CN106167958A - 一种含硅芳基乙炔树脂熔体纺丝纤维的制备方法 - Google Patents

一种含硅芳基乙炔树脂熔体纺丝纤维的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106167958A
CN106167958A CN201610621111.3A CN201610621111A CN106167958A CN 106167958 A CN106167958 A CN 106167958A CN 201610621111 A CN201610621111 A CN 201610621111A CN 106167958 A CN106167958 A CN 106167958A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber
melt
aryl ethane
spinning
siliceous aryl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610621111.3A
Other languages
English (en)
Inventor
马贵平
李哲夫
陈永惠
刘勇
聂俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Chemical Technology
Original Assignee
Beijing University of Chemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Chemical Technology filed Critical Beijing University of Chemical Technology
Priority to CN201610621111.3A priority Critical patent/CN106167958A/zh
Publication of CN106167958A publication Critical patent/CN106167958A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/72—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
    • D04H1/728—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by electro-spinning
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0015—Electro-spinning characterised by the initial state of the material
    • D01D5/0023—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer melt
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0061—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种含硅芳基乙炔树脂熔融纺丝纤维的制备方法。利用熔体静电纺丝装置，通过加热使含硅芳基乙炔树脂原料熔融，并在高压静电的电场力作用下将熔体喷射到接收装置上，得到熔融纺丝纤维。利用该方法得到的纤维表面光滑，形貌良好，粗细均匀。该制备方法的操作性好，产品的产量较高，对环境友好。该纤维在航空航天、交通、能源动力、国防、陶瓷前驱体、电子器件等方面有着广泛的应用潜力。

