本發(fā)明屬于造紙技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂自交聯(lián)聚酯纖維紙及其制備方法。
背景技術(shù)：
用聚酯纖維為原料制備耐熱絕緣紙，不僅可以提高紙品使用性能，還可以減少傳統(tǒng)植物纖維的使用，獲得良好的經(jīng)濟(jì)與社會效益。當(dāng)前，濕法成形后的聚酯纖維紙的緊度差、力學(xué)性能不佳。表1為聚酯纖維紙與其他幾種合成纖維紙的性能參數(shù)對比。
表1聚酯纖維紙與其他合成纖維紙的性能參數(shù)
由此可見，聚酯纖維紙緊度差，強(qiáng)度欠佳。聚酯纖維固有強(qiáng)度較強(qiáng)，但纖維表面惰性強(qiáng)，纖維間結(jié)合不緊密，聚酯纖維成紙時，纖維間彼此交織纏結(jié)，形成的紙張網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)松散，強(qiáng)度較差。聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂(PAE樹脂)是一種水溶性的陽離子型熱固性樹脂，在造紙及相關(guān)行業(yè)中已有廣泛的應(yīng)用，具有無毒、用量少及成紙?jiān)鰸駨?qiáng)效果好且兼有助留、助濾等優(yōu)點(diǎn)，其廣泛用于纖維素紙中，與纖維素形成“共交聯(lián)”結(jié)構(gòu)，反應(yīng)機(jī)理為PAE樹脂中的氮雜環(huán)丁醇基團(tuán)與纖維素表面的羧基反應(yīng)生成共價酯鍵，但聚酯纖維表面沒有羧基，因而，PAE樹脂幾乎不能用于聚酯纖維紙中，即使添加PAE樹脂，聚酯纖維紙的緊度差，增強(qiáng)效果不明顯。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂自交聯(lián)聚酯纖維紙及其制備方法，制得的纖維紙緊度和強(qiáng)度較好。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
包括以下步驟：
(1)向聚酯纖維懸浮液中加入聚酯漿粕懸浮液進(jìn)行疏解均勻，得到漿液A；
(2)將聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂溶液加入到步驟(1)得到的漿液A中，繼續(xù)疏解均勻得到漿液B；其中聚酯纖維和絕干聚酯漿粕的總質(zhì)量為T，聚酯纖維的質(zhì)量占20～50％T，聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂的添加量是0.1～1.0％T；
(3)對漿液B依次進(jìn)行抄紙、干燥、熟化和熱壓，得到聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂自交聯(lián)聚酯纖維紙。
進(jìn)一步地，步驟(1)中聚酯纖維懸浮液是每4L水中加入0.63～1.59g的聚酯纖維，疏解均勻得到的。
進(jìn)一步地，步驟(1)中聚酯漿粕是每0.5L水中加入1.59～2.54g的絕干聚酯漿粕得到的。
進(jìn)一步地，步驟(1)疏解過程中，轉(zhuǎn)速為400～450轉(zhuǎn)/min，疏解1000～1200轉(zhuǎn)，得到漿液A。
進(jìn)一步地，步驟(2)中聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂溶液的質(zhì)量濃度為0.1～1.0％。
進(jìn)一步地，步驟(2)疏解過程中，轉(zhuǎn)速為400～450轉(zhuǎn)/min，疏解150～250轉(zhuǎn)，得到漿液B。
進(jìn)一步地，步驟(3)中抄紙時漿液B的漿濃為0.0634～0.0793％。
進(jìn)一步地，步驟(3)中，干燥是在100～105℃的真空干燥器中干燥3～6min，熟化是在95～105℃的烘箱中熟化25～35min。
進(jìn)一步地，步驟(3)中熱壓處理時，熱壓溫度為200～220℃，熱壓時間為1～2.5min，熱壓壓力為10～18MPa。
一種利用如上所述制備方法制得的聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂自交聯(lián)聚酯纖維紙。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
