海默生在線粘度計應(yīng)用國產(chǎn)芳綸紙蜂窩涂膠工藝研究,膠液黏度控制

芳綸紙蜂窩是芳綸紙經(jīng)涂膠、疊合、熱壓、切邊、拉伸、定型、浸膠、固化等一系列復(fù)雜工藝而制作成特殊結(jié)構(gòu)的蜂窩芯材，是高強度和高模量的芳綸增強的先進(jìn)復(fù)合材料，具有輕質(zhì)、高強、高模、阻燃、耐高溫、低介電損耗等眾多優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域和其他多個民用領(lǐng)域中。芳綸紙蜂窩依據(jù)芳綸紙的種類可以分為間位芳綸蜂窩、對位芳綸蜂窩及鄰位芳綸蜂窩。目前，間位芳綸蜂窩是市場上最常見的芳綸紙蜂窩。

涂膠工序在蜂窩芯材制造流程中處于第一道工序，主要是將芯條膠轉(zhuǎn)印在芳綸紙上，涂膠輥參數(shù)、芯條膠的黏度及涂膠速度是涂膠工藝的主要參數(shù)，對蜂窩疊層板固化后的節(jié)點強度有重要的影響，并且涂膠質(zhì)量的好壞直接影響拉伸、定型及浸膠工序，以及產(chǎn)品的質(zhì)量。

芳綸紙作為蜂窩的關(guān)鍵材料，芳綸紙的結(jié)構(gòu)與性能對蜂窩制造工藝和性能有著重要的影響。

1 試驗部分

1．1　主要原材料 國產(chǎn)間位芳綸紙：X612N–2mil，超美斯新材料股份有限公司； 進(jìn)口間位芳綸紙：T412–2mil，杜邦公司； 芯條膠：J80B，黑龍江省科學(xué)院石油化學(xué)研究院。

1．2　主要設(shè)備及儀器 蜂窩涂膠機：DSXR–TJ–900型，北京東晟新銳公司。 1．3　樣品制備 采用J80B芯條膠在X612N–2mil規(guī)格芳綸紙和進(jìn)口T412–2mil型芳綸紙上涂孔格邊長1.83mm的膠條，裁切15mm寬度樣條，制作出孔格邊長1.83mm的節(jié)點強度測試試樣。 2 結(jié)果與討論 2．1國產(chǎn)X612N芳綸紙與進(jìn)口T412芳綸紙性能對比 芳綸紙是一種由高強度間位芳綸制成的膜狀是由酰胺橋鍵相互連接的芳基所構(gòu)成的線型大分子。在它的晶體中，氫鍵在兩個平面內(nèi)排列而成氫鍵的三維結(jié)構(gòu)。由于較強的氫鍵作用，使之結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有優(yōu)良耐化學(xué)性，能耐大多數(shù)高濃的無機酸，對其他大多數(shù)化學(xué)試劑和有機溶劑十分穩(wěn)定。 (1)芳綸紙性能測試。 采用X612N–2mil規(guī)格芳綸紙，參照杜邦T412–2mil芳綸紙的性能，測試X612N型芳綸紙的厚度，定量，吸水度及透氣度。測試數(shù)據(jù)見表1。

由表1可知，對比T412–2mil與X612N–2mil芳綸紙，X612N–2mil芳綸紙厚度比T412–2mil的低15.6%，定量低3.1%，X612N–2mil規(guī)格芳綸紙表面吸水性正面比T412–2mil大679.7%，表面吸水性反面比T412–2mil大838.8%，X612N–2mil規(guī)格芳綸紙透氣度比T412–2mil大約10倍。經(jīng)分析可以發(fā)現(xiàn)，國產(chǎn)X612N–2mil型芳綸紙的吸水性和透氣度均高于進(jìn)口T412–2mil型芳綸紙，可能會影響芳綸紙涂膠時的節(jié)點膠與芳綸紙的結(jié)合狀態(tài)。

(2)SEM分析。
芳綸紙作為蜂窩的關(guān)鍵材料，在上述測試過程中國產(chǎn)X612–2mil型芳綸紙與進(jìn)口T412–2mil型芳綸紙在表面吸水和透氣度存在較大的差異，這與芳綸紙的表面結(jié)構(gòu)有著重要的關(guān)系。因此對芳綸紙表面進(jìn)行SEM分析，在掃描電鏡下，觀察X612N型芳綸紙和T412芳綸紙的表面狀態(tài)，如圖1所示。

