趙麗君 ，劉 文 ，2，周立春 ，3

（1.中國(guó)制漿造紙研究院衢州分院，浙江 衢州 324000；2.中國(guó)制漿造紙研究院，北京 100102；3.龍游縣特種紙科技創(chuàng)新管理服務(wù)中心，浙江 龍游 324400）

芳綸的全稱是聚苯二甲酰苯二胺，最具實(shí)用價(jià)值的品種有2個(gè)：一是間位芳綸纖維，我國(guó)稱之為芳綸1313；二是對(duì)位芳綸纖維，我國(guó)稱之為芳綸1414。1313芳綸紙強(qiáng)度高、介電性能和化學(xué)穩(wěn)定性好，但耐電暈性差。而云母紙耐電暈性能好，但需玻璃布和黏膠劑補(bǔ)強(qiáng)，這會(huì)影響其性能。芳綸云母紙兼具耐高溫、耐電暈和優(yōu)異的強(qiáng)度性能[1-4]。我國(guó)市場(chǎng)現(xiàn)有云母紙和芳綸紙，而芳綸云母紙沒(méi)有工業(yè)化，只處在研究階段。

高性能纖維云母紙主要用作高壓電機(jī)等高端電氣絕緣材料，主要原料有芳綸1313短切纖維、芳綸1313沉析纖維、云母粉。芳綸1313短切纖維和芳綸1313沉析纖維不同于植物纖維，屬于疏水纖維，在水溶液里容易上浮導(dǎo)致成紙勻度差。因此可以添加聚氧化乙烯（PEO）提高其分散性能，PEO可以增加水溶液的黏度，增加芳綸1313短切纖維和芳綸1313沉析纖維的運(yùn)動(dòng)阻力，從而提高其分散性能。同時(shí)，PEO也可以提高云母粉的留著率。

本研究主要探討了PEO用量對(duì)高性能纖維云母紙基物理性能的影響，旨在為芳綸1313短切纖維、芳綸1313沉析纖維和云母粉經(jīng)濕法成形的高性能纖維云母紙?zhí)峁├碚撝С帧?/p>

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料

芳綸1313短切纖維和芳綸1313沉析纖維，均產(chǎn)自江蘇某化纖廠。云母粉，40～80目，產(chǎn)自河北某廠。

聚氧化乙烯（PEO）分散劑，非離子型，相對(duì)分子質(zhì)量630萬(wàn)～650萬(wàn)，約7萬(wàn)元/t，產(chǎn)自山東某化工廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

本實(shí)驗(yàn)用主要設(shè)備儀器見(jiàn)表1。

表1 設(shè)備儀器

1.3 高性能纖維云母絕緣紙基的制備

（1）稱取芳綸短切纖維和沉析纖維，疏解2 min。

（2）加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的云母粉，繼續(xù)疏解1 min。

（3）將漿料放入紙頁(yè)成形器中，加入適量的PEO，攪拌均勻后迅速成形。

（4）濕紙經(jīng)壓榨機(jī)壓榨2 min，壓力為400 kPa。

（5）然后進(jìn)行干燥，制成高性能纖維云母紙基。

1.4 分析測(cè)試

1.4.1 纖維形態(tài)分析

將樣品充分分散成單根纖維，然后放在載玻片上，采用CDM-201顯微鏡進(jìn)行高倍顯微鏡觀察。

1.4.2 掃描電鏡觀察

將云母粉貼到樣品臺(tái)上，然后噴金進(jìn)行掃描電鏡觀察，儀器為KYKY-2800B。

1.4.3 物理性能測(cè)定

參照GB/T 451.2—2002《紙和紙板定量的測(cè)定》、GB/T 453—2002《紙和紙板抗張強(qiáng)度的測(cè)定》、GB/T 455—2002《紙和紙板撕裂度的測(cè)定》和GB/T 5453—1997《紡織品織物透氣性的測(cè)定》分別測(cè)定紙基的定量、抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和透氣率。

