CN110643115A - 一种用于提高酚醛树脂纤维原丝强度的酚醛树脂原料的制备方法 - Google Patents

一种用于提高酚醛树脂纤维原丝强度的酚醛树脂原料的制备方法 Download PDF

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李宏弟
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Abstract

本发明涉及一种用于提高酚醛树脂纤维原丝强度的酚醛树脂原料的制备方法，属于酚醛纤维制备原料技术领域，解决酚醛树脂原料分子量低、可纺性差、原丝强度低的技术问题，本方法包括以下步骤：S1、酚醛树脂提纯，获得低游离酚含量的酚醛树脂；S2、将步骤S1制得的低游离酚含量的酚醛树脂和高分子聚合物加入搅拌釜内，其中高分子聚合物加入量为酚醛树脂质量的3‑30%；搅拌釜在惰性气体氛围中升温到150‑180℃，原料加热至熔融状态，保温搅拌0.5‑3小时，熔融状态原料随搅拌釜冷却后切片，制得酚醛树脂原料。本发明与其它方法相比，可以明显提高酚醛树脂的可纺性和酚醛纤维原丝的强度，而且原料易得，操作简单、方便、快捷。

Description

一种用于提高酚醛树脂纤维原丝强度的酚醛树脂原料的制备 方法
技术领域
本发明属于酚醛纤维制备原料技术领域，具体涉及的是一种用于提高酚醛树脂纤维原丝强度的酚醛树脂原料的制备方法。
背景技术
酚醛纤维是一种三维交联的有机纤维，具有突出的阻燃、绝热、残炭率高、瞬时耐高温、耐化学腐蚀、、隔音等性能，可用作航天、国防工业中绝热、绝缘和耐腐蚀材料，和民用方面防火、防腐蚀服和耐酸、耐腐蚀材料；同时也是炭纤维、石墨纤维、活性炭纤维等纤维的前驱体，是一种具有重要实用价值的特种纤维。
酚醛纤维一般是由热塑性酚醛树脂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。所用的酚醛树脂是一种低分子量的链状聚合物，数均分子量在1000以下，平均每个分子链仅有七八个苯环通过亚甲基依次连接而成。与一般高分子熔纺不同，由于分子量太小和分子链太短，虽然熔纺时经过喷丝孔的剪切作用而增加了取向度，但基本上还是树脂分子的堆积，在极短的时间内固化后就不能再牵伸，得到的树脂原丝十分脆弱，强度极低，拉强仅10MPa左右，断裂身长0.2%左右，稍触即断，在熔纺时的最大拉伸应力不能大于纤维的断裂强度，由于原丝的强度极低，所剩余的断裂应力余量就比较低，微小的扰动就能使原丝断裂而无法连续纺丝，因此，纺丝难度远高于一般的高分子聚合物树脂。同时，脆弱的原丝也为后续的各种操作带来很多困难，稍不留神就容易造成断丝、碎丝和毛丝。
刘春玲（申请号03108138）等通过对树脂进一步进行提纯，降低了游离酚等小分子含量，有限度的提高树脂的相对分子量和窄化分子量的分布范围，可一定程度上提高树脂原料的可纺性和纺丝的连续性，但是不能从本质上改变酚醛树脂原料分子量低、可纺性差、原丝强度低的问题。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，解决酚醛树脂原料分子量低、可纺性差、原丝强度低的技术问题，本发明提供一种用于提高酚醛树脂纤维原丝强度的酚醛树脂原料的制备方法。
本发明的设计构思为：采用物理混合的方法，将一些易于与树脂混合的热塑性高分子聚合物，均匀的混入酚醛树脂中，使这些聚合物的链状高分子在树脂基体中起到增强的作用，提高树脂原丝的强度，从而达到提高酚醛树脂原料可纺性的目的。这种链状高分子聚合物本身具有很高的强度，在树脂基体中形成连续相或者半连续相，提高了整体平均分子量，具有显著的增强效果，可以明显提高树脂的可纺性和原丝的强度，同时操作简单、方便、快捷。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种用于提高酚醛树脂纤维原丝强度的酚醛树脂原料的制备方法，包括以下步骤：
S1、酚醛树脂提纯，获得低游离酚含量的酚醛树脂，留待后步使用；
