聚酯纤维纸力学性能的提高

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以聚酯纤维为原料制备耐热绝缘纸,可以提高纸品使用性能,减少砍伐大片森林,获得良好的社会效益。然而,目前以湿法成形的方法制备的聚酯复合材料性能较差,主要影响因素有:一、纤维和浆粕的性能;二、纤维和浆粕间的界面粘结。纤维和浆粕的形态和性能对纸张性能有重要影响。采用光学显微镜、SEM对PET纤维、浆粕及PMIA纤维和浆粕进行观察,并进行筛分和MorFi分析。结果表明:PET纤维直挺,表面较为洁净。PMIA纤维表面有细小颗粒物质存在,纤维直挺,粗细不均一。PET浆粕仍呈纤维状缠绕在一起,部分在研磨制备过程中被压扁,主干部分的表面有少量细纤维。PMIA纤维碎片较多,呈较薄的丝带状。SEM观察下PET纤维表面较光滑有少量微纤存在,与纤维轴向平行呈褶皱状。PMIA纤维表面洁净,凹槽、沟壑较多。大部分PET浆粕呈较厚的膜状,且厚度不均一。PMIA浆粕呈较薄的丝带状,表面有大量的微纤维存在。PET浆粕及PMIA浆粕的筛分结果表明,PET浆粕尺寸较为粗大,R16组分含量最高,为57.8%,长度主要分布在0.27mm-1.0mm之间。PMIA浆粕的长度主要分布在0.15mm-1.00mm范围内。PET浆粕的重均长度和粗度均比PMIA浆粕的大,PMIA浆粕的细小纤维含量比PET浆粕的高,且分丝帚化程度也较高。对PET复合纸的表面及力学性能进行表征。结果表明,纸张经热压前纤维和浆粕不均匀分布,经热压后纸张表面凹凸不平,纤维和浆粕之间有较大的缝隙存在,PMIA纸中纤维和浆粕均匀分布,热压后纸张表面平整,纤维和浆粕间没有大孔隙存在。为了改善纤维的抄造性能,本研究对PET纤维进行了机械打浆、磨浆处理,其中打浆条件为时间为10min,挂砣重6Kg,浆浓为1.5%。磨浆浓度为10%,磨浆转数分别为500r、650r、800r、1000r、1200r。结果表明经磨浆或打浆处理后的PET纤维没有发生分丝帚化,但发生了卷弯曲和缠结。随着磨浆程度的增加纤维间的缠结程度增加,纤维在水中的分散性能也逐渐下降。经打浆或磨浆处理后的成纸匀度下降。经磨浆处理后纤维成纸的抗张指数下降。PET纤维经打浆处理后的成纸的抗张指数增大。另外,对PET纤维进行NaOH及十二烷基苯磺酸钠处理,经过处理后PET纤维亲水性增强,在水中分散效果改善,结晶度下降,纸强度下降。本论文对PET浆粕进行了打浆及磨浆处理,对浆粕的原纤化程度对纸张性能的影响进行研究,并对处理后的浆粕形态进行了光学显微镜观察和筛分、MorFi分析,结果表明,经过打浆处理后PET浆粕尺寸变小,表面微纤稍有增多,经磨浆处理的浆粕表面的微纤随着磨浆转数的增加而增加,但是浆粕的长度分布总体趋势与原浆粕一致。与未经处理的浆粕相比,经打浆处理后浆粕的成纸抗张强度稍有提高。纤维及浆粕的热性能对纸张界面有重要影响,本研究对PET纤维和浆粕进行了TG、DSC进行了测试分析。PET纤维在259.88℃处出现熔融吸热峰。PET浆在250℃附近出现熔融吸热峰。另外,在PET复合纸中加入环氧树脂后PET复合纸的热性能基本没变化。纸张的表面、横切面及断面的SEM观察表明,纸张中的纤维与浆粕间的界面粘结得到改善。添加环氧树脂后纸张的抗张强度提高了近2倍。最后本研究采用粉末状玻璃纤维及短切玻璃纤维作为增强纤维,加入到PET复合纸中。随着粉末状玻璃纤维添加量的增大,纸张的抗张强度先上升后下降,介电强度呈下降趋势。粉末状玻璃纤维的最佳添加量为15%。对其留着率的提高研究结果表明,当抄纸网目为100目,CPAM加入量为0.12%时,通过测定纸张的TG确定纸张中粉末状玻璃纤维的含量得到提高,即其留着率提高。加入短切玻璃纤维B后纸张的抗张强度及介电强度反而下降。采用KH550,KH570,先浓H2SO4分散后CMC/CS交替处理及CMC/CS交替处理浓H2SO4分散四种方法对短切玻璃纤维B进行了表面改性,在玻璃纤维添加量为15%时,经KH550处理的短切玻璃纤维B的成纸抗张强度上升,经CMC/CS处理的成纸介电强度上升,其他方法均使纸张强度下降。添加量为20%时,经CMC/CS交替处理后玻璃纤维的成纸抗张指数有所上升,介电强度基本没有变化,其他方法均使纸张强度下降。
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