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在密封行业,石棉/无石棉橡胶制品的生产工艺主要有造纸工艺法和混炼模压工艺法。上世纪九十年代初,国外普遍采用造纸工艺法生产石棉/无石棉密封制品。我国近几年才出现了一些生产无石棉胶乳板的企业,由于造纸工艺法应用技术还不成熟,使得国产的无石棉密封产品的性能差,尤其是抗张强度方面和国外的差距明显。因此,本文针对国产的无石棉胶乳抄取板品质差、强度低等特点,从造纸工艺法生产的角度出发,主要研究非石棉纤维(芳纶纤维、植物纤维、矿物纤维)的基本性能,分析非石棉纤维、填料、胶乳的带电性及电荷密度,讨论了非石棉纤维与胶乳粘结机理,湿法打浆对不同纤维各自的纤维形态和性能的影响,以及对无石棉胶乳抄取板强度性能的影响,初步探讨无石棉纤维胶乳抄取板增强配方的研究。
非石棉纤维原料中的芳纶1414纤维、植物纤维、矿物纤维、丁腈-26胶乳及填料均带负电荷。其中,丁腈-26胶乳的电荷密度最大,矿物纤维次之,填料(重质CaCO<,3>)最小。同种电荷物质间相互排斥,为了使它们很好的粘结在一起,研究发现:
①Al<,2>(SO<,4>)<,3>的添加改变了胶体颗粒表面的电性,使非石棉纤维、填料、胶乳间发生凝聚絮凝作用。但Al<,2>(SO<,4>)<,3>添加过量时浆料体系呈较强的酸性,会给实际生产带来许多负面的影响。因此,在实际生产中控制Al<,2>(SO<,4>)<,3>的添加量,使浆料体系接近弱酸性或中性范围较好。
②CPAM的添加不仅可以使浆料的zeta电位降低,逐渐接近等电点,降低白水的浊度,而且有助于提高无石棉胶乳抄取板的强度性能,其用量在0.08%左右时较为适宜。
③CPAM/膨润土微粒助留助滤体系的添加,不仅可以使浆料的Zeta电位降低,逐渐接近等电点,降低白水的浊度,而且有助于提高无石棉胶乳抄取板的强度性能。其中,CPAM用量在0.12%,膨润土用量在0.2%左右时较为适宜。
湿法打浆对不同纤维各自的纤维形态和性能的影响,及对无石棉胶乳抄取板强度性能的影响的研究,得出以下结论:
①芳纶1414纤维Zeta电位值高,呈现强负电性。随着PFI磨浆的进行,其Zeta电位值逐渐减小。芳纶1414维的PFI打浆作用是以分丝帚化、细小纤维从纤维上剥离下来以及细小纤维切断为主,纤维切断为辅。但是,磨浆转数过高时,芳纶1414纤维出现被压扁现象。当磨浆转数为20000r时,无石棉胶乳抄取板的抗张指数达到最大值,其值为10.07 N·m/g。因此,芳纶纤维磨浆转数以20000r左右为宜,此时的打浆度为30°SR。
②随着磨浆转数的提高,植物纤维的Zeta电位不断降低。随着PFI磨浆进行,纤维的长度和粗度逐渐减小,打浆度逐渐增加,尤其是磨浆转数超过10000r以后,打浆度开始快速增加;无石棉胶乳抄取板的抗张指数先增加后减小,当磨浆转数为20000r时,抗张指数达到最大值。因此,植物纤维磨浆转数以20000r左右为宜,此时的打浆度为60°SR。
③矿物纤维其形状类似针状,经PFI磨浆而成小碎片。因此,在无石棉胶乳抄取板的生产中,应避免打浆对其强度性能的影响。
最后探讨无石棉胶乳抄取板的增强配方,发现添加一定量的聚合物-A、乙二醛胺尿素衍生物可以提高无石棉胶乳抄取板的抗张强度。相比之下,添加聚合物-A优于乙二醛胺尿素衍生物的增强效果,这是因为随着乙二醛胺尿素衍生物添加量的增加出现起泡现象,从而导致纸张的匀度变差,无石棉胶乳抄取板的强度下降。如能解决添加时出现的起泡现象,乙二醛胺尿素衍生物将是一种很好的提高无石棉胶乳抄取板强度的助剂。