一种特种纸、制备方法及应用与流程

本发明属于特种纸，具体涉及一种特种纸、制备方法及应用。

背景技术：

1、与植物纤维相比，聚合物纤维不仅具有更高的力学性能，同时具有聚合物本体特性，如阻燃、绝缘、耐腐蚀、抗菌、耐高温、耐候等性能。聚合物纤维造纸如壁纸、证券纸、绝缘纸、过滤纸、无尘纸等，应用广泛。

2、目前用聚合物纤维制备浆粕的方法主要有纤维打浆法、相转换法。如熔体纺丝或溶液纺丝制得聚合物纤维，长纤维切断制得短切纤维，短切纤维经过机械磨浆处理，纤维发生分丝帚化，得到浆粕纤维；树脂溶液注入到凝固浴中，经过高速离心剪切后沉析制备得到的沉析纤维。短纤维磨浆法制备的纤维打浆度低，分散较差，使用时需要打浆处理，成纸后力学性能差。相转换法对设备转速、溶液性质、沉析剂性质要求严苛，此方法制备的纤维均匀性较差，结晶度低，成纸后热收缩率大，含有未“成膜”的小结点或小硬块。

3、聚合物纤维的表面缺乏亲水官能团，导致其表面能低，在水溶液中分散性能差，湿法抄造性能差。

4、闪蒸纺丝技术是聚合物和溶剂在高温高压下形成纺丝液，纺丝液经过减压喷头后溶剂迅速闪蒸，得到纤维的纺丝技术。闪蒸纺丝纤维为连续长纤维，直径较细且直径分布范围大，约0.1-10um，结晶度高，但是闪蒸纺丝纤维为无端连续长纤维，长纤维难以直接通过湿法抄造技术制备纸或无纺布片材。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种特种纸、制备方法及应用。通过将闪蒸纺丝制备的浆粕纤维与短切纤维两者进行有机结合，制备出抗剥离强度高、耐穿刺强度高的特种纸。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、本发明提供一种特种纸，所述特种纸包括至少两种纤维，含有相对特种纸总重量的10~80wt%的浆粕纤维，并且含有相对于特种纸总质量的10~90wt%的短切纤维；所述浆粕纤维采用闪蒸纺丝制备，50%以上所述浆粕纤维在1mm长度上具有至少两个分支，经切断、磨浆和打浆后，打浆度为10~80°sr，所述短切纤维长度为3~10mm，纤维旦数为1~3d，混合后通过湿法抄造、压榨烘干和热压处理制得所述特种纸。

4、进一步的，所述浆粕纤维的直径范围为0.1~18µm，其中80%的直径范围处于5~10µm，切断后的长度为0.1~20.0mm，所述浆粕纤维粒径配比为≤100目：10~100目：≥10目=（1~8）：（1~8）：1。

5、进一步的，所述浆粕纤维的异形度为20%~80%。

6、进一步的，所述浆粕纤维与短切纤维的质量比为1：（1.2~1.5）。

7、进一步的，所述短切纤维的异形度为30~80%。

8、本发明提供上述特种纸的制备方法，包括如下步骤：制备浆粕纤维浆料；制备短切纤维浆料；分别将浆粕纤维浆料以及短切纤维浆料制浆并按照比例混合，经过湿法抄造、压榨烘干和热压处理得到所述特种纸。

9、进一步的，制备浆粕纤维浆料包括：将聚合物和溶剂r1加入反应釜中，控制反应釜温度达到上临界溶解温度以上保持至少1min，然后以至少5℃/min的降温速度将温度降低至上临界溶解温度以下保持1~600s，以至少5℃/min的升温速度将温度升高至上临界溶解温度以上保持6~600s，重复降温和升温过程，并保持压力至少3mpa，通过闪蒸方式制备出闪蒸纺丝纤维；

10、或将聚合物和溶剂r1加入反应釜中，控制反应釜压力达到浊点压力以上保持至少1min，然后以至少0.05mpa/min的降压速度将压力降低至浊点压力以下保持60~2000s，以至少0.05mpa/min的升压速度将压力升高至浊点压力以上保持60~2000s，重复降压和升压过程，并保持温度至少上临界溶解温度以上，通过闪蒸方式制备出闪蒸纺丝纤维；

11、将所述闪蒸纺丝纤维切断至0.1~20mm，经过打浆处理，使得浆粕纤维的打浆度为10~80°sr；干燥后，对所述浆粕纤维进行亲水处理即得。

12、进一步的，所述打浆处理工艺为：加去离子水疏解5~50min，磨浆时的浆料浓度0.01~0.1wt%，下重刀，疏解1~10min，下轻刀，疏解30~200min。

13、进一步的，所述的聚合物包括有熔点的聚烯烃、聚酯、聚醚醚酮、聚酮，也包括无熔点的间位芳纶、对位芳纶、聚芳酯、聚对苯撑苯并二噁唑、聚酰亚胺；所述的溶剂r1为水、醇、酸、胺、酯、醚、酮、腈、酰胺、卤代烃、脂肪烃、脂环烃、芳烃、不饱和烃中的一种或几种；通过辅助气体和加热系统冷却系统控制反应釜内的温度和压力，所述的辅助气体为氮气、氩气、氦气、二氧化碳、氖气中的一种或多种。

