565％，用蒸餾水溶解得到分散劑M溶液，后與漿料混合在機械力攪拌條件下浸泡1h，后按照濕法造紙工藝抄取定量為60g/m2聚酰亞胺纖維原紙，原紙在熱壓機12Mpa、290℃條件下熱壓10分鐘，得到聚酰亞胺纖維紙。
其中，本實施例中分散劑M，按重量份數(shù)計，由聚甲基丙烯酸0.8份、抗靜電劑SN(十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽)2.5份、磺化琥珀酸酯鹽0.75份、十二烷基苯磺酸鈉1.0份、有機硅乳液消泡劑0.0065份。
具體結(jié)果見表1所示。
實施例5
以80g絕干聚酰亞胺5mm短切纖維、20g絕干對位芳綸沉析纖維為漿料，聚酰亞胺短切纖維經(jīng)10％KMNO4、60℃條件下處理1h，后用蒸餾水洗滌纖維至中性，對位芳綸沉析纖維與聚酰亞胺短切纖維混合，在機械力攪拌條件下預(yù)浸泡2h，分散劑M用量為絕干漿料質(zhì)量的1.604％，用蒸餾水溶解得到分散劑M溶液，后與漿料混合在機械力攪拌條件下浸泡1h，后按照濕法造紙工藝抄取定量為50g/m2聚酰亞胺纖維原紙，原紙在熱壓機12Mpa、285℃條件下熱壓15分鐘，得到聚酰亞胺纖維紙。
其中，本實施例中分散劑M，按重量份數(shù)計，由聚氧化乙烯0.5份、抗靜電劑SN(十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽)0.3份、辛基酚聚氧乙烯醚0.5份、十二烷基苯磺酸鈉0.3份、有機硅乳液消泡劑用量0.004份組成。
具體結(jié)果見表1所示。
實施例6
以90g絕干聚酰亞胺6mm短切纖維、10g絕干聚酯纖維為漿料，聚酰亞胺短切纖維經(jīng)5％H2SO4、90℃條件下處理3h，后用蒸餾水洗滌纖維至中性，聚酯纖維與聚酰亞胺短切纖維混合，在機械力攪拌條件下預(yù)浸泡2h，分散劑M用量為絕干漿料質(zhì)量的8.01％，用蒸餾水溶解得到分散劑M溶液，后與漿料混合在機械力攪拌條件下浸泡1h，后按照濕法造紙工藝抄取定量為50g/m2聚酰亞胺纖維原紙，原紙在熱壓機6.5Mpa、300℃條件下熱壓5分鐘，得到聚酰亞胺纖維紙。
其中，本實施例中分散劑M，按重量份數(shù)計，由聚乙烯吡咯烷酮1.5份、抗靜電劑P(烷基醚磷酸酯銨鹽)4份、聚氧乙烯烷基醚1份、十二烷基苯磺酸鈉1.5份、消泡劑聚氧乙烯醚類用量0.01份。
具體結(jié)果見表1所示。
實施例7
以80g絕干聚酰亞胺3mm短切纖維、20g絕干間位芳綸沉析纖維為漿料，聚酰亞胺短切纖維經(jīng)10％NaOH、30℃條件下處理1h，后用蒸餾水洗滌纖維至中性，間位芳綸沉析纖維經(jīng)疏解后與聚酰亞胺短切纖維混合，在機械力攪拌條件下預(yù)浸泡1.5h，分散劑陽離子聚丙烯酰胺用量為絕干漿料質(zhì)量的2.605％，用蒸餾水溶解得到分散劑溶液，后與漿料混合在機械力攪拌條件下浸泡0.5h，后按照濕法造紙工藝抄取定量為50g/m2聚酰亞胺纖維原紙，原紙在熱壓機10Mpa、240℃條件下熱壓10分鐘，得到聚酰亞胺纖維紙。
其中，本實施例中分散劑陽離子聚丙烯酰胺用量2.605g。
具體結(jié)果見表1所示。
表1聚酰亞胺纖維紙的性能
雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可做各種的改動與修飾，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所界定的為準。