CN107815742B

CN107815742B - 一种热固性酚醛树脂原丝的凝固方法

Info

Publication number: CN107815742B
Application number: CN201711101885.4A
Authority: CN
Inventors: 张东卿; 刘占军; 刘犇; 李宏弟; 郭全贵; 宋燕
Original assignee: Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS
Current assignee: Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2020-05-01
Anticipated expiration: 2037-11-10
Also published as: CN107815742A

Abstract

一种热固性酚醛树脂原丝的凝固方法包括纺丝原液由喷丝板喷出后浸入凝固液得到凝固成丝，其特征在于凝固液由络合交联剂、脱水剂、酸碱中和试剂和水组成，其中络合交联剂为H₃BO₄，脱水剂是Na₂SO₄，酸碱中和试剂H₂SO₄，溶剂为水，在凝固液中，H₃BO₄浓度为1‑5wt%，Na₂SO₄浓度为30‑50wt%，H₂SO₄浓度为1‑5wt%。本发明具有环保、节能、工艺简单、对人员防护和设备防腐要求低等优点。

Description

一种热固性酚醛树脂原丝的凝固方法

技术领域

本发明属于一种纤维原丝的凝固方法，具体的说是涉及一种酚醛树脂溶液纺丝的原丝凝固技术。

背景技术

酚醛纤维作为一种特种有机纤维，具有突出的阻燃、绝热、瞬时耐高温、耐化学腐蚀、隔音等性能。在航天和国防工业中绝热、绝缘和耐腐蚀方面，以及民用防火、防腐蚀、耐酸、耐腐蚀领域具有广阔的应用前景。酚醛纤维全球的生产和供应商为Kynol公司，其采用熔纺工艺，热塑性酚醛树脂经过熔融纺丝制备出原丝，然后在酸和醛的混合溶液中升温固化，交联成不溶不熔的纤维。

纤维的制造工艺可分为熔融纺丝和溶液纺丝两种，酚醛纤维由于树脂自身结构特征的限制，目前的生产商采用的方法和实验室研究方面的专利基本上都是熔融纺丝的工艺。该工艺中固化方法采用的是高浓度的盐酸和甲醛混合溶液，而且需要加热到混合液的沸点附近，在这种条件下盐酸和甲醛会大量挥发，并产生具有致癌作用的二氯甲醚，同时高温下高浓度的盐酸对设备具有强烈的腐蚀性，该固化工艺在人员防护、环保、设备防腐性方面具有很高的要求。因此，需开发一种更先进、更环保的新型的酚醛树脂原丝的凝固方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保、节能、操作简单的热固性酚醛树脂原丝的凝固方法。

本发明纺丝原液采用专利ZL.201110319102.6中的制备方法，为热固性酚醛树脂和PVA的混合溶液。纺丝原液由喷丝板喷出后浸入凝固液得到凝固成丝。

本发明凝固液由络合交联剂、脱水剂、酸碱中和试剂和水组成，其中络合交联剂为H₃BO₄，脱水剂是Na₂SO₄，酸碱中和试剂H₂SO₄，溶剂为水，在凝固液中， H₃BO₄浓度为1-5wt%，Na₂SO₄浓度为30-50wt%，H₂SO₄浓度为1-5wt%。

本发明凝固时的温度为30-60℃，凝固时间为10-30秒。

本发明与现有的熔纺工艺固化方法相比，具有如下优点：

(1) 本发明的凝固工艺中不含致癌、污染和腐蚀性的盐酸和甲醛成分，凝固温度液也较低。

(2) 本发明环保、节能、简单，而且对人员防护和设备防腐要求都比较低。

附图说明

图1是实施例1凝固原丝切片后显微镜图。

图2是实施例2凝固原丝切片后显微镜图。

图3是实施例3凝固原丝切片后显微镜图。

图4是实施例4凝固原丝切片后显微镜图。

图5是实施例5凝固原丝切片后显微镜图。

具体实施方式

实施例1：

纺丝原液采用专利ZL.201110319102.6中的制备方法，为热固性酚醛树脂和PVA的混合溶液，凝固液由络合交联剂、脱水剂、酸碱中和试剂和水组成，凝固液各组分的配置浓度是H₃BO₄ 1wt%、Na₂SO₄ 30wt%、H₂SO₄5wt%，凝固浴温度为30℃。由热固性酚醛树脂和PVA组成的纺丝原液由喷丝板喷出后，浸入该凝固浴中30秒即可凝固成纤。凝固原丝切片后显微镜下观察，截面为椭圆形(如图1)，且内部组织均匀致密，凝固效果较好。

