芳綸沉析纖維的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于沉析纖維材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種芳綸沉析纖維的制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 21世紀(jì)是高技術(shù)新材料的時代，具有特殊性能的新材料作為高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和 先導(dǎo)，對國民經(jīng)濟(jì)的影響越來越顯著。作為三大高性能材料之一的芳綸及其制品不僅是高 科技產(chǎn)業(yè)不可或缺的基礎(chǔ)材料和重要的戰(zhàn)略物資，同時在工業(yè)和民用領(lǐng)域也大顯身手。其 中，芳綸紙、芳綸層壓板因其特殊的結(jié)構(gòu)以及優(yōu)良的機(jī)械、化學(xué)、電氣和物理性能，在航天航 空、國防軍工、電子電氣、通訊、交通等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，市場前景非常廣闊。沉析纖 維是制備芳綸紙及其他特種紙制品的關(guān)鍵原材料，是一種薄膜狀纖維材料，其制備方法是 在強(qiáng)烈攪拌的聚合物（天然聚合物或合成聚合物）稀溶液中注入大量凝固劑，或是將聚合 物溶液以細(xì)流的形式注入高速攪拌的凝固浴中沉析獲得。
[0003] 然而迄今為止，世界上只有美，日及歐洲少數(shù)國家能夠生產(chǎn)高性能芳綸紙，這些公 司只大量申報與芳綸紙相關(guān)專利，極少發(fā)表研宄論文，對芳綸纖維、芳綸沉析纖維和特種纖 維紙的制備、生產(chǎn)工藝等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)密控制。我國自上世紀(jì)70年代以來，對芳綸紙開 展了大量的跟蹤研制工作，但由于技術(shù)和原料上的困難，直到本世紀(jì)初才有所突破。但產(chǎn)量 無法滿足國內(nèi)經(jīng)濟(jì)、社會快速發(fā)展的需求，且產(chǎn)品質(zhì)量難以達(dá)到歐美、日本等技術(shù)發(fā)達(dá)國家 的水平。國內(nèi)沉析纖維的研宄重點(diǎn)主要集中在聚合物沉析纖維制備工藝的選擇及沉析纖維 制品性能的測試比較上，在沉析纖維關(guān)鍵制備技術(shù)上未獲得突破。
[0004] 目前，國內(nèi)用于制備芳綸沉析纖維的原材料大多為含CaCl2的間位芳綸溶液， CaCl2主要來自于芳綸聚合過程中的中和反應(yīng)（CaO中和聚合生成的HC1)，Ca2+和Cl#難以 去除而存在于整個芳綸制品制備過程中。如"一種間位芳綸紙沉析纖維的生產(chǎn)方法"（專利 號ZL201210170766. 5)中以氫氧化鈣中和生成的鹽酸；專利"間位芳綸沉析纖維及其制備 方法"（申請?zhí)?00610069115. 1)中以DMAc為溶劑，以氧化鈣為中和劑；專利"一步制備對 位芳綸沉析纖維的方法"（申請?zhí)?01010580549. 4)中以NMP-CaCl2-AlCl3S溶劑制備沉析 纖維。上述專利中用所制備的沉析纖維及芳綸紙制品中有不同含量的氯化鈣殘留，Ca2+和 cr的存在，首先會影響芳綸溶液的性質(zhì)以及凝固浴在溶液中的擴(kuò)散系數(shù)，而擴(kuò)散系數(shù)是沉 析纖維成形過程中的關(guān)鍵影響因素；此外，Ca2+和C廠殘留對紙制品的耐熱和電絕緣性能也 影響極大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有芳綸沉析纖維的生產(chǎn)技術(shù)所存在的不足，目的在于提供一種芳綸 沉析纖維的制備方法。
[0006] 本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種芳綸沉析纖維的制備方 法，其特征在于，其包括以下步驟：
[0007] 采用間苯二甲酰氯和間苯二胺作為聚合單體，在二甲基乙酰胺體系中聚合制備不 同分子量間位芳綸；使用三乙醇胺脫去反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氯化氫，生成的三乙醇胺鹽酸鹽 析出，經(jīng)過濾后得到間位芳綸溶液；以DMAc/H20混合溶液作為芳綸沉析纖維的凝固浴；
