本發(fā)明涉及合成纖維制造，具體是一種間位芳綸沉析纖維及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、間位芳綸沉析纖維一般呈膜狀或纖條狀，具有優(yōu)良的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性、阻燃性以及突出的耐高溫性和絕緣性能。間位芳綸沉析纖維作為高性能紙基材料的關(guān)鍵原材料，在間位芳綸紙中起著填充短切纖維和黏結(jié)作用，它的結(jié)構(gòu)與性能對紙頁成形、紙張品質(zhì)至關(guān)重要。

2、目前，國產(chǎn)的芳綸紙多使用濕紡紡絲得到的芳綸短纖維與沉析纖維互混，再通過外界熱壓制備得到，但制得的芳綸紙，沉析纖維與短纖維的抱合差，粘連效果差，對紙張的整體性能影響較大。

3、有研究表明，沉析纖維尺寸小，可以更好地填充孔隙，提高紙的緊度，紙越致密，其擊穿強度越大，而沉析纖維膜狀結(jié)構(gòu)越大，與短切纖維的結(jié)合作用就會越強，配抄紙的撕裂度也越大。因此制得尺寸合適的間位芳綸沉析纖維對芳綸紙的性能提升具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種間位芳綸沉析纖維及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明提供的制備方法能夠得到尺寸分布范圍較寬的間位芳綸沉析纖維，成紙時較細纖維可作為空隙填充的部分，尺寸較大的纖維成紙時提供更好的結(jié)合能力，制得的紙頁粘結(jié)性能優(yōu)異，因此紙頁的強度更高。

2、本發(fā)明提供了一種間位芳綸沉析纖維的制備方法，包括以下步驟：

3、將間位芳綸聚合物原液進行靜電溶吹，同時在熱氣流的作用下進行紡絲，將得到的紡絲物在水中進行超聲，得到間位芳綸沉析纖維；所述靜電溶吹的氣壓為0.1?mpa~0.4mpa，所述靜電溶吹的電壓為18?kv~25?kv；所述熱氣流的溫度為40℃~70℃。

4、本發(fā)明所述間位芳綸聚合物原液進行靜電溶吹同時在熱氣流的作用下進行紡絲，所述靜電溶吹的接收距離為50?cm~100?cm，然后將得到的紡絲物在水中進行超聲分散成型，形成間位芳綸沉析纖維，所述超聲的頻率為27?khz~33?khz和功率為36?w~44?w。

5、本發(fā)明將所述間位芳綸聚合物原液加入靜電溶吹裝置中，設(shè)置所述靜電溶吹的氣壓和電壓，同時通入熱氣流對所述間位芳綸聚合物原液進行紡絲，所述間位芳綸聚合物原液在靜電場、重力及熱風(fēng)牽伸的作用下形成超細纖維，同時在熱風(fēng)的作用下，一部分溶劑揮發(fā)，在超細纖維落在水面的瞬間，在超聲的作用下纖維互相碰撞再次粘結(jié)或分散，同時內(nèi)部的溶劑與水進一步發(fā)生溶劑交換，最終纖維凝固成型為尺寸分布范圍較寬的，纖維條狀或絲膜狀的間位芳綸沉析纖維。本發(fā)明所述的制備方法得到的間位芳綸沉析纖維的尺寸分布范圍為100?nm~100?μm。

6、本發(fā)明所述間位芳綸聚合物原液的固含量為3?wt%~10?wt%，優(yōu)選為4?wt%~8?wt%，更優(yōu)選為4?wt%~6?wt%。具體而言，本發(fā)明所述間位芳綸聚合物原液為間位芳綸聚合物的n,n-二甲基乙酰胺溶液，其中所述間位芳綸聚合物的質(zhì)量含量即為所述間位芳綸聚合物原液的固含量。本發(fā)明所述間位芳綸聚合物原液的溫度為40℃~70℃。

7、本發(fā)明所述間位芳綸聚合物由間苯二胺和間苯二甲酰氯反應(yīng)得到。具體而言，將間苯二胺和間苯二甲酰氯在溶劑中低溫縮聚制備得到。在本發(fā)明的某些實施例中，所述溶劑選自n,n-二甲基乙酰胺。在本發(fā)明的某些實施例中，所述間苯二胺的摩爾濃度為1.0mol/l~1.5?mol/l，所述間苯二甲酰氯的過量比為0.99~1.01。在本發(fā)明的某些實施例中，所述反應(yīng)的溫度為-5℃~15℃，反應(yīng)時間為60?min~120?min。