Description

一种含硅芳基乙炔树脂熔体纺丝纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及一种含硅芳基乙炔树脂熔体纺丝纤维的制备方法。
背景技术
含硅芳基乙炔是一种引入硅元素的芳基多炔材料，由乙炔基芳烃为单体聚合而成的高性能聚合物。其分子链主链上含有硅元素和刚性的苯环结构。与传统的耐高温树脂相比，芳基乙炔树脂具有许多优点：单体粘度低，易于浸渍成型；固化过程中无小分子挥发，固化后交联密度高，具有很好的机械性能和耐热性能；吸水率较低，热解后残炭率高。因此芳基乙炔树脂适用于制备陶瓷前躯体、高性能复合材料基体、耐烧蚀材料、耐高温涂层等多种用途。
1997年，日本的Itoh等人第一次使用氧化镁催化剂合成了含有硅氢的芳基乙炔树脂，称为MSP树脂(M Itoh,K Inoue，Macromolecules，1997，30:694-701.)。该聚合物在850℃时的热失重5％，1000℃时的残留率在94％。2000年，法国的Buvat等人合成了以苯乙烯封端的聚(亚甲硅基对苯乙炔)树脂，称为BLJ树脂(P Buvat,F Jousse,et al.InternationalSAMPE Symposium and Exhibition,2000,46:134-144)。BLJ树脂有着良好的加工性能和耐热性。国内华东理工大学的黄发荣等人制备了多种结构的含硅芳基乙炔树脂(CN-100540577C等)。但以上研究均关注于含硅芳基乙炔树脂，关注于制备含硅芳基乙炔纤维的研究很少。
静电纺丝技术分为溶液静电纺丝和熔体静电纺丝。与溶液静电纺丝相比，熔体静电纺丝不需要使用溶剂，排除了溶剂对实验的影响，也不用再纤维中去除残留的溶剂。这意味着熔体静电纺丝技术相比于溶液静电纺丝技术对环境更友好更通用，不用回收溶剂，不用考虑通风问题，简单易实施，也降低了纺丝成本。利用该方法得到的纤维表面光滑，形貌良好，粗细均匀。该制备方法操作性好，产品的产量较高，价格相对低廉。近些年来开发和完善熔体静电纺丝技术已成为研究热点。
随着科学技术的发展进步，在航空航天、汽车制造、电子电器等领域，特别是高速飞行和宇宙航行领域，对聚合物基复合材料的耐高温性能提出更高的要求。通用型耐高温聚合物材料，如：环氧树脂、酚酸树脂、聚氨酯、聚酰胺及聚酰亚胺等传统的复合材料树脂基体已不能满足高科技领域发展对材料的要求。研究开发新型耐高温复合材料聚合物是当前航空航天、交通、电子等领域发展的基础，具有非常重要的意义。含硅芳基乙炔纤维有着优异的耐热性能，介电性能和成碳性能，在碳/碳复合材料领域、航空航天、交通、能源动力、国防、陶瓷前驱体、电子器件等方面有着应用潜力。
发明内容
本发明将含硅芳基乙炔原料高温熔融，再利用静电力的作用将其纺成微米级纤维，最小的直径可以达到数个微米。为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
(1)设置熔体电纺装置，设置一定的接收距离，将料筒温度加热到一定的温度，带温度稳定后，加入一定量的含硅芳基乙炔树脂原料，加热一定时间，使含硅芳基乙炔树脂原料在料筒内熔融；
(2)当熔体开始通过喷头向下滴出时，开启高压直流发生器电源，加上一定的电压，使熔体在高压静电的电场力作用下喷射到接收装置上，得到含硅芳基乙炔纤维。
其中，优选地，步骤(1)中所述的温度为130-190℃，特别优选为150℃；
优选地，步骤(1)中所述的加热时间为1-5min，特别优选为1min；
优选地，步骤(1)中所述的接收距离为3-8cm，特别优选为6cm；
优选地，步骤(2)中所述的电压为25-50kV，特别优选为40kV。
本发明由于采取以上技术方案，具有以下优点：
(1)熔体静电纺丝技术将原料直接纺丝，不添加其他可能有毒的成分，保证所纺纤维的安全性；
(2)由于纺丝过程无溶剂的挥发，纤维表面光滑，纺丝效率大大提高,节约了能源和成本；
(3)熔体静电纺丝法制备的将含硅芳基乙炔纤维是连续的长纤维，纤维直径小，比表面积大，可作为高耐热材料用于航空航天、交通、能源动力、国防、陶瓷前驱体、电子器件等方面。
附图说明
图1是例1的SEM图像
图2是例1的TGA图像
图3是例2的SEM图像
图4是例4的SEM图像
具体实施方式
实施实例1
将熔体纺丝装置温度设定为130℃，待温度稳定后，加入0.2g的PMEPE原料，恒温1min后，使原料在料筒中充分熔融。当熔体开始通过喷头向下滴出时，开启高压直流发生器电源，纺丝电压35kV。接收距离为6cm，开始纺丝。纺丝20min后，取出纤维。图1为所得的以苯乙炔封端的含硅芳基乙炔纤维的SEM照片，从图中可以观察到纤维的形貌良好，粗细均匀，表面较为光滑。纤维的平均直径为17.80μm。对纤维进行TGA测试，结果如图4所示，发现在400℃时纤维的残留率在94％左右，说明纤维具有良好的耐热性能。并且以下实施例均400℃时纤维的残留率在94％左右，说具有非常类似的效果都具有良好的耐热性能。
实施实例2
将熔体纺丝装置温度设定为150℃，待温度稳定后，加入0.2g的PMEPE原料，恒温1min后，使原料在料筒中充分熔融。当熔体开始通过喷头向下滴出时，开启高压直流发生器电源，纺丝电压35kV。接收距离为6cm，开始纺丝。纺丝10min后，取出纤维。图2为所得的以苯乙炔封端的含硅芳基乙炔纤维的SEM照片，从图中可以观察到纤维的形貌良好，粗细均匀，表面较为光滑。纤维的平均直径为5.23μm。对纤维进行TGA测试，发现纤维具有良好的耐热性能。
实施实例3
将熔体纺丝装置温度设定为190℃，待温度稳定后，加入0.2g的PMEPE原料，恒温1min后，使原料在料筒中充分熔融。当熔体开始通过喷头向下滴出时，开启高压直流发生器电源，纺丝电压35kV。接收距离为6cm，开始纺丝。纺丝10min后，取出纤维。由SEM观察到纤维的形貌良好，粗细均匀，表面较为光滑。纤维的平均直径为8.10μm。对纤维进行TGA测试，发现纤维具有良好的耐热性能。
实施实例4
将熔体纺丝装置温度设定为150℃，待温度稳定后，加入0.2g的PMEPE原料，恒温1min后，使原料在料筒中充分熔融。当熔体开始通过喷头向下滴出时，开启高压直流发生器电源，纺丝电压40kV。接收距离为3cm，开始纺丝。纺丝10min后，取出纤维。图3为所得的以苯乙炔封端的含硅芳基乙炔纤维的SEM照片，从图中可以观察到纤维的形貌良好，粗细均匀，表面较为光滑。纤维的平均直径为10.36μm。对纤维进行TGA测试，发现纤维具有良好的耐热性能。
实施实例5
将熔体纺丝装置温度设定为150℃，待温度稳定后，加入0.2g的PMEPE原料，恒温1min后，使原料在料筒中充分熔融。当熔体开始通过喷头向下滴出时，开启高压直流发生器电源，纺丝电压40kV。接收距离为8cm，开始纺丝。纺丝10min后，取出纤维。由SEM观察到纤维的形貌良好，粗细均匀，表面较为光滑。纤维的平均直径为29.35μm。对纤维进行TGA测试，发现纤维具有良好的耐热性能。
实施实例6
将熔体纺丝装置温度设定为150℃，待温度稳定后，加入0.2g的PMEPE原料，恒温1min后，使原料在料筒中充分熔融。当熔体开始通过喷头向下滴出时，开启高压直流发生器电源，纺丝电压25kV。接收距离为7cm，开始纺丝。纺丝10min后，取出纤维。纤维的平均直径为62.53μm。对纤维进行TGA测试，发现纤维具有良好的耐热性能。
实施实例7
将熔体纺丝装置温度设定为150℃，待温度稳定后，加入0.2g的PMEPE原料，恒温1min后，使原料在料筒中充分熔融。当熔体开始通过喷头向下滴出时，开启高压直流发生器电源，纺丝电压50kV。接收距离为7cm，开始纺丝。由SEM观察到的纤维的平均直径为17.80μm。对纤维进行TGA测试，发现纤维具有良好的耐热性能。
实施实例8
将熔体纺丝装置温度设定为130℃，待温度稳定后，加入0.1g的PMDSEPE原料，恒温1min后，使原料在料筒中充分熔融。当熔体开始通过喷头向下滴出时，开启高压直流发生器电源，纺丝电压35kV。接收距离为7cm，开始纺丝。纺丝10min后，取出纤维。由SEM观察到纤维的形貌良好，粗细均匀，表面较为光滑。纤维的平均直径为23.87μm。对纤维进行TGA测试，发现纤维具有良好的耐热性能。
实施实例9
将熔体纺丝装置温度设定为150℃，待温度稳定后，加入0.1g的PMDSEP-1原料，恒温1min后，使原料在料筒中充分熔融。当熔体开始通过喷头向下滴出时，开启高压直流发生器电源，纺丝电压35kV。接收距离为7cm，开始纺丝。纺丝10min后，取出纤维。由SEM观察到纤维的形貌良好，粗细均匀，表面较为光滑。纤维的平均直径为15.66μm。对纤维进行TGA测试，发现纤维具有良好的耐热性能。
实施实例10
将熔体纺丝装置温度设定为150℃，待温度稳定后，加入0.1g的PMDSEPE-5原料，恒温1min后，使原料在料筒中充分熔融。当熔体开始通过喷头向下滴出时，开启高压直流发生器电源，纺丝电压40kV。接收距离为7cm，开始纺丝。纺丝10min后，取出纤维。由SEM观察到纤维的形貌良好，粗细均匀，表面较为光滑。纤维的平均直径为17.12μm。对纤维进行TGA测试，发现纤维具有良好的耐热性能。