從圖1可以發(fā)現(xiàn)，進(jìn)口T412–2mil型芳綸紙的表面沉析纖維和短切纖維骨架結(jié)合較好，短切纖維裸露少，孔洞少，X612N–2mil型芳綸紙的短切纖維裸露較多，孔洞較多，紙張表面存在較多的孔洞和由沉析纖維組成的片狀團聚物，紙張的質(zhì)量不均勻。SEM分析結(jié)果表明國產(chǎn)X612N–2mil型芳綸紙的表面孔洞多，這種現(xiàn)象可能造成了國產(chǎn)芳綸紙吸水性和透氣度與進(jìn)口芳綸紙差異大。

(3)國產(chǎn)X612N型芳綸紙對涂膠工藝的影響。
涂膠的目的主要包括兩個方面：一是將節(jié)點膠轉(zhuǎn)印至芳綸紙芳綸紙上，在節(jié)點膠固化后形成一定的節(jié)點強度，保證拉伸和定型工藝順利。二是控制白蜂窩密度，因為白蜂窩密度影響浸膠時樹脂增量，進(jìn)一步影響蜂窩力學(xué)性能。在相同的工藝條件下，采用進(jìn)口T412–2mil芳綸紙和國產(chǎn)X612N–2mil型芳綸紙進(jìn)行涂膠，蜂窩孔格邊長1.83mm，蜂窩疊層板的節(jié)點強度和白蜂窩密度測試結(jié)果見圖2。

從圖2可以看出，在相同工藝條件下，國產(chǎn)X612N–2mil型芳綸紙的節(jié)點強度和白蜂密度均高于進(jìn)口芳綸紙，節(jié)點強度高26.8%，白蜂窩密度高10.8%。節(jié)點強度高有利于提高芳綸紙拉伸及定型時質(zhì)量穩(wěn)定性，但是白蜂窩密度高將會降低成品蜂窩密度樹脂的增量，影響芳綸紙蜂窩力學(xué)性能。故對于涂膠工藝，需要針對國產(chǎn)X612N型芳綸紙采用新的工藝進(jìn)行涂膠。

2．2　紙張透氣度／涂膠速度／膠液黏度的關(guān)系理論模型
芳綸紙蜂窩涂膠時，在節(jié)點膠的轉(zhuǎn)印過程中，受到膠液黏度、涂膠輥參數(shù)、涂膠速度等多種因素的影響，結(jié)合國產(chǎn)X612N型芳綸紙的特點，在其它工藝條件不變的條件下，采用不同透氣度的芳綸紙經(jīng)過涂膠和壓制，測試其節(jié)點強度，如圖3所示。同時測試不同涂膠速度、不同黏度條件下的節(jié)點強度，結(jié)果如圖4和圖5所示。

從圖3、圖4和圖5中可以看出，在其它工藝條件不變的條件下，節(jié)點強度隨著透氣度的增加而增加，節(jié)點強度隨著涂膠速度的增加而增加，節(jié)點強度隨著膠液黏度的增加而增加。通過線性擬合，從圖中可以看出，在一定的工藝條件下，透氣度、涂膠速度及膠液黏度成線性關(guān)系。

3 結(jié)論

(1)對比了國產(chǎn)X612N–2mil型與進(jìn)口T412–2mil型芳綸紙在厚度、定量、吸水性及透氣度等方面存在的差異，并表征了兩者的表面形態(tài)，初步開展了國產(chǎn)芳綸紙對涂膠工藝的影響，表明國產(chǎn)X612N–2mil芳綸紙具有吸水性大、透氣度大及表面孔洞多的特點，涂膠后節(jié)點強度和白蜂窩密度高。

(2)開展了節(jié)點強度與國產(chǎn)X612N–2mil型芳綸紙透氣度、涂膠速度、膠液黏度三者的關(guān)系研究，通過單一因素與節(jié)點強度的數(shù)據(jù)分析，建立紙張透氣度／涂膠速度／膠液黏度模型并驗證，結(jié)果表明根據(jù)不同透氣度的紙張，得出涂膠速度、膠液黏度主要工藝參數(shù)的區(qū)間，為工藝提供指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：劉文品,馬建忠,楊進(jìn)軍,史湘寧.國產(chǎn)芳綸紙蜂窩涂膠工藝研究[J].工程塑料應(yīng)用,2020,48(06):57-61.


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