S2、将步骤S1制得的低游离酚含量的酚醛树脂和高分子聚合物加入搅拌釜内，其中高分子聚合物加入量为酚醛树脂质量的3-30%；搅拌釜在惰性气体氛围中升温到150-180℃，原料加热至熔融状态，保温搅拌0.5-3小时，熔融状态原料随搅拌釜冷却后切片，制得酚醛树脂原料。
进一步地，在所述步骤S2中，低游离酚含量的酚醛树脂的游离酚含量不大于0.5%。
进一步地，在所述步骤S2中，高分子聚合物为热塑性高分子聚合物，具体为聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯中的一种或者多种。
进一步地，在所述步骤S2中，惰性气体为氮气。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
（1）本发明与其它方法相比，可以明显提高酚醛树脂的可纺性和酚醛纤维原丝的强度；
（2）原料易得，操作简单、方便、快捷。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
将提纯后游离酚含量为0.02%的热塑性酚醛树脂放入密封的搅拌釜内，加入质量为树脂质量10%的聚丙烯，密封后在氮气的保护下加热至160℃，保温搅拌1小时，取出冷却后切片，即得到高可纺性的酚醛树脂。将该树脂放入纺丝釜中，用氮气保护升温到160℃，加压到1.0MPa进行熔融纺丝，收丝速率为600m/min，得到原丝强度为30MPa。
实施例2
将提纯后游离酚含量为0.5%的热塑性酚醛树脂放入密封的搅拌釜内，加入质量为树脂质量30%的聚酰胺，密封后在氮气的保护下加热至170℃，保温搅拌3小时，取出冷却后切片，即得到高可纺性的酚醛树脂。将该树脂放入纺丝釜中，用氮气保护升温到180℃，加压到1.2MPa进行熔融纺丝，收丝速率为700m/min，得到原丝强度为70MPa。
实施例3
将提纯后游离酚含量为0.2%的热塑性酚醛树脂放入密封的搅拌釜内，加入质量为树脂质量3%的聚甲基丙烯酸甲酯，密封后在氮气的保护下加热至150℃，保温搅拌0.5小时，取出冷却后切片，即得到高可纺性得酚醛树脂。将该树脂放入纺丝釜中，用氮气保护升温到150℃，加压到0.8MPa进行熔融纺丝，收丝速率为550m/min，得到原丝强度为15MPa。
实施例4
将提纯后游离酚含量为0.3%的热塑性酚醛树脂放入密封的搅拌釜内，加入质量为树脂质量20%的聚苯乙烯，密封后在氮气的保护下加热至180℃，保温搅拌2小时，取出冷却后切片，即得到高可纺性得酚醛树脂。将该树脂放入纺丝釜中，用氮气保护升温到170℃，加压到1.1MPa进行熔融纺丝，收丝速率为650m/min，得到原丝强度为50MPa。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种用于提高酚醛树脂纤维原丝强度的酚醛树脂原料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、酚醛树脂提纯，获得低游离酚含量的酚醛树脂，留待后步使用；
S2、将步骤S1制得的低游离酚含量的酚醛树脂和高分子聚合物加入搅拌釜内，其中高分子聚合物加入量为酚醛树脂质量的3-30%；搅拌釜在惰性气体氛围中升温到150-180℃，原料加热至熔融状态，保温搅拌0.5-3小时，熔融状态原料随搅拌釜冷却后切片，制得酚醛树脂原料。
2.根据权利要求1所述的一种用于提高酚醛树脂纤维原丝强度的酚醛树脂原料的制备方法，其特征在于：在所述步骤S2中，低游离酚含量的酚醛树脂的游离酚含量不大于0.5%。
3.根据权利要求1所述的一种用于提高酚醛树脂纤维原丝强度的酚醛树脂原料的制备方法，其特征在于：在所述步骤S2中，高分子聚合物为热塑性高分子聚合物，具体为聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的一种用于提高酚醛树脂纤维原丝强度的酚醛树脂原料的制备方法，其特征在于：在所述步骤S2中，惰性气体为氮气。
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