2 結(jié)果與討論

2.1 芳綸1313和云母粉的形態(tài)分析

圖1為芳綸1313短切纖維的顯微鏡放大照片。

圖1 芳綸1313短切纖維的顯微鏡放大照片

由圖1可以看出，芳綸1313短切纖維細(xì)長(zhǎng)、較圓滑，受剪切的作用出現(xiàn)溶體的現(xiàn)象，其長(zhǎng)度為5 mm。

圖2為芳綸1313沉析纖維的顯微鏡放大照片。

從圖2可以看出，芳綸1313沉析纖維呈彎曲飄帶狀，帶狀較輕薄，纖維長(zhǎng)短不一，易卷曲纏繞，纖維分絲帚化程度高，形似植物纖維。

圖3為云母粉的掃描電鏡照片。

從圖3可以看出，云母粉顆粒的形狀和大小不均一，呈鱗片狀。

圖2 芳綸1313沉析纖維的顯微鏡放大照片

圖3 云母粉的掃描電鏡照片

2.2 PEO用量對(duì)高性能纖維云母紙基物理性能的影響

在抄紙時(shí)分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%（以絕干漿計(jì)，下同）的PEO，抄紙后，測(cè)試紙張的抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和透氣率，評(píng)價(jià)PEO用量對(duì)高性能纖維云母紙基物理性能的影響。

2.2.1 PEO用量對(duì)高性能纖維云母紙基抗張強(qiáng)度的影響

圖4為PEO用量對(duì)高性能纖維云母紙基抗張強(qiáng)度的影響。

圖4 PEO用量對(duì)高性能纖維云母紙基抗張強(qiáng)度的影響

從圖4可以看出，隨著PEO用量的增加，高性能纖維云母紙基的抗張強(qiáng)度先增加后減小，最后趨于平穩(wěn)。PEO用量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%時(shí)，高性能纖維云母紙基的抗張強(qiáng)度最大，最大值為1.16 kN/m。

2.2.2 PEO用量對(duì)高性能纖維云母紙基伸長(zhǎng)率的影響

圖5為PEO用量對(duì)高性能纖維云母紙基伸長(zhǎng)率的影響。

圖5 PEO用量對(duì)高性能纖維云母紙基伸長(zhǎng)率的影響

從圖5可以看出，PEO用量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%前，高性能纖維云母紙基的伸長(zhǎng)率變化較小，大于質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%之后，高性能纖維云母紙基的伸長(zhǎng)率大幅增加，PEO用量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%時(shí)，高性能纖維云母紙基的伸長(zhǎng)率為4.57%；當(dāng)PEO用量大于質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%時(shí)，高性能纖維云母紙基的伸長(zhǎng)率趨于平穩(wěn)。

2.2.3 PEO用量對(duì)高性能纖維云母紙基撕裂強(qiáng)度的影響

圖6為PEO用量對(duì)高性能纖維云母紙基撕裂強(qiáng)度的影響。

圖6 PEO用量對(duì)高性能纖維云母紙基撕裂強(qiáng)度的影響

從圖6可以看出，隨著PEO用量的增加，高性能纖維云母紙基的撕裂強(qiáng)度先緩慢增加，后快速下降。當(dāng)PEO用量達(dá)到質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%時(shí)，高性能纖維云母紙基的撕裂強(qiáng)度達(dá)到最大值286.45 mN。

2.2.4 PEO用量對(duì)高性能纖維云母紙基透氣率的影響

圖7為PEO用量對(duì)高性能纖維云母紙基透氣率的影響。

圖7 PEO用量對(duì)高性能纖維云母紙基透氣率的影響

從圖7可以看出，隨著PEO用量的增加，高性能纖維云母紙基的透氣率先減小、后緩慢增加。當(dāng)PEO用量達(dá)到質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%時(shí)，高性能纖維云母紙基的透氣率最小，為2.34 mm/s。

3 結(jié)論

通過(guò)評(píng)價(jià)PEO用量對(duì)高性能纖維云母紙基物理性能的影響，得出結(jié)論如下：

（1）芳綸1313短切纖維細(xì)長(zhǎng)、較圓滑，而芳綸1313沉析纖維呈現(xiàn)彎曲飄帶狀，帶狀較輕薄，纖維長(zhǎng)短不一。

（2）云母粉顆粒的形狀和大小不均一，呈鱗片狀。

（3）PEO用量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%時(shí)，高性能纖維云母紙基的抗張強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度最大，分別為1.16 kN/m和286.45 mN，透氣率最小，為2.34 mm/s。PEO用量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%時(shí)，高性能纖維云母紙基的伸長(zhǎng)率最大，為4.57%。