一种植物纤维芳纶复合纸及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于造纸工业技术领域，涉及一种植物纤维芳纶复合纸，本发明还涉及上述植物纤维芳纶复合纸的制备方法。
【背景技术】
[0002]芳纶纤维具有高强度、高模量、耐高温、密度低、热收缩性小等众多优点，是高性能合成纤维的代表。由芳纶纤维通过造纸湿法抄造和热压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、良好的高温稳定性和透电磁波性能等特点，作为一种先进的基材复合材料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。
[0003]鉴于芳纶纤维优异的性能和芳纶复合材料的快速发展，其在体育、家装、家电等民用领域也得到了进一步拓展。目前我国芳纶纤维生产初步实现了产业化，但年产量仍然有限，国外进口芳纶纤维价格仍高居不下，芳纶复合材料更多地只能应用在中高端领域，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。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”，进一步拓宽芳纶复合材料在民用产品中的大规模应用。
[0004]有关芳纶纸的研究基本上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。例如采用芳纶1313短切纤维、芳纶1313沉析纤维和芳纶1313浆柏综合配抄，制备了具有良好的匀度、强度和绝缘性能的芳纶纸;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;在芳纶浆柏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;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;但是，上述研究均集中在改善纸页性能和造纸工艺等方面，在生产时需要使用昂贵的原料和复杂的工艺，而如何在保证芳纶纸性能的前提下降低芳纶纸的生产成本、提高产量和拓展其应用领域等方面目前并没有相关的研究。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种植物纤维芳纶复合纸，解决了现有改性芳纶纸原料昂贵的问题。
[0006]本发明的另一目的是提供上述植物纤维芳纶复合纸的制备方法，解决了现有改性芳纶纸制备工艺复杂的问题。
[0007]本发明所采用的技术方案是，一种植物纤维芳纶复合纸，按质量百分比由以下组分组成:芳纶纤维82%?97%，植物纤维3%?20%，以上组分的总和为100%。
[0008]本发明的特点还在于，
[0009]芳纶纤维为芳纶纤维A和芳纶纤维B的混合体系，芳纶纤维A和芳纶纤维B之间的重量比为3: 7或3.5:6.5或4: 6或4.5:5.5或5: 5，芳纶纤维A为间位芳纶短切纤维、对位芳纶短切纤维中的一种，芳纶纤维B为对位芳纶沉析纤维、对位芳纶浆柏纤维和间位芳纶沉析纤维中的至少一种。
[0010]植物纤维为针叶木，竹纤维，亚麻或苎麻的一种。
[0011]本发明的另一技术方案是，上述植物纤维芳纶复合纸的制备方法，具体包括以下步骤:
[0012]步骤1、按重量比3: 7或3.5:6.5或4: 6或4.5:5.5或5: 5分别称取芳纶纤维A和芳纶纤维B，芳纶纤维A为间位芳纶短切纤维、对位芳纶短切纤维中的一种，芳纶纤维B为对位芳纶沉析纤维、对位芳纶浆柏纤维和间位芳纶沉析纤维中的至少一种；
[0013]步骤2、将步骤I称取的芳纶纤维A采用磷酸处理后清洗至中性，然后用分散剂疏解制成楽料悬浮液A ；
[0014]步骤3、将植物纤维用NaOH溶液改性，清水洗净后进行打浆工艺处理，打浆度35?55° SR，制成浆料悬浮液B;
[0015]步骤4、将步骤I称取的芳纶纤维B打浆并疏解分散，制成浆料悬浮液C，打浆度35?55。SR；
[0016]步骤5、将制得的浆料悬浮液A、浆料悬浮液B和浆料悬浮液C混合后加入阳离子聚丙烯酰胺，疏解分散制得浆料悬浮液D;
[0017]步骤6、将步骤5制得的浆料悬浮液D在斜网或圆网纸机上抄造成型，经油压机压榨后干燥，用聚酰亚胺树脂进行浸渍处理，然后经预压处理，再在辊式热压机上热压，制得植物纤维芳纶复合纸。
[0018]本发明另一技术方案的特点还在于，
[0019]步骤2中，磷酸溶液的质量浓度为10%?40%，磷酸处理温度40?60°C，处理时间3?5h;分散剂为聚氧化乙烯，分散剂添加量为芳纶纤维A质量的0.1 %?1.0 %。
[0020]步骤3中，植物纤维为针叶木，竹纤维，亚麻或苎麻的一种。
[0021 ] 步骤3中，NaOH溶液的质量浓度为5%?30%，NaOH溶液改性温度40?80°C，改性时间2?5h。
[0022]步骤5中，阳离子聚丙烯酰胺的添加量为浆料悬浮液D中纤维绝干重量的0.02?0.1%。
[0023]步骤6中，浸渍处理的浸渍量为5%?30% ;预压处理参数为:预热压时间10?50s，预热压温度100?180°(:;热压参数为:温度170°(:?250°(:，压强10?17]\0^，辊速1.0?2.2111/min，热压时间3?lOmin。