实施例2：

纺丝原液采用专利ZL.201110319102.6中的制备方法，为热固性酚醛树脂和PVA的混合溶液，凝固液由络合交联剂、脱水剂、酸碱中和试剂和水组成，凝固液各组分的配置浓度是H₃BO₄ 5wt%、Na₂SO₄ 45t%、H₂SO₄1wt%，凝固浴温度为60℃。由热固性酚醛树脂和PVA组成的纺丝原液由喷丝板喷出后，浸入该凝固浴中10秒即可凝固成纤。凝固原丝切片后显微镜下观察，截面为腰形(如图2)，且内部组织均匀致密，凝固效果较好。

实施例3：

纺丝原液采用专利ZL.201110319102.6中的制备方法，为热固性酚醛树脂和PVA的混合溶液，凝固液由络合交联剂、脱水剂、酸碱中和试剂和水组成，凝固液各组分的配置浓度是H₃BO₄ 3wt%、Na₂SO₄ 50wt%、H₂SO₄ 2wt% ，凝固浴温度为40℃。由热固性酚醛树脂和PVA组成的纺丝原液由喷丝板喷出后，浸入该凝固浴中22秒即可凝固成纤。凝固原丝切片后显微镜下观察，截面为近园形(如图3)，且内部组织均匀致密，凝固效果较好。

实施例4：

纺丝原液采用专利ZL.201110319102.6中的制备方法，为热固性酚醛树脂和PVA的混合溶液，凝固液由络合交联剂、脱水剂、酸碱中和试剂和水组成，凝固液各组分的配置浓度是H₃BO₄ 2wt%、Na₂SO₄ 40wt%、H₂SO₄ 3wt%，凝固浴温度为350℃。由热固性酚醛树脂和PVA组成的纺丝原液由喷丝板喷出后，浸入该凝固浴中15秒即可凝固成纤。凝固原丝切片后显微镜下观察，截面为腰形(如图4)，且内部组织均匀致密，凝固效果较好。

实施例5：

纺丝原液采用专利ZL.201110319102.6中的制备方法，为热固性酚醛树脂和PVA的混合溶液，凝固液由络合交联剂、脱水剂、酸碱中和试剂和水组成，凝固液各组分的配置浓度是H₃BO₄ 4wt%、Na₂SO₄ 35wt%、H₂SO₄ 4wt%。凝固浴温度为45℃。由热固性酚醛树脂和PVA组成的纺丝原液由喷丝板喷出后，浸入该凝固浴中25秒即可凝固成纤。凝固原丝切片后显微镜下观察，截面为腰形(如图5)，且内部组织均匀致密，凝固效果较好。

以上所述内容，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的而保护范围并不仅限于此，所有熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开技术范围内，根据本发明的技术方案及本发明的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种热固性酚醛树脂原丝的凝固方法，包括纺丝原液由喷丝板喷出后浸入凝固液得到凝固成丝，其特征在于凝固液由络合交联剂、脱水剂、酸碱中和试剂和水组成，其中络合交联剂为H₃BO₄，脱水剂是Na₂SO₄，酸碱中和试剂H₂SO₄，溶剂为水，在凝固液中， H₃BO₄浓度为1-5wt%，Na₂SO₄浓度为30-50wt%，H₂SO₄浓度为1-5wt%。

2.如权利要求1所述的一种热固性酚醛树脂原丝的凝固方法，其特征在于凝固温度为30-60℃，凝固时间为10-30秒。

3.如权利要求1所述的一种热固性酚醛树脂原丝的凝固方法，其特征在于纺丝原液为热固性酚醛树脂和PVA的混合溶液。