本發(fā)明將聚酯纖維和漿粕在纖維疏解機(jī)中疏解，后加入一定量的PAE樹脂溶液繼續(xù)疏解，將漿料進(jìn)行抄片、干燥、熟化和熱壓，其中PAE樹脂具有無毒、用量少及成紙?jiān)鰸駨?qiáng)效果好且兼有助留、助濾等優(yōu)點(diǎn)；另外，由于附著在纖維表面的PAE分子上仲胺基進(jìn)攻側(cè)鏈氮雜環(huán)丁醇基團(tuán)中活性氮，使PAE樹脂自身開始形成“自交聯(lián)”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，起到類似于聚酯纖維紙張“骨架”的作用，增強(qiáng)纖維間結(jié)合；當(dāng)紙頁干燥并高溫熟化時，聚酯纖維之間結(jié)合緊密，紙張緊度提高；聚酯纖維中苯環(huán)與PAE分子側(cè)鏈氮雜環(huán)丁醇基團(tuán)產(chǎn)生一定靜電吸附。當(dāng)交聯(lián)結(jié)構(gòu)形成后，將有利于纖維間距的縮短，從而增加了纖維之間的結(jié)合力，而影響撕裂指數(shù)最重要的因素之一就是纖維之間的結(jié)合力，因此撕裂指數(shù)也隨之提高。同時，熱壓工藝提高了聚酯纖維紙的緊度，因而提高紙張的強(qiáng)度。
本發(fā)明添加PAE樹脂的聚酯纖維紙力學(xué)性能明顯提高，PAE樹脂在纖維周圍形成“自交聯(lián)”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，起到類似于纖維紙張“骨架”的作用，增強(qiáng)纖維間結(jié)合，從而提高聚酯纖維紙的緊度和強(qiáng)度，解決了現(xiàn)有聚酯纖維紙緊度差、強(qiáng)度欠佳的問題，相對未添加PAE樹脂的聚酯纖維紙，本發(fā)明聚酯纖維紙紙張緊度增加約為12.9％，伸長率增加約33.3％，抗張強(qiáng)度增加約28.1％，撕裂強(qiáng)度增加約29.2％。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明一種聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂自交聯(lián)聚酯纖維紙，具體包括以下步驟：
步驟1，先將一定量聚酯纖維疏解，具體過程如下：
稱取聚酯纖維(細(xì)絲狀)于4L水中，倒入纖維疏解機(jī)中，轉(zhuǎn)速約400～450轉(zhuǎn)/min，疏解1000～1200轉(zhuǎn)。其中聚酯纖維即PET纖維，來源：韓國熊津公司。
步驟2，將步驟1中的纖維懸浮液中加入一定量聚酯漿粕繼續(xù)疏解，具體的配制過程如下：
稱取絕干聚酯漿粕(固體粉末狀，成分為PET)于0.5L水中，得聚酯漿粕懸浮液；加入步驟1的纖維懸浮液中繼續(xù)疏解1000～1200轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速約400～450轉(zhuǎn)/min。
步驟3，配制聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂溶液；配制的聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂溶液的質(zhì)量濃度為0.1～1.0％。
步驟4，將步驟3所配制的聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂溶液加入到步驟2所得的漿液中，并在纖維疏解機(jī)繼續(xù)疏解150～250轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速約400～450轉(zhuǎn)/min。
其中，聚酯纖維和絕干聚酯漿粕的總質(zhì)量為T，聚酯纖維的質(zhì)量占20～50％T，聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂的添加量是0.1～1.0％T。
定量為100g/m2的紙張質(zhì)量一般為3.17g，本發(fā)明中以聚酯纖維和絕干聚酯漿粕的總質(zhì)量為3.17g計(jì)算，則大概取0.63～1.59g的聚酯纖維，1.59～2.54g的絕干聚酯漿粕，聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂的質(zhì)量為0.00317～0.0317g。
步驟5，將步驟4所得的漿液，在紙頁成型器中抄紙，且紙頁抄片器中加水至漿料為4～5L，漿料中聚酯纖維和絕干聚酯漿粕總質(zhì)量的濃度為0.0634～0.0793％。
步驟6，步驟5中濕紙頁在真空干燥器中于100～105℃下干燥3～6min。
步驟7，對步驟6所得紙張?jiān)?5～105℃烘箱中進(jìn)行干燥熟化25～35min。
步驟8，將步驟7所得紙張?jiān)谄桨辶蚧瘷C(jī)上進(jìn)行熱壓，熱壓溫度為200～220℃，熱壓時間為1～2.5min，熱壓壓力為10～18MPa。
步驟9，將步驟8所得的紙張進(jìn)行物理性能檢測，物理性能檢測有紙張抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)和厚度等。
實(shí)施例1