[0024]本发明的有益效果是:
[0025]I)—种植物纤维芳纶复合纸，通过植物纤维和芳纶纤维协同效应产生优异的性能，同时由于植物纤维来源广泛，能大大降低芳纶纤维纸的成本；
[0026]2)—种植物纤维芳纶复合纸的制备方法，通过将芳纶纤维和植物纤维经特殊工艺混合制浆工艺，能使芳纶纤维和植物纤维有机结合成一体，制得具有优异性能的芳纶纸张，降低了芳纶纸的生产成本，使芳纶复合纸的大规模应用得到拓展。
【具体实施方式】
[0027]下面结合实施例对本发明进行详细说明。
[0028]本发明一种植物纤维芳纶复合纸，按质量百分比由以下组分组成:芳纶纤维82%?97%，植物纤维3%?20%，以上组分的总和为100%，其中，芳纶纤维为芳纶纤维A和芳纶纤维B的混合体系，芳纶纤维A和芳纶纤维B之间的重量比为3?5:5?7，芳纶纤维A为间位芳纶短切纤维、对位芳纶短切纤维中的一种，芳纶纤维B为对位芳纶沉析纤维、对位芳纶浆柏纤维和间位芳纶沉析纤维中的一种或多种纤维;植物纤维为针叶木，竹纤维，亚麻或苎麻的一种。
[0029]本发明一种植物纤维芳纶复合纸的制备方法，具体按照以下步骤实施:
[0030]步骤1、按重量比3: 7或3.5:6.5或4: 6或4.5:5.5或5: 5分别称取芳纶纤维A和芳纶纤维B，芳纶纤维A为间位芳纶短切纤维、对位芳纶短切纤维中的一种，芳纶纤维B为对位芳纶沉析纤维、对位芳纶浆柏纤维和间位芳纶沉析纤维中的至少一种；
[0031]步骤2、将步骤I称取的芳纶纤维A采用质量浓度为10%?40%磷酸处理后清洗至中性，其中，磷酸处理温度40?60 °C，处理时间3?5h ;然后用芳纶纤维A质量的0.1 %?1.0%的聚氧化乙烯疏解，制成浆料悬浮液A;
[0032]步骤3、将植物纤维用质量浓度为5%?30%的NaOH溶液改性，NaOH溶液改性温度40?80°C，改性时间2?5h，然后清水洗净进行打浆工艺处理，打浆度35?55° SR，制成浆料悬浮液B，其中，植物纤维为针叶木，竹纤维，亚麻或苎麻的一种；
[0033]步骤4、将步骤I称取的芳纶纤维B打浆并疏解分散，打浆制成浆料悬浮液C，打浆度35?55°SR；
[0034]步骤5、将制得的浆料悬浮液A、浆料悬浮液B和浆料悬浮液C混合后加入阳离子聚丙烯酰胺，其中，阳离子聚丙烯酰胺的添加量为浆料悬浮液D中纤维绝干重量的0.02?
0.1%,疏解分散制得浆料悬浮液D;
[0035]步骤6、将步骤5制得的浆料悬浮液D在斜网或圆网纸机上抄造成型，经油压机压榨后干燥，用聚酰亚胺树脂进行浸渍处理，浸渍处理的浸渍量为相对于浸渍后纸页质量的5 %?30%;然后经预压处理，预热压时间10?50s，预热压温度100?180 °C;再在辊式热压机上热压，热压参数为:温度1700C?2500C，压强10?17MPa，辊速I.0?2.2m/min，热压时间3?1min，制得植物纤维芳纶复合纸。
[0036]本发明步骤2中，采用磷酸处理，能够显著提高芳纶纤维表面活性基团的数目、粗糙度和浸润性能。
[0037]本发明步骤6中，采用预压处理工艺，是因为干燥后的芳纶复合纸结构疏松，无法发挥芳纶纤维优异的性能。在热压成型工艺之前加装预热压装置，对芳纶复合纸进行一定程度的预热压，显著增加了芳纶纤维和植物纤维间的结合点，利于发挥混杂纤维间的界面粘结强度和协同作用，从而提高了对位芳纶纸的机械性能和电气性能，并有利于后续热压工艺进进行。
[0038]实施例1
[0039]步骤1、按重量比3:7分别称取芳纶纤维A和芳纶纤维B，芳纶纤维A为间位芳纶短切纤维，芳纶纤维B为对位芳纶沉析纤维；
[0040]步骤2、将步骤I称取的芳纶纤维A采用质量浓度为10%磷酸处理后清洗至中性，其中，磷酸处理温度40°C，处理时间3h;然后用芳纶纤维A质量的0.1 %的聚氧化乙烯疏解，制成楽料悬浮液A ；[0041 ] 步骤3、将植物纤维用质量浓度为5 %的NaOH溶液改性，NaOH溶液改性温度40°C，改性时间2h，然后清水洗净进行打浆工艺处理，打浆度35° SR，制成浆料悬浮液B，其中，植物纤维为针叶木；
[0042]步骤4、将步骤I称取的芳纶纤维B打浆并疏解分散，打浆制成浆料悬浮液C，打浆度35。SR；
[0043]步骤5、将制得的浆料悬浮液A、浆料悬浮液B和浆料悬浮液C混合后加入阳离子聚丙烯酰胺，其中，阳离子聚丙烯酰胺的添加量为浆料悬浮液D中纤维绝干重量的0.02%，疏解分散制得浆料悬浮液D ；
[0044]步骤6、将步骤5制得的浆料悬浮液D在斜网或圆网纸机上抄造成型，经油压机压榨后干燥，用聚酰亚胺树脂进行浸渍处理，浸渍处理的浸渍量为相对于浸渍后纸页质量的5%;然后经预压处理，预热压时间10s，预热压温度10°C;再在辊式热压机上热压，热压参数为:温度170 °C，压强1010^，棍速1.0111/111；[11，热压时间3111；[11，制得植物纤维芳纟仑复合纸，:制得植物纤维芳纶复合纸，按质量百分比由以下组分组成:芳纶纤维82%，植物纤维18%，以上组分的总和为100 %。
[0045]实施例2
[0046]步骤1、按重量比3.5:6.5分别称取芳纶纤维A和芳纶纤维B，芳纶纤维A为对位芳纶短切纤维，芳纶纤维B为对位芳纶浆柏纤维；
[0047]步骤2、将步骤I称取的芳纶纤维A采用质量浓度为20%磷酸处理后清洗至中性，其中，磷酸处理温