本文關(guān)鍵詞：聚酰亞胺纖維紙的制備及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：聚酰亞胺(Polyimide),簡(jiǎn)稱(chēng)PI,是一種新型的特種工程塑料,具有高強(qiáng)度,高模量,熱穩(wěn)定性好,耐輻射等優(yōu)點(diǎn),由其經(jīng)過(guò)紡絲制成的聚酰亞胺纖維被廣泛應(yīng)用在航空航天,個(gè)人防護(hù),高溫除塵等領(lǐng)域。聚酰亞胺纖維在造紙領(lǐng)域的應(yīng)用研究還處在起步階段。聚酰亞胺短切纖維表面光滑,纖維間結(jié)合力很低,需要添加沉析纖維作為粘結(jié)材料來(lái)提高成紙的強(qiáng)度,本文首先使用槽式打漿機(jī)對(duì)聚酰亞胺短切纖維進(jìn)行打漿處理,比較了不同打漿時(shí)間的短切纖維長(zhǎng)度、卷曲等形態(tài)的變化。將經(jīng)過(guò)打漿處理得到的三種長(zhǎng)度的短纖與兩種聚酰亞胺沉析纖維配抄,探討了短纖長(zhǎng)度、沉析纖維特性及漿料配比對(duì)聚酰亞胺纖維紙性能的影響。結(jié)果表明,即使經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間打漿處理處理,聚酰亞胺短纖也不能分絲帚化,短纖的長(zhǎng)度和沉析纖維的形態(tài)及特性對(duì)聚酰亞胺纖維紙的性能影響很大,當(dāng)使用長(zhǎng)度為5.1mm的聚酰亞胺短纖與Ⅰ號(hào)沉析纖維以6:4的質(zhì)量百分比配抄得到的聚酰亞胺纖維紙強(qiáng)度最高,擊穿強(qiáng)度較佳。以聚酰亞胺短切纖維和聚酰亞胺沉析纖維為原料,實(shí)驗(yàn)室濕法抄造的聚酰亞胺纖維紙緊度一般為0.15-0.25g/cm3,纖維間的結(jié)合強(qiáng)度較弱,未經(jīng)熱壓處理的纖維紙抗張指數(shù)和撕裂指數(shù)最高僅為8.6N·m/g和8.3mN·m2/g,為了提高聚酰亞胺纖維紙的強(qiáng)度,需要進(jìn)行熱壓處理,本文通過(guò)使用等溫升壓,等壓升溫,等溫等壓變速熱壓工藝探討了聚酰亞胺纖維紙性能隨熱壓工藝的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,熱壓壓力一定時(shí),PI纖維紙的機(jī)械性能隨熱壓溫度的增加而增加;熱壓溫度一定時(shí),PI纖維紙的機(jī)械性能隨熱壓壓力的升高先增加后降低;一定熱壓溫度和壓力條件下,提高熱壓速度,PI纖維紙的機(jī)械性能迅速下降。當(dāng)熱壓溫度為210℃,熱壓壓力為120N/m,熱壓速度為1m/min時(shí),聚酰亞胺纖維紙的緊度達(dá)到0.70 g/cm3,抗張指數(shù)為20.7N·m/g,撕裂指數(shù)達(dá)到19.6 mN·m2/g,耐壓強(qiáng)度為11.8kV/mm,聚酰亞胺纖維紙的性能達(dá)到最佳。紙張的強(qiáng)度是纖維自身的強(qiáng)度和纖維間結(jié)合強(qiáng)度的綜合作用結(jié)果,本文對(duì)聚酰亞胺沉析纖維,芳綸1313沉析纖維,芳綸1414漿粕進(jìn)行纖維分析,將三種沉析纖維漿粕與聚酰亞胺短切纖維進(jìn)行配抄,發(fā)現(xiàn)沉析纖維的尺寸對(duì)最終纖維紙的成紙強(qiáng)度影響較大,對(duì)纖維紙的電氣性能影響較小,三種沉析纖維配抄而成的纖維紙初始分解溫度均高于400℃,具有良好的熱穩(wěn)定性。對(duì)比研究芳綸1313纖維紙和PI纖維紙的光熱老化性能,結(jié)果表明,兩種纖維紙隨著熱老化溫度的升高,抗張指數(shù)明顯增加,撕裂指數(shù)逐漸下降,聚酰亞胺纖維紙經(jīng)過(guò)300℃的老化后幾乎沒(méi)有形變,而芳綸1313纖維紙經(jīng)過(guò)300℃的老化后已尺寸收縮明顯,燒蝕明顯。