8、本發(fā)明還提供了一種上述任一技術(shù)方案所述的制備方法得到的間位芳綸沉析纖維，其尺寸分布范圍為100?nm~100?μm，成紙時較細纖維可作為空隙填充的部分，尺寸較大的纖維成紙時提供更好的結(jié)合能力，制得的紙頁粘結(jié)性能優(yōu)異。此外，此發(fā)明間位芳綸沉析纖維成型時較沉析機成型凝固浴用量少，減少了廢水處理的壓力，適用于連續(xù)性生產(chǎn)。

9、本發(fā)明還提供了由芳綸短切纖維和上述任一技術(shù)方案所述的制備方法得到的間位芳綸沉析纖維構(gòu)成的紙品。在本發(fā)明的某些實施例中，將質(zhì)量比為?(6~7)?：(3~4)的芳綸短切纖維和所述間位芳綸沉析纖維進行抄紙，經(jīng)過高溫高壓處理，得到所述紙品。本發(fā)明所得到的紙品基于上述間位芳綸沉析纖維大的尺寸分布范圍而具有優(yōu)異的粘結(jié)性能和強度。

10、本發(fā)明提供了一種間位芳綸沉析纖維及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供的制備方法，利用靜電溶吹技術(shù)結(jié)合熱氣流牽引使得間位芳綸聚合物原液形成超細纖維，并在后續(xù)進行超聲使之再次粘結(jié)或分散，從而得到尺寸分布范圍寬的間位芳綸沉析纖維，成紙時較細纖維可作為空隙填充的部分，尺寸較大的纖維成紙時提供更好的結(jié)合能力，制得的紙頁粘結(jié)性能優(yōu)異。本發(fā)明提供的制備方法針對間位芳綸聚合物制備間位芳綸沉析纖維，該方法不適用于對位芳綸，原因是：對位芳綸通常是由對苯二胺和對苯二甲酰氯使用低溫溶液聚合得到，制備時直接形成對位芳綸樹脂，不同于間位芳綸的漿液狀態(tài)，無法直接在凝固浴中成形為沉析纖維。試驗表明，本發(fā)明所述制備方法得到的間位芳綸沉析纖維用于制成紙品后，所得紙品的抗張強度達到3?kn/m，縱向伸長率達到8.4%，橫向伸長率達到6.1%，縱向初始撕裂強度達到12.3?n，橫向初始撕裂強度達到8.2?n，擊穿強度達到26.2?kv/mm。

技術(shù)特征：

1.一種間位芳綸沉析纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述間位芳綸聚合物原液的固含量為3?wt%~10?wt%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述間位芳綸聚合物原液為間位芳綸聚合物的n,n-二甲基乙酰胺溶液。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述間位芳綸聚合物原液的溫度為40℃~70℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述超聲的頻率為27?khz~33?khz和功率為36?w~44?w。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述靜電溶吹的接收距離為50?cm~100?cm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一所述的制備方法，其特征在于，所述間位芳綸聚合物由間苯二胺與間苯二甲酰氯反應(yīng)得到；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述反應(yīng)的溫度為-5℃~15℃，所述反應(yīng)的時間為60?min~120?min。

9.權(quán)利要求1~8中任一所述的制備方法得到的間位芳綸沉析纖維，其特征在于，其尺寸分布范圍為100?nm~100?μm。

10.紙品，其特征在于，其由權(quán)利要求1~8中任一所述的制備方法得到的間位芳綸沉析纖維構(gòu)成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及合成纖維制造技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種間位芳綸沉析纖維及其制備方法。本發(fā)明提供的制備方法，利用靜電溶吹技術(shù)結(jié)合熱氣流牽引使得間位芳綸聚合物原液形成超細纖維，并在后續(xù)進行超聲使之再次粘結(jié)或分散，從而得到尺寸分布范圍寬的間位芳綸沉析纖維，成紙時較細纖維可作為空隙填充的部分，尺寸較大的纖維成紙時提供更好的結(jié)合能力，制得的紙頁粘結(jié)性能優(yōu)異。試驗表明，本發(fā)明所述制備方法得到的間位芳綸沉析纖維用于制成紙品后，所得紙品的抗張強度達到3?kN/m，縱向伸長率達到8.4%，橫向伸長率達到6.1%，縱向初始撕裂強度達到12.3?N，橫向初始撕裂強度達到8.2?N，擊穿強度達到26.2?kV/mm。

技術(shù)研發(fā)人員：張淑蘋,莊銳,程可為,付麗君,楊穎
受保護的技術(shù)使用者：黃河三角洲京博化工研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17