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专利号: 2018101417320
申请人: 陕西科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 造纸;纤维素的生产
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种芳纶纳米纤维薄膜复合芳纶纸,其特征在于,所述的芳纶纳米纤维薄膜复合芳纶纸由面层、芯层和底层分别通过湿法造纸层合复合而成;以绝干纤维重量份数计,所述的面层、芯层和底层的比例为(5~20):(60~90):(5~20);所述面层和底层均为由水分散芳纶纳米纤维制备的芳纶纳米膜,所述芯层为由对位芳纶短切纤维和对位芳纶浆粕纤维制备的芳纶纸或由对位芳纶短切纤维和对位芳纶沉析纤维制备的芳纶纸,且对位芳纶短切纤维和对位芳纶浆粕纤维的质量比或对位芳纶短切纤维和对位芳纶沉析纤维的质量比为(3~

4):(6~7)。

2.根据权利要求1所述的一种芳纶纳米纤维薄膜复合芳纶纸,其特征在于,所述水分散芳纶纳米纤维由以下方法制备:步骤(1):将对位芳纶纤维、氢氧化钾和二甲基亚砜置于容器中,在密封条件下搅拌,得到分散于KOH/DMSO体系下的芳纶纳米纤维分散液;所述的对位芳纶纤维为对位芳纶纱线纤维、对位芳纶短切纤维、对位芳纶浆粕纤维和对位芳纶沉析纤维中的一种;

步骤(2):将步骤(1)中得到的分散于KOH/DMSO体系下的芳纶纳米纤维分散液,在搅拌作用下,向其高压注射去离子水,得到分散于KOH/DMSO/H2O混合体系中的芳纶纳米纤维;

步骤(3):将步骤(2)中得到的分散于KOH/DMSO/H2O混合体系中的芳纶纳米纤维通过200~500目尼龙滤膜真空抽滤,得到芳纶纳米纤维前驱体;

步骤(4):将步骤(3)中得到的芳纶纳米纤维前驱体通过无水乙醇和去离子水反复洗涤,分散浓度为0.5~5mg/mL,得到胶体状芳纶纳米纤维;

步骤(5):将步骤(4)中得到的胶体状芳纶纳米纤维在搅拌作用下分散于去离子水中,得到水分散的芳纶纳米纤维。

3.根据权利要求2所述的一种芳纶纳米纤维薄膜复合芳纶纸,其特征在于,步骤(1)中对位芳纶纤维A、氢氧化钾和二甲基亚砜比例为1g:1.5g:500ml,所述的对位芳纶纤维A是对位芳纶纱线纤维、对位芳纶短切纤维、对位芳纶浆粕纤维和对位芳纶沉析纤维中的一种。

4.根据权利要求2所述的一种芳纶纳米纤维薄膜复合芳纶纸,其特征在于,步骤(2)中所述的高压注射是利用不锈钢高压射流泵,射流压力为5~15MPa,射流速度为0.2~2.0mL/s;射流去离子水与对位芳纶纤维A的质量比为1:1~5:1。

5.根据权利要求2所述的一种芳纶纳米纤维薄膜复合芳纶纸,其特征在于,步骤(4)中洗涤用无水乙醇的体积与芳纶纳米纤维前驱体质量的比为1mL:5mg~1mL:2mg;所述洗涤用去离子水与芳纶纳米纤维前驱体的质量比为10:1~5:1。

6.根据权利要求2所述的一种芳纶纳米纤维薄膜复合芳纶纸,其特征在于,步骤(1)中搅拌是指在密封条件下,在30~50℃温度下搅拌5~8天;步骤(2)中搅拌转速为600~

3000rpm;步骤(5)中搅拌转数为500~2500rpm,搅拌时间30~180min。

7.一种权利要求1-6任一项所述的芳纶纳米纤维薄膜复合芳纶纸的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:将对位芳纶短切纤维经疏解分散,制得浆料悬浮液A;

步骤二:将对位芳纶浆粕纤维或对位芳纶沉析纤维经过原纤化处理,再经过疏解分散制得浆料悬浮液B;

步骤三:将步骤一和步骤二中得到的浆料悬浮液A和浆料悬浮液B搅拌混合,得到浆料悬浮液C;

步骤四:向水分散芳纶纳米纤维中添加分散剂,然后以0.1~0.5%的质量浓度在目数为500目的成形网上分别抄造成形得到面层和底层;将步骤三中得到的浆料悬浮液C以0.02~0.06%的质量浓度在目数为150目的成形网抄造成形得到芯层;

步骤五:将步骤四中得到的面层、芯层和底层进行层合复合,得到芳纶纳米纤维薄膜复合芳纶纸原纸;

步骤六:将步骤五中得到的芳纶纳米纤维薄膜复合芳纶纸原纸进行热压成型得到芳纶纳米纤维薄膜复合芳纶纸。

8.根据权利要求7所述的一种芳纶纳米纤维薄膜复合芳纶纸的制备方法,其特征在于,步骤一疏解分散时添加分子量为500万的聚氧化乙烯作为分散剂,用量为对位芳纶短切纤维绝干质量的0.1~0.5%;

步骤二中原纤化处理程度为打浆度达到45~60°SR。

9.根据权利要求7所述的一种芳纶纳米纤维薄膜复合芳纶纸的制备方法,其特征在于,步骤四中分散剂为阳离子聚丙烯酰胺,阳离子聚丙烯酰胺用量为面层和底层芳纶纳米纤维绝干质量的0.01~0.05%;

步骤六中热压条件为:热压线压力60~180kN/m,热压温度240~290℃;热压辊速3~

8m/min,热压次数1~4次。

10.根据权利要求7所述的一种芳纶纳米纤维薄膜复合芳纶纸的制备方法,其特征在于,步骤一中疏解分散转数为10000~30000r;步骤二中疏解分散转数为10000~20000r;步骤三中搅拌混合具体为:在500~1500rpm的转速下搅拌混合5~30min。