熱老化處理對(duì)聚酰亞胺纖維紙的電氣性能影響不大,但會(huì)對(duì)芳綸1313纖維紙的電學(xué)性能產(chǎn)生很大影響。兩種纖維的力學(xué)性能隨著光老化強(qiáng)度和時(shí)間的增加而下降,聚酰亞胺纖維紙較芳綸1313纖維紙而言具有更好的抵抗光老化的性能。同時(shí),光老化也使得兩種纖維紙的電學(xué)性能下降。為了提高聚酰亞胺纖維紙的強(qiáng)度,使用水性環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)未熱壓和經(jīng)過(guò)熱壓的聚酰亞胺纖維紙進(jìn)行浸漬處理,研究了浸漬量對(duì)兩種聚酰亞胺纖維紙力學(xué)性能和電氣擊穿強(qiáng)度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)浸漬液固含量為15%時(shí),經(jīng)過(guò)熱壓的PI纖維紙基復(fù)合材料抗張指數(shù)達(dá)到46.5N·m/g,未經(jīng)過(guò)熱壓的PI纖維紙基復(fù)合材料抗張指數(shù)達(dá)到57.8 N·m/g。兩種PI纖維紙基復(fù)合材料的撕裂指數(shù)隨著浸漬量的增大而出現(xiàn)明顯下降,使用水性環(huán)氧樹(shù)脂浸漬并不能大幅度提高纖維紙的擊穿強(qiáng)度。
【關(guān)鍵詞】：聚酰亞胺纖維紙 芳綸1313纖維紙 力學(xué)性能 電學(xué)性能 復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TS761
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 緒論15-28
• 1.1 聚酰亞胺材料15-21
• 1.1.1 聚酰亞胺材料簡(jiǎn)介15
• 1.1.2 聚酰亞胺材料的發(fā)展15-18
• 1.1.3 聚酰亞胺的合成18
• 1.1.4 聚酰亞胺的性能18-20
• 1.1.5 聚酰亞胺的應(yīng)用20-21
• 1.2 聚酰亞胺纖維21-24
• 1.2.1 聚酰亞胺纖維的特點(diǎn)21-22
• 1.2.2 聚酰亞胺纖維的的制備技術(shù)22-23
• 1.2.3 聚酰亞胺纖維的發(fā)展23-24
• 1.3 聚酰亞胺纖維紙基材料國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展24-26
• 1.3.1 聚酰亞胺纖維紙基材料國(guó)外研究進(jìn)展24-25
• 1.3.2 聚酰亞胺纖維紙基材料國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展25-26
• 1.4 本論文的研究目的、意義及主要內(nèi)容26-28
• 1.4.1 研究目的和意義26
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容26-28
• 第二章 打漿與配抄工藝對(duì)聚酰亞胺纖維紙性能的影響28-38
• 2.1 實(shí)驗(yàn)28-30
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料28-29
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器29
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)方法29-30
• 2.1.3.1 聚酰亞胺短切纖維的打漿工藝29
• 2.1.3.2 聚酰亞胺短切纖維的纖維分析29
• 2.1.3.3 聚酰亞胺沉析纖維的纖維分析29
• 2.1.3.4 聚酰亞胺沉析纖維比表面積測(cè)量29
• 2.1.3.5 聚酰亞胺纖維紙的抄造29-30
