Page 194 - 《精细化工》2023年第2期

·416· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

高强高模聚乙烯纤维（又称超高相对分子质量 特殊绳带有限公司；漂白针叶木浆板，浙江美森纸
聚乙烯纤维，简称 UHMWPE）是一种具有战略意义 业有限公司；渗透剂 SF，江苏省海安石油化工厂；
的高性能纤维，其与芳纶纤维、碳纤维（CF）并称 AFE-1410 消泡剂，山东优索化工科技有限公司；酚
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为当今世界三大高科技纤维 。UHMWPE 纤维外观 醛树脂，河南中帆东盛新材料技术有限公司。其他
为白色，不仅具有强度高、模量高、质量轻、化学 试剂为市售分析纯。
稳定性好、绝缘性好、耐光性好、耐低温、使用寿 PL4-3 型瓦利打浆机、PL26 型标准游离度测定
[2]
命长等优异的性能 ，还具有比能量吸收高、电磁 仪，咸阳泰斯特实验设备有限公司；ZQJ1-B-Ⅱ型纸
波透射率高、耐冲击和抗切割性能优良，以及不吸 样抄取器，陕西科技大学机械厂；IMT-SJ01 标准纤
水、生物相容性好等特点 [3-4] 。目前，其被广泛应用 维解离器、IMT-Tensile02 材料抗张强度测定仪，东
于安全防护、体育、医疗、航海、造船、建材、航 莞市英特奈森精密仪器有限公司；SLY-l000 型撕裂
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空、航天等各个领域 。 度测定仪，杭州轻通博科自动化技术有限公司；
国家《新材料产业“十三五”发展规划》已经 CFP-1100A 多孔材料孔径分析仪，美国 PMI 公司；
提出将高性能纤维纸基功能材料作为重点发展的高 CARVER 4128 热压机，美国 CARVER 公司；Concept
性能功能材料，是战略性物资之一。目前，碳纤维 40 宽频介电分析仪，德国 Novocontrol 公司；Sul510
[6]
和芳纶纤维已经有较为成熟的湿法抄造工艺 ，制
扫描电子显微镜，日本日立公司；MuLtimode 8 原
得的纸基材料展现了纤维本身具有的功能（耐高温、
子力显微镜，德国布鲁克科技有限公司；Nicolet iSl0
耐腐蚀和抗冲击性能等）和纤维交织集合体形成纸
傅里叶变换红外光谱仪，美国赛默飞世尔科技公司；
的功能（可用作增强材料、体育用品和航空航天材料
Q500 热重分析仪，美国 TA 仪器公司；CU-6 纤维
等）。然而，关于 UHMWPE 纤维应用于纸基功能复
细度仪，北京和众视野科技有限公司。
合材料的研究鲜有报道。目前，只有本课题组王长
红等 [7-8] 利用湿法成型技术制备了 UHMWPE 纤维 1.2 方法
1.2.1 打浆
纸，并对其形貌、热稳定性、强度、孔径进行了初
将 360 g 漂白针叶木浆板撕成碎片后放于 5 L
步研究。UHMWPE 纤维纸基材料理论上不仅具备
自来水中浸泡 4 h 以上，用瓦利打浆机进行打浆处
UHMWPE 纤维本身所具有的强度高、模量高、质量
理，打至预设打浆度（10~65 °SR），然后将浆料中的
轻、化学稳定性好等优异性能，而且具有纤维交织
水分甩干，将经过打浆还未平衡水分的针叶木浆纤维
成集合体后形成纸的功能（耐腐蚀性好、过滤效率
高等），可用作优异的过滤材料等。因此，UHMWPE 撕碎后装入塑料袋密封，于恒温恒湿〔(23±1) ℃,湿度
纤维纸基材料的开发对拓展该纤维应用途径和制备 50%±2%〕条件下处理 24 h，然后测定水分含量，并
高性能材料具有积极的意义。与芳纶纤维和碳纤维 用标准游离度测定仪测定实际打浆度，备用。
等高性能纤维类似，UHMWPE 纤维表面光滑而缺乏 1.2.2 原纸的制备
化学官能团，导致其基纸湿法成型困难。通常需采 预设 UHMWPE 纤维纸基复合材料原纸的定量
2
用添加浆粕配抄或通过黏合剂黏合得到基纸，并进 为 75 g/m ，称取不同质量分数的 UHMWPE 纤维
一步通过热压或浸胶等方法进行增强处理得到强度 （80%~30%）放入水中浸泡，纤维与水的质量比为
等性能优良的纸基材料。 1∶18，加入 9%(以绝干浆质量为基准)渗透剂 SF，
因此，本文在王长红等 [7-8] 制备 UHMWPE 纤维 超声处理 10 min。然后加入不同质量分数且打浆过
纸的基础上，通过工艺优化，采用 UHMWPE 短切 的针叶木浆（20%~70%），加入 0.1%(以绝干浆质
纤维和针叶木浆为原料湿法抄造基纸，利用酚醛树 量为基准)消泡剂，用标准纤维解离器疏解，分散均
脂浸渍和热压的方法制备 UHMWPE 纤维纸基复合 匀后通过纸样抄取器抄造成纸，经压榨、干燥（110 ℃，
材料。探讨了原纸制备工艺和树脂浸渍热压工艺对 2h）后保存，备用。
基纸材料性能的影响，并对纸基材料的力学性能、 1.2.3 纸张浸渍及热压
孔径分布、热稳定性以及介电性能进行了测试，旨 配制不同质量分数（5%~30%）酚醛树脂水溶
在为 UHMWPE 纤维纸基复合材料的进一步开发和 液，再将抄造的原纸（半径为 10 cm 的圆形纸）浸渍
应用提供理论依据和技术支持。 于 300 mL 酚醛树脂水溶液中一段时间（10~1500 s），

取出后置于 60 ℃鼓风干燥箱中烘 20 min。然后使
1 实验部分
用热压机对浸渍后原纸进行热压（热压时间 5~25 min，
1.1 试剂与仪器 热压压力 0~20 MPa，热压温度 90~140 ℃），制得
UHMWPE 短切纤维，长度 6 mm，东莞市盛芯 UHMWPE 纤维纸基复合材料。