稱取1.27g的聚酯纖維于4L水中，加入纖維疏解機(jī)中疏解1000轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速約400轉(zhuǎn)/min，稱取1.90g絕干聚酯漿粕于0.5L水中，在纖維疏解機(jī)中繼續(xù)疏解1000轉(zhuǎn)，加入濃度為0.1％的PAE樹脂溶液，并繼續(xù)疏解200轉(zhuǎn)后加入紙頁抄片器中，并使?jié){料為5L，將濕紙頁在105℃的干燥器中干燥5min，將所得的紙張?jiān)?05℃烘箱中進(jìn)行熟化30min，后在平板硫化機(jī)上進(jìn)行熱壓，熱壓溫度為210℃，熱壓時間為2min，熱壓壓力為15MPa，通過測定紙張抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)和厚度等，并與未添加PAE樹脂的紙張對比，即得到一種聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂自交聯(lián)聚酯纖維紙。
其中，聚酯纖維和絕干聚酯漿粕的總質(zhì)量T為3.17g，聚酯纖維的質(zhì)量占40％T，聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂的添加量是0.1％T。
將聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂的添加量依次調(diào)整為0.2％T、0.3％T......1.0％T。
按國標(biāo)測定，并與未添加PAE樹脂的紙張對比，如表2所示，紙張力學(xué)性能明顯提高，即得到聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂自交聯(lián)聚酯纖維紙。
表2添加PAE樹脂前后聚酯纖維紙力學(xué)性能
由表2可以看出，未添加PAE樹脂的聚酯纖維紙抗張指數(shù)約為45.5N·m·g-1，撕裂指數(shù)約為17N·m2g-1，伸長率約為6.6％。
當(dāng)PAE樹脂添加量較少時，聚酯纖維表面可吸附的樹脂未達(dá)到飽和狀態(tài)，所有樹脂均吸附沉積在纖維表面，紙張強(qiáng)度隨PAE樹脂用量的增加而增加。當(dāng)PAE樹脂用量為0.6％時，聚酯纖維紙抗張指數(shù)達(dá)到最大約58.3N·m·g-1，撕裂指數(shù)約24N·m2g-1，伸長率約8.8％。強(qiáng)度的提高主要是由于附著在纖維表面的PAE分子上仲胺基進(jìn)攻側(cè)鏈氮雜環(huán)丁醇基團(tuán)中活性氮，PAE分子之間形成“均交聯(lián)”結(jié)構(gòu)，使PAE樹脂開始形成“自交聯(lián)”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其中，“自交聯(lián)”或“自共價”，指仲胺基與氮雜環(huán)丁醇基團(tuán)發(fā)生交聯(lián)，其中氮雜環(huán)丁醇中氮原子被進(jìn)攻。當(dāng)紙頁干燥熟化時，聚酯纖維之間結(jié)合緊密，紙張緊度提高；同時，聚酯纖維中氰基與PAE分子側(cè)鏈氮雜環(huán)丁醇基團(tuán)產(chǎn)生一定靜電吸附。當(dāng)交聯(lián)結(jié)構(gòu)形成后，將有利于纖維間距的縮短，從而增加了纖維之間的結(jié)合力，而影響撕裂指數(shù)最重要的因素之一就是纖維之間的結(jié)合力，因此撕裂指數(shù)隨之提高。
當(dāng)PAE用量大于0.6％時，紙張力學(xué)性能開始有所下降，但仍維持較高水平，故PAE樹脂的最適添加量為0.6％。主要是因?yàn)殡SPAE用量的增加，纖維表面吸附分子質(zhì)量小的PAE數(shù)量相應(yīng)減少，影響其形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而降低了紙張的強(qiáng)度性能。添加PAE樹脂前后，聚酯纖維紙表面形貌基本沒有改變，然而，紙張緊度增加約為12.9％，由此可知，添加PAE樹脂的紙張緊度更大，纖維間結(jié)合更為緊密。
對比例1
去掉步驟7熟化過程，其它條件與實(shí)施例1相同，聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂的添加量為0.6％T。對所得紙張按國標(biāo)測定并對比，結(jié)果如下表3所示。
表3熟化前后添加PAE樹脂聚酯纖維紙力學(xué)性能
注：聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂的添加量為0.6％。