14、进一步的，所述闪蒸方式为将聚合物纺丝液通过闪蒸纺丝设备的减压喷头喷出进入50~500℃的氮气中；或，所述闪蒸方式为将聚合物纺丝液通过闪蒸纺丝设备的减压喷头喷出进入聚合物的良溶剂与不良溶剂的混合物，其中良溶剂占30~70wt%。

15、进一步的，将所述闪蒸纺丝纤维切断至0.1~20mm包括：将闪蒸纺丝纤维切断，得到长度范围分别为0.1~0.4mm、2.5~3.5mm、9.5~10.5mm和18~20mm的四种长度纤维，将相同质量的四种长度的闪蒸纺丝短切纤维混合。

16、进一步的，制备短切纤维浆料包括：将长度为3~10mm、纤维旦数为1~3d以及异形度为30~80%的短切纤维进行亲水处理。

17、进一步的，所述亲水处理为将纤维的表面能提高到至少38 mn/m。

18、进一步的，所述亲水处理为电晕处理，所述电晕处理工艺为：电晕处理的电压为4000~16000v，频率12~26khz，电极棒与绝干聚合物纤维的距离为1~10mm，空气的流量为300~6000m3/h；或所述亲水处理为等离子体处理，所述等离子体处理工艺为：电离功率为200~500w，处理时间1~6min，高纯氧气体积流量为0.008~0.02l/min。

19、进一步的，将浆粕纤维浆料与短切纤维浆料分别加入去离子水进行疏解制浆，得到浓度为0.01~0.1wt%的浆料水溶液；所述浆粕纤维浆料粒径配比为≤100目：10~100目：≥10目=（1~8）：（1~8）：1；按照浆粕纤维浆料：10~80wt%，短切纤维浆料：10~90wt%的比例，将浆粕纤维浆料与短切纤维浆料的水溶液混合。

20、进一步的，湿法抄造时上浆质量浓度为0.001~0.05wt%；热压采用预热和热轧相结合的方式，预热温度为熔点以下，车速为2~80m/min，线压力0~40n/mm，预热次数1~5次；热轧温度为熔点范围内，无熔点的聚合物热轧温度为200-400℃，车速为2~100m/min，线压力10~100n/mm，热轧次数1~5次。

21、本发明提供上述浆粕纤维的应用，所述浆粕纤维应用于造纸、耐磨填料、绝缘包装、过滤行业、水泥浆料领域。

22、本发明提供上述特种纸的应用，所述特种纸应用于绝缘包装、蜂窝芯材、印刷包装、建筑防水、地面覆盖、医用灭菌包装、复合材料增强、锂电池隔膜等领域。

23、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：

24、（1）采用闪蒸纺丝制备的纤维具有高的结晶度，相较于现有技术手段生产的纤维其结晶度提高至少5%，经切断和打浆后高度分裂和细纤维化，高的结晶度可以提高特种纸的强度和热稳定性，经过切断和打浆后使得纤维高度分裂和细化，其在特种纸内部可以形成有效的三维互穿网状结构，增加了特种纸的剥离强度，具体的，本技术通过闪蒸纺丝制备的纤维直径范围为0.1~20µm，其中80%的纤维直径范围在5~10µm之间，在该范围内的纤维经过后续打浆处理，可以使得所制备的纤维细化后，分叉多，单个纤维分叉至少在5以上，呈团状，且由于其结晶度高，具有较高的韧性，因此在特种纸中呈现三维互穿网状结构，充分与短切纤维粘合，增加两者之间的结合强度；其次，本发明所制备的浆粕纤维，50%以上所述浆粕纤维在1mm长度上具有至少两个分支，可以大大提高制成的特种纸各方向的抗拉强度，提高特种纸的制成概率。相较于现有技术所制备的特种纸，采用本发明所制备的特种纸剥离强度可提高10%以上，耐穿刺强度提高10%以上。

25、（2）本发明对浆粕纤维的粒径配比进行限定，总体上看大于10目的比例不超过三分之一，小于等于100目的比例大于10%，小粒径的纤维打浆后分叉少，但自由度较高，容易弯曲，粒径较大的纤维自由度较低，但打浆后分叉多，只有小粒径、中粒径和大粒径相互配合才能使得三维网状结构在产品的空间结构上分布均匀，不容易引起团聚或偏聚，力学性能均一。

26、（3）采用造纸工艺制备特种纸，短切纤维可以贯穿整个纸页厚度，浆粕纤维可以有效的互相搭接，长纤维贯穿整个特种纸厚度方向，解决了其剥离强度低的问题。在制浆过程中通过磨浆、表面处理、分散剂等手段，有效提高特种纸结构均匀性。造纸工艺，纤维均匀滤水后纸页内部保留了微细空隙，提高了特种纸的透气性能和湿气透过率。