• 2.1.3.6 聚酰亞胺纖維紙耐壓強(qiáng)度的測(cè)量30
• 2.2 結(jié)果與討論30-37
• 2.2.1 打漿濃度的確定30
• 2.2.2 打漿對(duì)聚酰亞胺短切纖維的影響30-31
• 2.2.3 沉析纖維形態(tài)分析31-33
• 2.2.4 配抄對(duì)聚酰亞胺纖維原紙性能的影響33-37
• 2.2.4.1 配抄對(duì)聚酰亞胺纖維原紙抗張指數(shù)的影響33-34
• 2.2.4.2 配抄對(duì)聚酰亞胺纖維原紙撕裂指數(shù)的影響34-35
• 2.2.4.3 配抄對(duì)聚酰亞胺纖維原紙勻度指數(shù)的影響35-36
• 2.2.4.4 配抄比例對(duì)聚酰亞胺纖維原紙透氣度的影響36
• 2.2.4.5 配抄比例對(duì)聚酰亞胺纖維原紙耐壓強(qiáng)度的影響36-37
• 2.3 本章小結(jié)37-38
• 第三章 熱壓工藝對(duì)聚酰亞胺纖維紙性能的影響38-47
• 3.1 實(shí)驗(yàn)38-40
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)原料38
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器38
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)方法38-40
• 3.1.3.1 聚酰亞胺短切纖維的打漿處理38-39
• 3.1.3.2 聚酰亞胺纖維紙的抄造39
• 3.1.3.3 聚酰亞胺纖維紙的熱壓處理39
• 3.1.3.4 熱壓后聚酰亞胺纖維紙的性能檢測(cè)39-40
• 3.2 結(jié)果與討論40-46
• 3.2.1 熱壓溫度對(duì)聚酰亞胺纖維紙機(jī)械性能的影響40-41
• 3.2.2 熱壓溫度對(duì)聚酰亞胺纖維紙電學(xué)性能的影響41-42
• 3.2.3 熱壓壓力對(duì)聚酰亞胺纖維紙機(jī)械性能的影響42-44
• 3.2.4 熱壓壓力對(duì)聚酰亞胺纖維紙電學(xué)性能的影響44
• 3.2.5 熱壓速度對(duì)聚酰亞胺纖維紙機(jī)械性能的影響44-45
• 3.2.6 熱壓速度對(duì)聚酰亞胺纖維紙電學(xué)性能的影響45-46
• 3.3 本章小結(jié)46-47
• 第四章 三種沉析纖維漿粕性能比較及其對(duì)聚酰亞胺纖維紙性能的影響47-59
• 4.1 實(shí)驗(yàn)47-49
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)原料47-48
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器48
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)方法48-49
• 4.1.3.1 聚酰亞胺纖維紙的制備48
• 4.1.3.2 純沉析漿粕紙的制備48
• 4.1.3.3 纖維形貌觀察48
• 4.1.3.4 三種沉析纖維漿粕與PI短纖配抄成紙熱壓前后結(jié)晶度分析48-49
• 4.1.3.5 纖維與紙張熱分析49
• 4.2 結(jié)果與討論49-57
• 4.2.1 三種沉析漿粕纖維分析49-50
• 4.2.2 三種沉析纖維漿粕與PI短纖配抄成紙機(jī)械性能50-52
• 4.2.3 三種沉析纖維漿粕與PI短纖配抄成紙電氣性能52-53
• 4.2.4 三種沉析纖維漿粕與PI短纖配抄成紙熱壓前后結(jié)晶度變化53-54
• 4.2.5 三種純沉析纖維漿粕紙機(jī)械性能對(duì)比54
• 4.2.6 三種純沉析纖維漿粕紙熱壓前后零距抗張強(qiáng)度對(duì)比54-55
• 4.2.7 三種純沉析纖維漿粕紙熱壓前后電學(xué)性能對(duì)比55-57