由表3可以看出，通過PAE樹脂的高溫熟化過程，聚酯纖維紙緊度提高，力學(xué)性能增強(qiáng)，其中，聚酯纖維紙緊度增加約14.8％，伸長率增加約15.8％，抗張指數(shù)增加約20.7％，撕裂指數(shù)增加約18.2％。因此，熟化過程是制備高強(qiáng)度聚酯纖維紙的重要步驟，使PAE樹脂“自交聯(lián)”成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成類似于紙張“骨架”結(jié)構(gòu)，從而，聚酯纖維紙緊度增加，力學(xué)性能增強(qiáng)。
實(shí)施例2
稱取0.95g的聚酯纖維于4L水中，加入纖維疏解機(jī)中疏解1100轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速約420轉(zhuǎn)/min，稱取2.22g絕干聚酯漿粕于0.5L水中，在纖維疏解機(jī)中繼續(xù)疏解1100轉(zhuǎn)，加入濃度為0.6％的PAE樹脂溶液，并繼續(xù)疏解150轉(zhuǎn)后加入紙頁抄片器中，并使?jié){料為5L，將濕紙頁在100℃的干燥器中干燥3min，將所得的紙張?jiān)?5℃烘箱中進(jìn)行熟化25min，后在平板硫化機(jī)上進(jìn)行熱壓，熱壓溫度為220℃，熱壓時間為1min，熱壓壓力為10MPa，即得到一種聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂自交聯(lián)聚酯纖維紙。
其中，聚酯纖維和絕干聚酯漿粕的總質(zhì)量T為3.17g，聚酯纖維的質(zhì)量占30％T，聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂的添加量是0.6％T。
實(shí)施例3
稱取0.63g的聚酯纖維于4L水中，加入纖維疏解機(jī)中疏解1200轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速約450轉(zhuǎn)/min，稱取2.54g絕干聚酯漿粕于0.5L水中，在纖維疏解機(jī)中繼續(xù)疏解1200轉(zhuǎn)，加入濃度為0.8％的PAE樹脂溶液，并繼續(xù)疏解250轉(zhuǎn)后加入紙頁抄片器中，并使?jié){料為5L，將濕紙頁在102℃的干燥器中干燥4min，將所得的紙張?jiān)?00℃烘箱中進(jìn)行熟化35min，后在平板硫化機(jī)上進(jìn)行熱壓，熱壓溫度為215℃，熱壓時間為1.5min，熱壓壓力為12MPa，即得到一種聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂自交聯(lián)聚酯纖維紙。
其中，聚酯纖維和絕干聚酯漿粕的總質(zhì)量T為3.17g，聚酯纖維的質(zhì)量占20％T，聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂的添加量是0.8％T。
實(shí)施例4
稱取1.59g的聚酯纖維于4L水中，加入纖維疏解機(jī)中疏解1150轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速約450轉(zhuǎn)/min，稱取1.59g絕干聚酯漿粕于0.5L水中，在纖維疏解機(jī)中繼續(xù)疏解1150轉(zhuǎn)，加入濃度為1％的PAE樹脂溶液，并繼續(xù)疏解180轉(zhuǎn)后加入紙頁抄片器中，并使?jié){料為5L，將濕紙頁在104℃的干燥器中干燥6min，將所得的紙張?jiān)?02℃烘箱中進(jìn)行熟化30min，后在平板硫化機(jī)上進(jìn)行熱壓，熱壓溫度為205℃，熱壓時間為2.5min，熱壓壓力為18MPa，即得到聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂自交聯(lián)聚酯纖維紙。
其中，聚酯纖維和絕干聚酯漿粕的總質(zhì)量T為3.17g，聚酯纖維的質(zhì)量占50％T，聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂的添加量是1.0％T。
本發(fā)明將聚酯纖維和漿粕在纖維疏解機(jī)中疏解，后加入一定量的PAE樹脂溶液繼續(xù)疏解，將漿料加入紙頁抄片器中，后經(jīng)干燥、熟化和在平板硫化機(jī)上進(jìn)行熱壓過程，得到力學(xué)性能明顯提高的添加PAE樹脂的聚酯纖維紙，解決了現(xiàn)有聚酯纖維紙緊度差、強(qiáng)度欠佳的問題。本發(fā)明中采用PAE樹脂具有的無毒、用量少及成紙?jiān)鰸駨?qiáng)效果好且兼有助留、助濾等優(yōu)點(diǎn)；另外，PAE樹脂自身通過“自交聯(lián)”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，起到類似于聚酯纖維紙張“骨架”的作用，增強(qiáng)纖維間結(jié)合；同時，熱壓工藝提高了聚酯纖維紙的緊度，因而提高紙張的強(qiáng)度。