[发明专利]一种纳米二氧化硅增强间位芳纶纸的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及造纸领域，具体涉及一种纳米二氧化硅增强间位芳纶纸的制备方法。

背景技术

间位芳纶纸因其特殊的纸页结构，以及优良的机械、化学、电气和物理性能，成为一种革命性新材料，在军工、通讯、交通、电气等领域得到迅速推广应用，市场前景非常广阔。间位芳纶纸是全球公认的高品质绝缘材料。其耐温绝缘等级为C级（220℃），在超过200℃的高温环境中仍能保持良好的电气与机械性能，可使机电产品达到F级（155℃）、H级（180℃）耐温绝缘等级；耐击穿电压高于20千伏/毫米，具有出色的介电强度；高温下不变形、不熔化，可大大提高机电产品的过载能力，并使之紧凑耐用，使用寿命延长。

国外的芳纶纸经过多年的发展，已经能够满足高端领域的使用要求，但国内对芳纶纸的研究起步较晚，研制出的芳纶纸强度性能与国外同类产品相差较大，不能满足高端领域的严苛环境的使用要求。

纳米二氧化硅为无定型白色粉末，是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料。经透射电子显微镜测试分析，这种材料明显显现出絮状或网状的准颗粒结构，颗粒尺寸小，比表面积大。纳米二氧化硅的体积效应和量子隧道效应使其产生渗透作用，可深入到高分子化合物的不饱和键附近，与其电子云发生重叠，形成空间网状结构，从而提高高分子材料的力学强度、韧性、耐磨性和耐老化性等。

目前二氧化硅用于改善纸页性能方面，主要是降低纸页的相对介电常数，而在增强纸页强度方面在所查资料范围内尚未见报道。在芳纶纸增强方面，主要通过添加其它种类的纤维或用树脂来进行增强。

芳纶纸专利公开号为102747654A的中国发明专利提出了“一种低介电常数的绝缘纸及其制备方法”，主要用纤维解离器将原木疏解，然后加入制备的二氧化硅空心微球悬浊液，继续搅拌，混合后搅拌时间为2~10min,搅拌速率3000r·min^-1，搅拌后在纸页成形器上成形，并经压实、干燥后即得绝缘纸，该绝缘纸中二氧化硅空心微球的含量为1~7%，通过加入二氧化硅空心微球来降低纸页的相对介电常数，提高变压器复合绝缘系统的绝缘性能。本发明与该发明的思路相近，都是在浆料中加入二氧化硅，但是本发明采用间位芳纶纤维和浆粕为原料，通过加入纳米二氧化硅来提高纸张的耐压强度，另外，本发明中考虑到了纳米二氧化硅的加入对纸张抗张强度的影响。

专利公开号为102899959的中国发明专利提出了“一种蜂窝材料用对位芳纶纸及制备方法”，该方法通过在芳纶纸的制备过程中添加聚酰亚胺纤维来提高芳纶纸的撕裂强度、耐高温性能和阻燃性能等，但由于聚酰亚胺纤维与芳纶纤维在性能上存在差异，因而在制备过程中如何选择合适的热压温度是一个有待解决的问题。

专利公开号为102154914A的中国专利公开了“一种添加型间位芳纶纸的制作方法”，该方法主要是通过在制造间位芳纶浆粕状纤维的过程中添加功能性粉末来加强间位芳纶纸的某一方面性能或增加附加性能，但加入功能性粉末后对芳纶浆粕的性能是否有所改善还有待考证。

专利公开号为1932148的中国发明专利提出了一种“以芳纶短切纤维为原料的芳纶纸及其制备方法”该方法采用芳纶短切纤维10%~90%，间位芳纶沉析纤维10%~90%，聚酯短切纤维0%~60%，云母0%~50%的比例制备一种合成芳纶纸，聚酯短切纤维是作为粘结纤维发挥作用，使纤维间结合紧密，但由于聚酯纤维在热压条件下会热熔收缩，使纸中原聚酯纤维所在位置因其收缩而形成空隙或针眼，从而增加了纸张的空隙率，进而影响纸张的绝缘性能。

专利公开号为102953289A的中国发明专利提出了“一种聚酰亚胺树脂增强间位芳纶纸的制备方法”，采用间位芳纶短切纤维和间位芳纶沉析纤维制备成芳纶纤维浆，然后向芳纶纤维浆中加入丁苯胶乳及阳离子聚丙烯酰胺，抄造出芳纶原纸，最后将原纸用聚酰亚胺树脂浸渍后经过热压机热压得到间位芳纶纤维纸。公开号为102864676A的专利在“一种制备对位芳纶纸的办法”中提出用经N,N-二甲基乙酰胺溶剂进行稀释的聚酰亚胺溶液浸渍对位芳纶原纸，然后经热压机热压从而得到芳纶纸。上述两种方法制备的芳纶纸强度都较没进行浸渍处理的芳纶原纸高，但是浸渍过程中，原纸对聚酰亚胺溶液的吸收量难控制，且经浸渍后纸张经热压后会变脆，从而导致强度下降。

发明内容