[发明专利]一种添加钛酸钾晶须的芳纶纸及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料和造纸领域，具体涉及一种添加钛酸钾晶须的芳纶纸及其制备方法。

背景技术

芳纶纤维是一种具有高强度、高模量、耐高温、低密度、热收缩性小、尺寸稳定性好等众多优点的合成纤维材料，具有“合成钢丝”的美誉。由芳纶纤维通过造纸湿法成型工艺制备而成的芳纶纸，具有比重轻，比强度大、比刚度高，抗冲击，突出的耐腐蚀和自熄性，良好的高温稳定性和透电磁波性能等特点，作为一种先进的复合材料基材广泛应用于高温绝缘材料、航空航天和高性能电子器材等领域。

随着复合材料领域的快速发展，其在体育、家装、家电等民用领域也得到了进一步拓展，这就要求复合材料基材向着满足高性能化要求的前提下实现低成本化，即原材料、复合工艺和质量控制等各个方面实现低成本化，这样才能实现先进复合材料的应用“由军转民”，进一步拓宽复合材料在民用产品中的大规模应用。目前我国芳纶纤维生产初步实现了产业化，例如泰和新材料股份有限公司和圣欧芳纶有限公司等，但年产量仍然有限，芳纶纤维更多地应用在中高端领域，而国外进口芳纶纤维价格仍高居不下，这就给后续民用产业链的应用带来了较大的成本负担并限制了其应用领域的推广。

有关芳纶纸的研究基本都集中在芳纶纸的制备方法及如何改善芳纶纸的性能方面。例如采用多比例分层复合的方法制备芳纶纸从而改善纸页成形匀度和纤维的Z向分布(申请号：200710017244.0)；通过添加第三种具有明显熔融温度的黏结纤维改善纤维间的结合力(申请号：200610022082.5)；在芳纶浆粕纤维制备阶段添加功能性粉末改善纸页性能如强度、抗静电效果、抗氧化或老化等(申请号：201110032074.X)；通过调整热压过程中两个压区具备不同的温度，来制备两面平滑度不同的芳纶纸(申请号：200910216912.1)；添加比表面积更大、表面活性更高的沉析纤维来改善芳纶纸页中短切纤维和浆粕纤维之间的界面结合力，提高界面结合强度(申请号：201110406330.7)。但是，上述所列专利以及其他同领域专利均是集中在改善纸页性能如力学强度和造纸过程等方面，而如何在保证芳纶纸性能的前提下降低芳纶纸生产成本、改善纸页耐磨性、耐高温性等方面目前并没有相关的研究。

钛酸钾晶须最初作为航天用高温隔热材料由美国杜邦公司于1958年开发出来，具有优良的力学性能、稳定的化学性质、优异的耐腐蚀性、耐热隔热性、耐磨性、高的电气绝缘性。由表1可以看出，钛酸钾晶须的强度远超出常用的玻璃纤维、碳纤维、凯夫拉纤维等。与一些高级增强纤维相比，其性能稍逊色，但价格仅为它们的1/10～1/100。

表1钛酸钾晶须与其他纤维性能及价格比较

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种添加钛酸钾晶须的芳纶纸及其制备方法，本发明通过在芳纶纤维中添加性能优异、价格较低廉的钛酸钾晶须后配合抄造，可以降低生产成本，同时改善芳纶纸力学性能尤其是芳纶纸的耐高温性能和耐磨性；此外，钛酸钾晶须与芳纶纤维混杂使用，起到了纤维的协同、混杂效应，改善了成纸的综合性能，提高纸机车速和生产效率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种添加钛酸钾晶须的芳纶纸，以重量份数计，所述的芳纶纸构成组分包括：芳纶纤维：76～95份；钛酸钾晶须：5～24份，所述的芳纶纤维为芳纶纤维X和芳纶纤维Y的混合体系，其中，芳纶纤维X和芳纶纤维Y的重量比为(3～5)﹕(5～7)，所述的芳纶纤维X为间位芳纶短切纤维、对位芳纶短切纤维中的一种；所述的芳纶纤维Y为对位芳纶沉析纤维、对位芳纶浆粕纤维、间位芳纶沉析纤维中的一种或多种还包括助留剂，所述助留剂的添加量为芳纶纤维Y重量的0.02～0.1％。

进一步地，所述的钛酸钾晶须为六钛酸钾或八钛酸钾的一种或两种的混合物，钛酸钾晶须的性能如下：其水相分散液的pH为7～9，晶须直径为0.8～1.5μm，晶须长度为30～100μm，晶须长宽比为20～125，晶须熔点为1300～1370℃。

进一步地，所述的助留剂为阳离子聚丙烯酰胺。

一种添加钛酸钾晶须的芳纶纸的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将芳纶纤维X，即间位芳纶短切纤维和对位芳纶短切纤维中的任意一种经过疏解分散制得浆料悬浮液(A)；

步骤2：将芳纶纤维Y，即对位芳纶沉析纤维、对位芳纶浆粕纤维、间位芳纶沉析纤维中的一种或多种纤维经过原纤化处理并疏解分散制得浆料悬浮液(B)；