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小小一張紙有多神奇?一文了解“芳綸紙”制備工藝、產(chǎn)業(yè)鏈及主要應(yīng)用

2024-12-11 來源:前沿材料、高性能纖維知識搬運(yùn)工、云奇新材料

芳綸紙是紙嗎?


芳綸紙不是普通的紙,而是一種高分子聚合材料,和傳統(tǒng)的紙張有著很大的區(qū)別,主要是使用沉析纖維和短切纖維所組成的。


雖然看上去跟紙張區(qū)別不大,卻是世界三大高性能纖維材料之一,全稱為“聚芳酰胺纖維紙”。



芳綸紙從誕生之日起,就被認(rèn)為是材料科學(xué)上的重要里程碑,號稱“材料屆的黃金珠寶”。


芳綸紙繼承了芳綸纖維的優(yōu)點(diǎn),強(qiáng)度是鋼絲的五六倍,韌性是鋼絲的兩倍,但質(zhì)量只有鋼絲的五分之一左右。


芳綸紙的化學(xué)和物理穩(wěn)定性也非常高,耐酸堿腐蝕、阻燃耐高溫、抗裂耐沖擊、耐磨變形小、阻燃絕緣好,使用壽命長…這些優(yōu)異的性能,讓芳綸紙成為當(dāng)之無愧的“紙黃金”。


芳綸紙的制備工藝


芳綸紙的制造過程的關(guān)鍵技術(shù)主要包括分散流送技術(shù)、斜網(wǎng)成型技術(shù)、熱壓軋成型技術(shù)等。


分散流送技術(shù)

芳綸,尤其是對位芳綸由于表面惰性較大,在水中的分散性較差。同時短切纖維又具有一定的長度(3~8mm),這使短切纖維在水中易于絮聚纏繞。這就給材料抄造成型(造紙專用術(shù)語)帶來較大的困難。


因此工業(yè)上一般需要選用高效的分散助劑和適當(dāng)?shù)乃苄愿叻肿泳酆衔?,以提高短切纖維對水的浸潤性以及降低水相體系的表面張力,從而改善短切纖維在水相中的絮聚情況。


斜網(wǎng)成型技術(shù)

芳綸短切纖維在水中的分散性較差,加入漿粕后,短切纖維的分散性會變得更差,即在水中的擁擠因子增大。


為了降低短切纖維在水中成型的擁擠因子,就必須將短切纖維的濃度降低到一定程度,這又會導(dǎo)致水的含量增加,在紙張成型時水的流量就非常大。


傳統(tǒng)的造紙成型技術(shù)難以滿足這一要求。這就需要用到新型的造紙成型技術(shù)——斜網(wǎng)成型技術(shù)。斜網(wǎng)成型器中傾斜脫水箱為大開度脫水成型流道提供了足夠的空間,使斜網(wǎng)成型區(qū)能接受巨大的水流量,按要求漿速進(jìn)行脫水成型。同時斜網(wǎng)成型器中布滿了真空吸濕箱,保證成紙過程中的脫水效果。


熱軋成型技術(shù)

通過斜網(wǎng)成型工藝之后,芳綸紙只是初步成型,但短切纖維與芳綸漿粕之間的粘接性還不夠好,芳綸紙內(nèi)部還存在著較多缺陷。為此,成型的芳綸紙還須經(jīng)過熱軋成型工藝。熱軋過程中部分芳綸漿粕熔融,芳綸短切纖維進(jìn)一步被熔融的漿粕黏結(jié)在一起,從而減少了短切纖維之間的缺陷,進(jìn)而制得了高力學(xué)強(qiáng)度的芳綸紙。


芳綸紙產(chǎn)業(yè)鏈


芳綸紙行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈由上游原材料芳綸纖維供應(yīng)商、中游芳綸紙生產(chǎn)商和下游各應(yīng)用領(lǐng)域構(gòu)成。



根據(jù)芳綸紙的功能性應(yīng)用不同,可分別應(yīng)用于電氣絕緣(作為絕緣材料)、蜂窩芯材(作為結(jié)構(gòu)減重材料)領(lǐng)域。其中,間位芳綸紙主要用于電氣絕緣領(lǐng)域,少量用于蜂窩芯材領(lǐng)域;對位芳綸紙蜂窩芯材強(qiáng)度更高,但其成本較高,主要用于對強(qiáng)度要求較高的蜂窩芯材領(lǐng)域。


在電氣絕緣領(lǐng)域,芳綸紙較傳統(tǒng)的植物纖維素基絕緣材料性能更好。一方面,芳綸紙耐溫性、耐候性較好,更能保障電力設(shè)備穩(wěn)定、安全運(yùn)行,更能滿足大功率、高電壓設(shè)備的極端要求;另一方面,芳綸紙能提高電氣設(shè)備的安全性能,減小設(shè)備尺寸,減輕重量,增強(qiáng)承受負(fù)載的能力,提高設(shè)備的可靠性,可用于電力電氣、軌道交通、新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域。


在蜂窩芯材領(lǐng)域,芳綸紙是一種輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料。芳綸紙經(jīng)涂膠、疊合、熱壓、切邊、拉伸、定型、浸膠、固化等一系列復(fù)雜工藝,可制作成具有天然蜂巢的六邊形結(jié)構(gòu)特殊材料,即芳綸紙蜂窩芯材,其輕質(zhì)、高強(qiáng)、高模、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)且具有隔音、隔熱、阻燃等優(yōu)點(diǎn),可以作為輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料,應(yīng)用于航空航天、軌道交通、國防軍工等重點(diǎn)領(lǐng)域。此外,芳綸紙蜂窩芯材也可用于風(fēng)機(jī)葉片、船舶游艇、賽艇、滑雪板、房車等產(chǎn)品的制造。


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