CN101058895A - 耐高温高性能有机浆粕状纤维的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种耐高温高性能有机浆粕状纤维的制造方法。本发明利用聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(芳纶)和聚对亚苯基苯并二唑纤维(PBO纤维)等耐高温高性能有机纤维的废丝、纺丝等外品、纺织、编织下脚料、边角料等为原料，经切断成长度为2－10mm的短纤维，借助于分散剂使纤维均匀地在水中形成0.1－8wt％的悬浮液后，以2－10t/h的流量泵入高剪切设备中进行研磨，形成浆粕状纤维(简称芳纶浆粕或PBO浆粕等)。这类耐高温高性能有机浆粕可替代石棉用于摩擦、密封材料、造纸等多个领域。该制造方法生产耐高温高性能有机浆粕不仅产品原纤化程度高、分散性好、结构均匀而且具有较高的生产效率。

Description

耐高温高性能有机浆粕状纤维的制造方法

技术领域：

本发明属于化学纤维制造技术领域。涉及一种耐高温高性能有机浆粕状纤维的制造方法，具体地说是涉及一种利用芳纶、PBO等废纤维为原料，制造耐高温高性能有机浆粕状纤维的方法。

背景技术：

芳纶、PBO等耐高温高性能有机浆粕状纤维具有耐热性能好、抗氧指数高、比表面积大、韧性好、模量高、耐磨损等优异的综合性能，因而在先进复合材料中具有不可替代的优越性。

芳纶、PBO等耐高温高性能有机浆粕状纤维主要生产方法是(如USP3869430，USP4703103)：采用高分子液晶纺丝溶液，进行干喷-湿纺成形，卷绕、切断后，研磨叩解得到。这种方法工艺比较成熟、稳定，但工艺冗长、成本较高。

EP0104410、CN9103843.7、CN02136979.8、USP5164131提出了直接缩聚成纤法制备芳纶、PBO、PBT等浆粕的方法，大大简化了工艺流程，但直接成纤法聚合过程的控制直接影响到浆粕产品的性能稳定性。

在CN02138112.7中提出了沉析法制备芳纶浆粕的新工艺，该法省略了纺丝、切断、研磨等工序，可以大幅度降低制造成本，但该方法工艺条件比较苛刻，较难控制。

高强高模的对位芳纶是高科技纤维中发展速度最快的品种之一，目前，对位芳纶的生产能力已超过5万吨/年，全球对对位芳纶的需求量仍以每年10％的速度增长，中国也在积极准备上线，预计不久将拥有自己的生产能力。芳香族杂环聚苯噁唑纤维PBO纤维，具有比芳纶更高的强度和模量，以及耐热、阻燃效果更好，是目前研究的热点，国内的研究也取得了长足的进展，预计离产业化也为期不远了。在生产、使用这些高性能纤维的过程中，不可避免地会产生数量不少的等外品、废丝、边角料等废料，而高性能纤维价格都较高、年产量又较少，因此，对它们进行充分利用，变废为宝，制造出性能优异的芳纶浆粕、PBO浆粕等耐高温高性能有机浆粕状纤维，具有重大意义。

CN1191397C提出了一种利用芳纶边角料为原料，采用物理机械的方法制造芳纶浆粕的方法，既充分利用了芳纶边角料又不污染环境，对中国芳纶废料资源的利用作出了一定的贡献。但该专利存在以下几个问题：(1)只涉及芳纶边角料的再利用，对芳纶、PBO等纤维的纺丝等外品、光缆用废丝等高性能纤维废料的再利用并未涉及；(2)提出对芳纶边角料进行归类，用剪刀剪成一定长和宽的布条，再切割、分散、研磨后，还要再进行打浆疏解0.5～5小时，才能制得芳纶浆粕，效率较低，产业化较为困难。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种高效制造耐高温高性能有机浆粕状纤维的方法，以充分利用芳纶、PBO等纤维废料，节约高性能纤维资源。

本发明的技术方案是：利用聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(芳纶)和聚对亚苯基苯并二噁唑纤维(PBO纤维)等耐高温高性能有机纤维的废丝、纺丝等外品、纺织、编织下脚料、边角料等为原料，经切断成长度为2-10mm的短纤维，借助于分散剂使纤维均匀地在水中形成0.1～8wt％的悬浮液后，以2-10t/h的流量泵入高剪切设备中进行研磨，形成浆粕状纤维(芳纶浆粕或PBO浆粕等)。

本发明与现有制备技术相比具有以下优点：

(1)本发明适用于芳纶、PBO等高性能纤维在纺丝、使用过程中产生的废丝、纺丝等外品、纺织、编织下脚料、边角料等多种纤维废料，可以充分利用高性能纤维的废料资源；

(2)对高强度高模量纤维原料采用液压冲裁或机械滚压等方法可直接切断成需要长度范围的短切纤维，大大提高了切断加工的效率；

(3)在短切纤维分散于水中形成悬浮液的过程中，添加少量分散剂，特别是阳离子和阴离子复配型高分子表面活性剂，使纤维在水中均匀悬浮，有利于研磨工艺的稳定；

(4)悬浮液稳定地泵入管线式高剪切分散乳化机或双盘磨浆机等高剪切设备中进行研磨，无需再进行长时间打浆疏解，即可得到结构均匀、高度原纤化的浆粕状纤维，见附图。

附图说明

附图1为本发明方法制造的芳纶浆粕状纤维的扫描电镜照片。

附图2为本发明方法制造的芳纶浆粕状纤维的滤水曲线图。

具体实施方式

一种耐高温高性能有机浆粕状纤维的制造方法，将芳香族聚酰胺纤维、芳香族杂环聚苯挫纤维等耐高温高性能有机纤维的废丝、纺丝等外品、纺织、编织下脚料、边角料等为原料，经切断成短纤维，借助于分散剂使纤维均匀地在水中形成的悬浮液后，泵入高剪切设备中进行研磨，形成浆粕状纤维。