[0008] 待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，用注射器提取過濾去泡后的間位芳綸溶液，注入速率將間位芳 綸溶液沿缸體中部注入高剪切凝固浴中，一次加芳綸溶液體積與缸內(nèi)凝固浴體積比為1 : 20~1 :100 ;沉析纖維在間位芳綸溶液注入凝固浴的瞬間形成；芳綸溶液溫度為5°C~ 80°C，凝固浴溫度為室溫~60°C;所述間苯二甲酰氯與間苯二胺的摩爾比為0. 1~1 ;所述 三乙醇胺的濃度為98. 5%;所述凝固浴DMAc/H20的混合比為10 :90~50 :50 ;所述注射器 用于將芳綸溶液注入凝固浴，注射器針頭內(nèi)徑為〇. 3~1毫米，注射流量為0. 5~5毫升/ 秒；所述剪切沉定裝置的剪切速率為20s4~150s'
[0009] 本發(fā)明的有益效果為：一，在芳綸合成中使用三乙醇胺作為脫HC1劑，避免傳統(tǒng)中 和劑CaO使用過程中殘留離子對沉析纖維及其制品性能的影響。二，本發(fā)明使用新的合成 工藝制備芳綸溶液，從而有效制備具有不同性能的沉析纖維。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，以下所述，僅是對本發(fā)明的較佳實(shí)施 例而已，并非對本發(fā)明做其他形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示 的技術(shù)內(nèi)容加以變更為同等變化的等效實(shí)施例。凡是未脫離本發(fā)明方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明 的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以下實(shí)施例所做的任何簡單修改或等同變化，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0011] 實(shí)施例1
[0012] 本發(fā)明芳綸沉析纖維的制備方法（實(shí)施例1)的具體步驟如下：在反應(yīng)釜中，先加 入0.Olmol的間苯二胺（MPD)和20mL二甲基乙酰胺（DMAc)，0°C下攪拌使之溶解，約lOmin 后，邊攪拌邊加入0.Olmol的間苯二甲酰氯（IPC)，反應(yīng)30min后，控制反應(yīng)釜中溫度為 25°C，反應(yīng)1小時后，加入0.Olmol的三乙醇胺（三乙醇胺是中和劑）中和，繼續(xù)攪拌半小 時，即使用濃度為98. 5%的三乙醇胺脫去反應(yīng)過程中產(chǎn)生的HC1 (氯化氫），生成的三乙醇 胺鹽酸鹽析出，過濾去泡，制備得到芳綸溶液；調(diào)節(jié)芳綸溶液濃度至5wt%，再以質(zhì)量比為 10 :90的DMAc/H20混合溶液作為芳綸沉析纖維的凝固??；設(shè)定一預(yù)定轉(zhuǎn)速（1000轉(zhuǎn)/分 鐘），待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，用注射器提取5mL過濾去泡后的芳綸溶液，以lmL/s的注入速率將芳綸 溶液沿缸體中部注入高剪切凝固浴中；一次加入芳綸液體體積與缸內(nèi)凝固浴體積比為1 : 20,沉析纖維在芳綸溶液注入凝固浴的瞬間形成，剪切沉定裝置的剪切速率為100s'注射 器外溫控裝置控制芳綸溶液溫度為80°C，凝固浴溫度為室溫，注射器針頭內(nèi)徑為0. 3毫米， 注射流量為0.5毫升/秒。注射器用于將芳綸溶液注入凝固浴，間苯二甲酰氯（IPC)與間 苯二胺（MPD)的摩爾比為0. 1。
[0013] 實(shí)施例2
[0014] 本發(fā)明芳綸沉析纖維的制備方法（實(shí)施例2)的具體步驟如下：在反應(yīng)釜中，先 加入0.Olmol的間苯二胺和20mLDMAc，0°C下攪拌使之溶解，約lOmin后，邊攪拌邊加入 0.Olmol的間苯二甲酰氯，反應(yīng)30min后，控制反應(yīng)釜中溫度為25°C，反應(yīng)1小時后，加入 0.Olmol的三乙醇胺中和，繼續(xù)攪拌半小時，即使用濃度為98. 5%的三乙醇胺脫去反應(yīng)過 程中產(chǎn)生的HC1 (氯化氫），生成的三乙醇胺鹽酸鹽析出，過濾去泡，制備得到芳綸溶液。調(diào) 節(jié)芳綸溶液濃度至4wt%，再以質(zhì)量比為40 :60的DMAc/H20混合溶液作為凝固??；設(shè)定一 預(yù)定轉(zhuǎn)速（4000轉(zhuǎn)/分鐘），待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，用注射器提取7mL過濾去泡后的芳綸溶液，以 lmL/s的注入速率將芳綸溶液沿缸體中部注入高剪切凝固浴中；一次加入芳綸液體體積與 缸內(nèi)凝固浴體積比為1 :60,沉析纖維在芳綸溶液注入凝固浴的瞬間形成，剪切沉定裝置的 剪切速率為20s'注射器外溫控裝置控制芳綸溶液溫度為50°C，凝固浴溫度為40°C，注射 器針頭內(nèi)徑為〇. 6毫米，注射流量為3毫升/秒。注射器用于將芳綸溶液注入凝固浴，間苯 二甲酰氯（IPC)與間苯二胺（MPD)的摩爾比為0. 5。