• 4.2.8 三種沉析纖維漿粕及其與聚酰亞胺短切纖維配抄成紙熱失重分析57
• 4.3 本章小結(jié)57-59
• 第五章 聚酰亞胺纖維紙的光熱老化性能研究59-73
• 5.1 實(shí)驗(yàn)59-61
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)原料59
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器59-60
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)方法60-61
• 5.1.3.1 聚酰亞胺纖維的打漿處理60
• 5.1.3.2 芳綸1313短纖的打漿處理60
• 5.1.3.3 聚酰亞胺纖維紙的制備60
• 5.1.3.4 芳綸1313纖維紙的制備60
• 5.1.3.5 聚酰亞胺纖維紙與芳綸1313纖維紙的熱壓處理60
• 5.1.3.6 聚酰亞胺纖維紙與芳綸1313纖維紙的熱老化處理60
• 5.1.3.7 聚酰亞胺纖維紙與芳綸1313纖維紙的光老化處理60-61
• 5.1.3.8 老化后紙張的檢測(cè)61
• 5.2 結(jié)果與討論61-72
• 5.2.1 熱老化處理對(duì)聚酰亞胺纖維紙和芳綸1313纖維紙的機(jī)械性能的影響61-63
• 5.2.1.1 熱老化處理對(duì)聚酰亞胺纖維紙和芳綸1313纖維紙抗張指數(shù)的影響62
• 5.2.1.2 熱老化處理對(duì)聚酰亞胺纖維紙和芳綸1313纖維紙撕裂指數(shù)的影響62-63
• 5.2.2 熱老化處理對(duì)聚酰亞胺纖維紙和芳綸1313纖維紙的電學(xué)性能的影響63-65
• 5.2.3 光老化對(duì)聚酰亞胺纖維紙和芳綸1313纖維紙的機(jī)械性能的影響65-67
• 5.2.3.1 光老化對(duì)聚酰亞胺纖維紙和芳綸1313纖維紙的抗張指數(shù)的影響65-66
• 5.2.3.2 光老化對(duì)聚酰亞胺纖維紙和芳綸1313纖維紙的撕裂指數(shù)的影響66-67
• 5.2.4 光老化對(duì)聚酰亞胺纖維紙和芳綸1313纖維紙的電學(xué)性能的影響67-69
• 5.2.5 光熱老化對(duì)聚酰亞胺纖維紙和芳綸1313纖維紙表觀形貌的影響69-71
• 5.2.6 熱老化處理對(duì)聚酰亞胺纖維紙和芳綸1313纖維紙結(jié)晶度的影響71-72
• 5.3 本章小結(jié)72-73
• 第六章 聚酰亞胺纖維紙/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料性能初步研究73-80
• 6.1 實(shí)驗(yàn)73-74
• 6.1.1 實(shí)驗(yàn)原料73-74
• 6.1.2 實(shí)驗(yàn)方法74
• 6.2 結(jié)果與討論74-79
• 6.2.1 樹(shù)脂浸漬液固含量對(duì)浸漬量及聚酰亞胺紙基復(fù)合材料厚度的影響74-76
• 6.2.2 樹(shù)脂浸漬量對(duì)聚酰亞胺紙基復(fù)合材料機(jī)械性能的影響76-78
• 6.2.3 樹(shù)脂浸漬量對(duì)聚酰亞胺紙基復(fù)合材料擊穿強(qiáng)度的影響78-79
• 6.3 本章小結(jié)79-80
• 結(jié)論80-82
• 主要研究結(jié)論80-81
• 本論文的創(chuàng)新與特色81
• 本論文的不足及對(duì)下一步研究工作的建議81-82
• 參考文獻(xiàn)82-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果87-88
• 致謝88-89
• 附件89

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：364612