Claims (2)

1.一种含硅芳基乙炔树脂熔融纺丝纤维的制备方法，其特征在于按以下步骤制备：
1)设置熔体电纺装置，设置接收距离为3-8cm，将料筒温度加热到130-190℃中的一个温度，带温度稳定后，加入含硅芳基乙炔树脂原料，加热1-5min，使含硅芳基乙炔树脂原料在料筒内熔融；
2)当熔体开始通过喷头向下滴出时，开启高压直流发生器电源，加上25-50kV电压，使熔体在高压静电的电场力作用下喷射到接收装置上，得到含硅芳基乙炔纤维。
2.根据权利要求1所述的含硅芳基乙炔纤维的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的含硅芳基乙炔树脂的分子主链结构式为
R1为CH3，R2为H或CH3，其中R2＝H的含硅芳基乙炔为聚甲基硅对苯乙炔，R2＝CH3的含硅芳基乙炔为聚二甲基硅对苯乙炔，简称为PMEPE，重均分子量范围在5000-8000；或为聚(多二甲基硅氧烷对苯乙炔)
其中R1为CH3，R2为H或CH3，m＝1-5，简称为PMDSEPE-m，重均分子量范围在1500-5000。
CN201610621111.3A 2016-07-30 2016-07-30 一种含硅芳基乙炔树脂熔体纺丝纤维的制备方法 Pending CN106167958A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610621111.3A CN106167958A (zh) 2016-07-30 2016-07-30 一种含硅芳基乙炔树脂熔体纺丝纤维的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610621111.3A CN106167958A (zh) 2016-07-30 2016-07-30 一种含硅芳基乙炔树脂熔体纺丝纤维的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106167958A true CN106167958A (zh) 2016-11-30