[0015] 實(shí)施例3
[0016] 本發(fā)明芳綸沉析纖維的制備方法（實(shí)施例3)的具體步驟如下：在反應(yīng)釜中，先 加入0.Olmol的間苯二胺和20mLDMAc，0°C下攪拌使之溶解，約lOmin后，邊攪拌邊加入 0.Olmol的間苯二甲酰氯，反應(yīng)30min后，控制反應(yīng)釜中溫度為25°C，反應(yīng)1小時后，加入 0.Olmol的三乙醇胺中和，繼續(xù)攪拌半小時，即使用濃度為98. 5%的三乙醇胺脫去反應(yīng)過 程中產(chǎn)生的HC1 (氯化氫），生成的三乙醇胺鹽酸鹽析出，過濾去泡，制備得到芳綸溶液；調(diào) 節(jié)芳綸溶液濃度至3wt%，再以質(zhì)量比為50 :50的DMAc/H20混合溶液作為凝固浴；設(shè)定一 預(yù)定轉(zhuǎn)速（7000轉(zhuǎn)/分鐘），待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，用注射器提取10mL過濾去泡后的芳綸溶液，以 lmL/s的注入速率將間位芳綸溶液沿缸體中部注入高剪切凝固浴中。一次加入芳綸液體體 積與缸內(nèi)凝固浴體積比為1 :1〇〇,剪切速率為150s'注射器外溫控裝置控制芳綸溶液溫度 為5°C，凝固浴溫度為60°C，注射器針頭內(nèi)徑為1毫米，注射流量為5毫升/秒。注射器用 于將芳綸溶液注入凝固浴，間苯二甲酰氯（IPC)與間苯二胺（MPD)的摩爾比為1。
[0017] 針對實(shí)施例1~3所制備的沉析纖維，在水中分散均勻后，所制備的沉析纖維與芳 綸短纖混合質(zhì)量比為60 :40,在抄紙機(jī)中抄造成原紙，最后經(jīng)過高溫壓光機(jī)在300°C下熱壓 成形，獲得芳綸沉析纖維紙。
[0018] 對實(shí)施例1~3所得殼聚糖沉析纖維進(jìn)行相關(guān)的鑒定，其結(jié)果如表1所示。
[0019] 表1實(shí)施例1-3芳綸沉析纖維樣品性能表
【主權(quán)項】
1. 一種芳綸沉析纖維的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟： 采用間苯二甲酰氯和間苯二胺作為聚合單體，在二甲基乙酰胺體系中聚合制備不同分 子量間位芳綸；使用三乙醇胺脫去反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氯化氫，生成的三乙醇胺鹽酸鹽析出， 經(jīng)過濾后得到間位芳綸溶液；以DMAc/H20混合溶液作為芳綸沉析纖維的凝固??； 待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，用注射器提取過濾去泡后的間位芳綸溶液，注入速率將間位芳綸溶液 沿缸體中部注入高剪切凝固浴中，一次加芳綸溶液體積與缸內(nèi)凝固浴體積比為1 :20~1: 100 ;沉析纖維在間位芳綸溶液注入凝固浴的瞬間形成；芳綸溶液溫度為5°C~80°C，凝固 浴溫度為室溫~60°C;所述間苯二甲酰氯與間苯二胺的摩爾比為0. 1~1 ;所述三乙醇胺的 濃度為98. 5%;所述凝固浴DMAc/H20的混合比為10 :90~50 :50 ;所述注射器用于將芳綸 溶液注入凝固浴，注射器針頭內(nèi)徑為〇. 3~1毫米，注射流量為0. 5~5毫升/秒；所述剪 切沉定裝置的剪切速率為20JT1~150s'
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種芳綸沉析纖維的制備方法，其包括以下步驟：采用間苯二甲酰氯和間苯二胺作為聚合單體，在二甲基乙酰胺體系中聚合制備不同分子量間位芳綸；使用三乙醇胺脫去反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氯化氫，生成的三乙醇胺鹽酸鹽析出，經(jīng)過濾后得到間位芳綸溶液；以DMAc/H2O混合溶液作為芳綸沉析纖維的凝固?。淮D(zhuǎn)速穩(wěn)定后，用注射器提取過濾去泡后的間位芳綸溶液，注入速率將芳綸溶液沿缸體中部注入高剪切凝固浴中，一次加芳綸溶液體積與缸內(nèi)凝固浴體積比為1：20～1：100；沉析纖維在間位芳綸溶液注入凝固浴的瞬間形成。本發(fā)明避免傳統(tǒng)中和劑使用過程中殘留離子對沉析纖維及其制品性能的影響。
【IPC分類】D01F6-60, C08G69-46
【公開號】CN104790056
【申請?zhí)枴緾N201510179797
【發(fā)明人】姚理榮, 任娟, 李小娟, 蔣葉群, 徐山青, 孫啟龍, 劉其霞
【申請人】南通大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月15日