碱-酸-硅烷化协同改性聚酰亚胺纤维/木浆纤维复合纸的制备及其性能研究

毛伟晨; 张亮; 游艳芝; 冯伟; 马天钰; 李丽姿; 孔庾玲; 巫彩燕; 陈华; 胡志军

毛伟晨,张亮,游艳芝,冯伟,马天钰,李丽姿,孔庾玲,巫彩燕,陈华,胡志军.碱-酸-硅烷化协同改性聚酰亚胺纤维/木浆纤维复合纸的制备及其性能研究[J].中国造纸,2026,45(10):73-82

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碱-酸-硅烷化协同改性聚酰亚胺纤维/木浆纤维复合纸的制备及其性能研究

Study on Preparation and Properties of Alkali-Acid-Silanization Synergistically Modified Polyimide Fiber/Wood Pulp Fiber Composite Paper

收稿日期：2026-06-10 修订日期：2026-07-23

DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2026.10.009

关键词: 聚酰亚胺纤维木浆纤维碱改性复合纸热稳定性

Key Words:polyimide fiber wood pulp fiber alkali modification composite paper thermal stability

基金项目:浙江省博士后科研项目择优资助项目 ZJ2023167浙江省“尖兵领雁+X”科技计划项目 2026C02A1030浙江省丽水市重点研发计划项目 2026ZDYF05浙江省博士后科研项目择优资助项目（ZJ2023167）；浙江省“尖兵领雁+X”科技计划项目（2026C02A1030）；浙江省丽水市重点研发计划项目（2026ZDYF05）。

作者	单位	邮编
毛伟晨^*	1浙江科技大学环境与资源学院,浙江杭州,310023	310023
张亮	1浙江科技大学环境与资源学院,浙江杭州,310023	310023
游艳芝^*	1浙江科技大学环境与资源学院,浙江杭州,310023 2浙江源润电子材料有限公司,浙江丽水,323300 3东北林业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨,150040	150040
冯伟	1浙江科技大学环境与资源学院,浙江杭州,310023	310023
马天钰	1浙江科技大学环境与资源学院,浙江杭州,310023	310023
李丽姿	2浙江源润电子材料有限公司,浙江丽水,323300 4浙江凯恩新材料有限公司,浙江丽水,323300	323300
孔庾玲	2浙江源润电子材料有限公司,浙江丽水,323300 4浙江凯恩新材料有限公司,浙江丽水,323300	323300
巫彩燕	2浙江源润电子材料有限公司,浙江丽水,323300 4浙江凯恩新材料有限公司,浙江丽水,323300	323300
陈华^*	1浙江科技大学环境与资源学院,浙江杭州,310023	310023
胡志军^*	1浙江科技大学环境与资源学院,浙江杭州,310023	310023

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摘要:针对聚酰亚胺（PI）纤维表面惰性导致其与木浆纤维界面结合差的问题，本研究提出“碱处理-酸质子化-硅烷偶联剂（KH-550）接枝”三步协同改性策略，并采用湿法造纸工艺制备PI/木浆纤维复合纸，系统考察了碱浓、碱处理时间和温度、KH-550质量分数及PI纤维添加量对该复合纸理化性能的影响。结果表明，PI纤维改性的最佳工艺条件为：NaOH浓度0.8 mol/L、处理时间40 min、处理温度70 ℃、KH-550质量分数4%。在此条件下，PI纤维添加量30%时，PI/木浆纤维复合纸的抗张指数、耐破指数、内结合强度和紧度分别为25.9 N·m/g、2.57 kPa·m²/g、454.40 J/m²和0.74 g/cm³，其残炭率相较纯木浆纤维纸，由20.19%增至31.51%，热稳定性显著提升，且250 ℃高温热处理后仍能保持尺寸完整，表明PI纤维有效延缓了木浆纤维纸的热降解进程。

Abstract:To address the poor interfacial bonding between polyimide (PI) fibers and wood pulp fibers caused by the inert surface of PI fibers， this work proposed a three-step synergistic modification strategy comprising alkali treatment， acid protonation， and grafting with the silane coupling agent (KH-550). PI/wood pulp fiber composite paper was fabricated via a wet papermaking process. The effects of alkali concentration， alkali treatment time and temperature， KH-550 mass fraction， and PI fiber addition amount on the physicochemical properties of the composite paper were systematically examined. The optimal PI fiber modification conditions were determined to be 0.8 mol/L NaOH， 40 min， 70 ℃， and 4% of KH-550 mass fraction. Under these conditions， at a PI fiber addition amount of 30%， the tensile index， burst index， internal bond strength， and density of the PI/wood pulp fiber composite paper reached 25.9 N·m/g， 2.57 kPa·m²/g， 454.40 J/m²， and 0.74 g/cm³， respectively. Its char yield increased from 20.19% for pure wood pulp fiber paper to 31.51%， indicating a significant improvement in thermal stability. In addition， the composite paper maintained its dimensional integrity after high-temperature treatment at 250 ℃， demonstrating that the PI fibers effectively retarded the thermal degradation of the wood pulp fiber paper.

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