Family

ID=58065638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610621111.3A Pending CN106167958A (zh) 2016-07-30 2016-07-30 一种含硅芳基乙炔树脂熔体纺丝纤维的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106167958A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004003088A (ja) * 2002-04-09 2004-01-08 Mitsubishi Rayon Co Ltd ポリプロピレン系導電性複合繊維及びその製造方法
CN101130591A (zh) * 2007-08-02 2008-02-27 华东理工大学 含硅芳炔改性树脂
CN101134816A (zh) * 2007-08-22 2008-03-05 华东理工大学 倍半硅氧烷多芳炔杂化树脂及其制备方法和用途
CN102558513A (zh) * 2012-01-12 2012-07-11 华东理工大学 噁嗪和炔化合物改性含硅芳炔树脂及其制备方法
CN102649838A (zh) * 2011-02-25 2012-08-29 华东理工大学 双酚型苯并噁嗪改性的含硅芳炔树脂及其制备方法
CN104962085A (zh) * 2015-07-13 2015-10-07 华东理工大学 提高含硅芳炔树脂基复合材料力学性能的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004003088A (ja) * 2002-04-09 2004-01-08 Mitsubishi Rayon Co Ltd ポリプロピレン系導電性複合繊維及びその製造方法
CN101130591A (zh) * 2007-08-02 2008-02-27 华东理工大学 含硅芳炔改性树脂
CN101134816A (zh) * 2007-08-22 2008-03-05 华东理工大学 倍半硅氧烷多芳炔杂化树脂及其制备方法和用途
CN102649838A (zh) * 2011-02-25 2012-08-29 华东理工大学 双酚型苯并噁嗪改性的含硅芳炔树脂及其制备方法
CN102558513A (zh) * 2012-01-12 2012-07-11 华东理工大学 噁嗪和炔化合物改性含硅芳炔树脂及其制备方法
CN104962085A (zh) * 2015-07-13 2015-10-07 华东理工大学 提高含硅芳炔树脂基复合材料力学性能的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
宋宁: "含硅、氮、硼元素耐高温芳基乙炔树脂及其复合材料的研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *
西拉姆等著: "《静电纺丝与纳米纤维导论》", 30 September 2012, 东华大学出版社 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Synthesis and characterization of poly (dimethylsilylene ethynylenephenyleneethynylene) terminated with phenylacetylene
CN106498558B (zh) 一种同轴电纺聚酰亚胺微/纳米中空结构材料及其制备方法
CN100540577C (zh) 含硅芳炔改性树脂
CN102795873A (zh) 一种石墨烯/聚合物涂层界面改性碳/碳复合材料的方法
Uslu et al. Preparation and Characterization of PVA/Boron Polymer Produced by an Electrospinning Technique.
CN102585239A (zh) 新型耐高温苯硼酸-硅氧烷-亚氨基线型聚合物及其制备方法
CN103865558B (zh) 一种由重质油制备炭素材料的方法
CN103665863A (zh) 含双塔型环氧倍半硅氧烷的热固性树脂组合物
CN101153078A (zh) 含八甲基笼形倍半硅氧烷芳炔树脂及其制备方法
Liu et al. Bio-based recyclable Form-Stable phase change material based on thermally reversible Diels–Alder reaction for sustainable thermal energy storage
CN104130417A (zh) 一种耐高温含氮硅炔树脂及其制备方法
CN102585240A (zh) 一种含硼硅芳炔树脂及其制备方法
Cheng et al. The curing behavior and properties of phthalonitrile resins using ionic liquids as a new class of curing agents.
Zong et al. Thermally stable phthalonitrile resins based on multiple oligo (aryl ether) s with phenyl-s-triazine moieties in backbones
EP2788536B1 (en) Fiber with gradient properties and method of making the same
CN106167958A (zh) 一种含硅芳基乙炔树脂熔体纺丝纤维的制备方法
CN107675274B (zh) 一种聚酰亚胺纳米纤维膜及其制备方法
CN103254451B (zh) 一种酚酞烯丙胺型苯并噁嗪/聚氨酯共混树脂的制备方法
Mydeen et al. Development of hybrid polybenzoxazine composites from sustainable bio-phenol for dielectric and superhydrophobic water repellent utilizations
CN105384912A (zh) 一种衣康酸基环状硅骨架环氧树脂、制备方法及其作为基体树脂制备涂料的应用
CN1314731C (zh) 芳炔封端的聚硅醚苯并噁嗪树脂及其制备方法
CN103724627A (zh) 新型氨基苯乙炔基封端的聚硅氮烷的合成
CN101602856A (zh) 一种苯乙炔萘酐基团封端的聚酰亚胺树脂及其制备方法与用途
CN103342812A (zh) 芳香聚酰胺磺酰胺及其制备方法
CN108884242B (zh) 包括纤维和液晶热固性前体的预浸产品和复合产品

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20161130