CN102532444A - 一种用于纺制酚醛纤维的原液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于纺制酚醛纤维的原液的原料质量比为：苯酚∶30-40wt％浓度甲醛溶液∶6-18wt％浓度聚乙烯醇溶液∶催化剂＝100∶90-200∶40-250∶8-40。本发明具有可纺性良好，可纺粘度区间宽，添加物对酚醛纤维固有性能无影响的优点。

Description

一种用于纺制酚醛纤维的原液及其制备方法
技术领域
本发明属于制备一种原液及其制备方法，具体的说是涉及一种适合于溶液纺丝和静电纺丝纺制酚醛纤维的优质原液及制备方法。 
背景技术
酚醛纤维(phenolic fibers，PFs)是酚醛树脂经纺丝、固化得到的一种三维交联网状结构的纤维，其交联度大于85％，呈金黄色。其是在1968年美国金刚砂公司(Corboyundum)的J.Economy博士在研究宇航材料的过程中诞生的，当时主要是考虑宇宙飞船再入大气层时要产生数千度的高温，而在飞船表面涂敷酚醛树脂后便可有效地解决这一难题，酚醛纤维就是在这种背景下研制出来，被评为1969年度世界合成纤维十大发明之一。 
特殊的三维交联结构使酚醛纤维具有优良的阻燃、绝热、瞬时耐高温、耐腐蚀性、耐烧蚀、防火等性能。因此它被广泛的应用于很多领域，例如防火安全、复合材料、电线材料、石棉代用品、碳纤维和活性碳纤维等。从上世纪70年代开始日本就有许多公司竞相研制类似纤维。在近几十年，国内也陆续有一些研究单位进行了酚醛纤维的研制。 
酚醛纤维的制造工艺很多，工业上一般采用以热塑性酚醛树脂为原料的熔融纺丝法和以热固性的酚醛树脂为原料的溶液纺丝法。由于熔融纺丝工艺存在对设备要求高、工艺复杂、固化产生较大的污染、周期长等缺陷，而且熔融纺丝制得的酚醛纤维强度较低，应用受到较大的限制。相比之下，溶液纺丝更加清洁，工艺更简单。溶液纺丝的关键在于纺丝原液。理想的纺丝原液不仅要具有良好的可纺性，较宽的可纺粘度区间，而且原液应具有更长的存储期。对于溶液纺丝，单纯的酚醛树脂溶液是难于纺丝的，因此选用一种具有良好可纺性而且与酚醛树脂具有良好相容性的高分子非常关键。另外此高分子的加入又不能对酚醛纤维阻燃、绝热性能和强度造成较大影响的，这对于制备性能优良的纺丝原液形成了挑战。 
发明内容
本发明的目的是提供一种可纺性良好，可纺粘度区间宽，添加物对酚醛纤维固有性能无影响的用于纺制酚醛纤维的原液及其制备方法。 
本发明所述纺丝原液的原料质量比为：苯酚∶30-40wt％浓度甲醛溶液∶6-18wt％浓度聚乙烯醇溶液∶催化剂＝100∶90-200∶40-250∶8-40。 
其中催化剂为：NaOH、KOH或NH3.H2O。 
本发明制备酚醛纤维的原液的方法如下： 
将聚乙烯醇(PVA)配制成浓度为6-18wt％的溶液，将聚乙烯醇溶液、苯酚和催化剂混合，在300-800r/min的搅拌下将温度升至80-90℃，然后加入甲醛溶液总量的60-80wt％，将温度升至90-98℃，反应40-100mi n。然后加入甲醛溶液总量的20-40％的甲醛溶液，将温度调至92-100℃，再反应40-120min，然后将反应产物在5min内冷却至室温，即得到所需原液。 
本发明效果如下： 
1本方法合成条件温和可控，PVA与树脂达分散性良好，所得原液能达到纺丝对分子量、粘度的要求，并且存储期长。 
2该方法可以制备出可纺性能良好的具有不同树脂分子量的纺丝原液，能够满足纤维对性能结构的要求。 
3该方法制备的原液即使高分子添加物含量很低也不影响其可纺性。 
3该方法可以制备出不同粘度、浓度的纺丝原液，能够满足溶液纺丝的要求，而且通过调控浓度还能满足静电纺丝的要求。 
4该方法合成周期短，操作简单，科学可行。 
附图说明
图1是实施例1得到的酚醛纤维的扫描电镜照片； 
图2是实施例2得到的酚醛纤维的扫描电镜照片； 
图3是实施例3得到的酚醛纤维的扫描电镜照片； 
图4是实施例4得到的酚醛纤维的扫描电镜照片。 
具体实施方式
为了更好理解本发明内容，下面通过具体实施例对本发明进一步说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例所述的范围。 
实施例1：将60g苯酚、210gPVA溶液(12wt％)和5gNaOH放入反应器，在300r/min的搅拌下将温度升到90℃，然后加入74g甲醛溶液(30wt％)，将温度升至95℃，反应60min后加入18.5g甲醛溶液(30wt％)，将温度调至95℃，再反应100min后在1min内冷却至室温，制得粘度为12000mPa.s的原液。 
实施例2：将60g苯酚、835gPVA溶液(18wt％)和4.8g KOH放入反应器，在800r/min的搅拌下将温度升到80℃，然后加入44.5g甲醛溶液(40wt％)，将温度升至90℃，反应100min后加入11g甲醛溶液(40wt％)，将温度调至92℃，再反应40min后在5min内冷却至室温，制得粘度25000mPa.s的原液。 
实施例3：将60g苯酚、640gPVA溶液(6wt％)和20g NH3·H2O放入反应器，在500r/min的搅拌下将温度升到85℃，然后加入84g甲醛溶液(37wt％)，将温度升至96℃，反应40min后加入36g甲醛溶液(37wt％)，将温度调至100℃，再反应120min后在3min内冷却至室温，制得粘度10000mPa.s的原液。 
实施例4：将60g苯酚、420gPVA溶液(12wt％)和12gNaOH放入反应器，在600r/min的搅拌下将温度升到88℃，然后加入72g甲醛溶液(37wt％)，将温度升至94℃，反应60min后加入18g甲醛溶液(37wt％)，将温度调至97℃，再反应80min后在4min内冷却至室温，制得粘度为22000mPa.s的原液。 

Claims (3)

1.一种用于纺制酚醛纤维的原液，其特征在于纺丝原液的原料质量比为：
苯酚∶30-40wt％浓度甲醛溶液∶6-18wt％浓度聚乙烯醇溶液∶催化剂＝100∶90-200∶40-250∶8-40。
2.如权利要求1所述的一种用于纺制酚醛纤维的原液，其特征在于所述的催化剂为NaOH、KOH或NH3.H2O。
3.如权利要求1或2所述的一种用于纺制酚醛纤维的原液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将聚乙烯醇配制成浓度为6-18wt％的溶液，将聚乙烯醇溶液、苯酚和催化剂混合，在300-800r/min的搅拌下将温度升至80-90℃，然后加入甲醛溶液总量的60-80wt％，将温度升至90-98℃，反应40-100min。然后加入甲醛溶液总量的20-40％的甲醛溶液，将温度调至92-100℃，再反应40-120min，然后将反应产物在5min内冷却至室温，即得到所需原液。
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