Page 195 - 《精细化工》2023年第2期

第 2 期 马 锐，等: 高强高模聚乙烯纤维纸基复合材料的制备及性能 ·417·

1.3 测试与表征
1.3.1 物理性能检测
纸张的定量、紧度、抗张指数和撕裂指数分别
按照国标 GB/T 451.2—2002、GB/T 451.3—2002、
GB/T 12914—2008、GB/T 455—2002 进行测定。
将纸样剪切成大小约 3 cm×3 cm，然后将其置
于无水乙醇中浸泡 10 min，采用多孔材料孔径分析
仪测量纸样孔径。
室温下，利用宽频介电分析仪对纸样进行介电
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性能测试，频率为 1~1.0×10 Hz。
1.3.2 形貌表征
采用纤维细度仪观察针叶木浆在不同打浆度下
a—原浆纤维；b—15 °SR 打浆度；c—30 °SR 打浆度；d—40 °SR
的纤维形态。将制备好的纸张样品经过喷金处理，
打浆度；e—58 °SR 打浆度；f—70 °SR 打浆度
使用 SEM 观察纸样的表面形貌。 图 1 不同打浆度下的针叶木浆纤维形态
1.3.3 原子力显微镜（AFM）测定 Fig. 1 Morphology of softwood pulp fiber under different
将纸样粘贴在圆形铁片上，采用原子力显微镜 degree of beating

对纸张表面进行扫描并拍照，并使用仪器自带软件 由图 1 可见，当针叶木浆打浆度逐渐提高时，
Nanoscope analysis 对所拍照片进行分析。 纤维表面“起毛”现象越来越明显，这里的“起毛”
1.3.4 热重分析 即为纤维发生不同程度的分丝帚化。当打浆度超过
采用热重分析仪对纸样进行热性能分析。氮气 30 °SR 时，纤维“起毛”现象明显，细小纤维含量
保护，从 30 ℃升温至 600 ℃，升温速率为 10 ℃/min。 和纤维的外比表面积逐渐增加，当打浆度逐渐提高
1.3.5 红外光谱测试 并超过 58 °SR 时，纤维横向断裂现象明显，强度降
室温下，采用傅里叶变换红外光谱仪对不同打 低，内结合强度下降。
浆度针叶木浆纤维的化学结构进行表征。扫描范围 2.1.2 不同打浆度下制得针叶木浆的 FTIR 谱图
–1
为 4000~500 cm 。 图 2 为针叶木浆在不同打浆度下的红外光谱
1.3.6 上胶量的测定 图。由图 2 可知，当针叶木浆打浆度不断提高时，
将抄造的原纸置于 60 ℃烘箱中烘 2 h 后，称取 并没有新的吸收峰出现，但部分吸收峰的强度发生
–1
质量 m 1 （g），然后将原纸浸入酚醛树脂水溶液中并 了变化。其中，在 3330 cm 处纤维上羟基的特征吸
置于 60 ℃烘箱中烘 30 min，称取质量 m 2 （g），通 收峰变化最为明显。当打浆度逐渐提高时，羟基特
过公式(1)计算上胶量： 征吸收峰的强度不断增大，表明羟基的数目逐渐增
上胶量/%  (m  2 m 1 ) / m  100 （1） 多。主要原因是，随着打浆度的提高，针叶木浆纤
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维不断发生润胀和细纤维化，纤维的比表面积不断
2 结果与讨论 增加，致使游离出更多的羟基，有利于纤维之间的

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氢键结合，使纤维之间的结合力不断提高 。
2.1 打浆度对针叶木浆的影响

2.1.1 不同打浆度对针叶木浆纤维形态的影响
采用光学显微镜观察针叶木浆在不同打浆度下
的纤维形态（此处针叶木浆纤维打浆度为平衡水分
后用标准游离度测定仪重新测定的实际打浆度），结
果如图 1 所示。

图 2 不同打浆度下针叶木浆的红外光谱图
Fig. 2 FTIR spectra of softwood pulp with different degree
of beating