所述的原料为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(芳纶)和聚对亚苯基苯并二噁唑纤维(PBO纤维)等耐高温高性能有机纤维的废丝、纺丝等外品、纺织编织下脚料、边角料等。

所述的高强度高模量纤维原料采用液压冲裁或机械滚压等方法切断成2-10mm长的短纤维。

所述的分散剂可以是明矾、硅胶微粒以及阳离子和阴离子复配型高分子等表面活性剂，最好是阳离子和阴离子复配型高分子表面活性剂如含将季铵盐的丙烯酰胺共聚物和聚丙烯酸盐聚合物复配使用。分散剂用量是纤维重量的0.05％～1％，阳离子和阴离子复配型高分子表面活性剂的复合配比为5∶1～1∶1。

所述的短切纤维均匀地分散在水中，形成0.1-8wt％的悬浮液。悬浮液以2-10t/h的流量泵入管线式高剪切分散乳化机或双盘磨浆机等高剪切设备中进行研磨，得到芳纶或PBO等耐高温有机浆粕状纤维。

实例1

将一批光缆用芳纶废丝在63吨公称力的冲压机上冲裁成长度为4～6mm的短切纤维，称取50kg分散于5t含180g季铵盐的丙烯酰胺共聚物和60g聚丙烯酸盐聚合物复配成的高分子分散剂的水中，形成的悬浮液以5t/h的流量泵入三级管线式高剪切分散乳化机中进行研磨，得到的浆液经离心脱水、干燥后得到芳纶浆粕状纤维，长度分布为2.1±0.4mm，比表面积为7±2m²/g。

实例2

将一批光缆用芳纶废丝在63吨公称力的冲压机上冲裁成长度为4～6mm的短切纤维，称取75kg分散于5t含240g季铵盐的丙烯酰胺共聚物和80g聚丙烯酸盐聚合物复配成的高分子分散剂的水中，形成的悬浮液以2.5t/h的流量泵入三级管线式高剪切分散乳化机中进行研磨，得到的浆液经离心脱水、干燥后得到芳纶浆粕状纤维，长度分布为2.0±0.4mm，比表面积为11±2m²/g。

实例3

将PBO纺丝试验品150g，在63吨公称力的冲压机上冲裁成长度为3～5mm的短切纤维，分散于20kg水中，通过双盘磨浆机研磨8min，得到的浆液经离心脱水、干燥后得到PBO浆粕状纤维，长度分布为2.0±0.4mm，比表面积为9±2m²/g。

Claims (7)

1.一种耐高温高性能有机浆粕状纤维的制造方法，其特征在于：将芳香族聚酰胺纤维、芳香族杂环聚苯噁唑纤维等耐高温高性能有机纤维的废丝、纺丝等外品、纺织、编织下脚料、边角料等为原料，经切断成短纤维，借助于分散剂使纤维均匀地在水中形成的悬浮液后，泵入高剪切设备中进行研磨，形成浆粕状纤维。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温高性能有机浆粕状纤维的制造方法，其特征在于所述的原料为：聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(芳纶)和聚对亚苯基苯并二噁唑纤维(PBO纤维)等耐高温高性能有机纤维的废丝、纺丝等外品、纺织、编织下脚料、边角料等。

3.根据权利要求1所述的一种耐高温高性能有机浆粕状纤维的制造方法，其特征在于权利要求2所述的高强度高模量纤维原料采用液压冲裁或机械滚压等方法切断成2-10mm长的短纤维。

4.根据权利要求1所述的一种耐高温高性能有机浆粕状纤维的制造方法，其特征在于所述的分散剂可以是明矾、硅胶微粒以及阳离子和阴离子复配型高分子等表面活性剂，最好是阳离子和阴离子复配型高分子表面活性剂如含将季铵盐的丙烯酰胺共聚物和聚丙烯酸盐聚合物复配使用。

5.根据权利要求1所述的一种耐高温高性能有机浆粕状纤维的制造方法，其特征在于权利要求4所述的分散剂用量是纤维重量的0.05％～1％，阳离子和阴离子复配型高分子表面活性剂的复合配比为5∶1～1∶1。

6.根据权利要求1所述的一种耐高温高性能有机浆粕状纤维的制造方法，其特征在于权利要求3所述的短切纤维均匀地分散在水中，形成0.1～8wt％的悬浮液。

7.根据权利要求1所述的一种耐高温高性能有机浆粕状纤维的制造方法，其特征在于权利要求6所述的悬浮液以2～10t/h的流量泵入管线式高剪切分散乳化机或双盘磨浆机等高剪切设备中进行研磨，得到芳纶或PBO等耐高温有机浆粕状纤维。

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