CN1191397C - 一种芳纶浆粕的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高聚物技术领域。本发明公开了一种利用芳纶边角料制造芳纶浆粕的新方法。本发明应用物理方法，保留了芳纶原有的优秀性能，使纤维微原纤化增加了比表面积、可以替代石棉用于摩擦、密封材料，是高性能的增强填料。本发明的方法既利用了边角料资源再生，又减少三废污染，并且工艺简单、宜于规模型生产。

Description

一种芳纶浆粕的制造方法
技术领域：
本发明属于高聚物技术领域。具体涉及一种利用芳纶边角料为原料，制造芳纶浆粕的方法。
背景技术：
芳纶浆粕在国外是美国杜邦公司、荷兰Teijin Twaron公司的一种芳纶商业产品，通过单体聚合、纺丝、卷绕集束、切断、研磨帚化而得到芳纶浆粕产品。商业上芳纶浆粕的制造方法(如美国专利3767756号)需经过单体聚合成高分子物，溶解于浓硫酸中制成高分子液晶纺丝溶液，干湿法纺丝成形，卷绕切断，再打浆叩解等工艺步骤，其工艺流程长，需要溶剂回收、特殊纺丝设备，因而成本昂贵。近年来也用直接缩聚成纤法制造芳纶浆粕，如杜邦公司专利“特开平4-245908”，中国纺织大学的中国专利：ZL92103843.7，缩短了浆粕制造工艺路线，但仍有溶剂回收等问题。目前世界芳纶总产量约三万五千多吨/年，中国消费量已经达到1500多吨/年，在应用时会产生数量可观的芳纶边角余料，通过国内外相关文献数据库的查新，与芳纶废料再生资源利用技术有关的文献，如1999年Pierret工厂开发研究的用于短切人造纤维的切短机，芳纶、碳纤维等经切短后再回收利用；1992年Hoechst’Kelheim工厂生产芳纶中纺丝溶液的回收利用；1992年Dell’Orco & Vilani分司开发切断、开松、混合的有计算机辅助设计的废弃纺织品(包括芳纶、碳纤维)回收利用技术都是纺织品方面的回收。
芳纶浆粕具有强韧、高弹性模量、高耐热性、不熔融、比表面积大、耐磨损等优点，因而可替代石棉材料，作为无石棉摩擦、密封材料中的增强填料用途广泛。商业上芳纶浆粕的制造方法如前所述其工艺流程长，需要溶剂回收、特殊纺丝设备，因而成本昂贵。即使采用直接缩聚成纤法，缩短了浆粕制造工艺路线，但仍有溶剂回收等问题。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于克服上述不足之处，设计一种减少三废污染，又能充分利用芳纶边角余料的新的制造芳纶浆粕的方法。
本发明提供了一种利用芳纶边角料制造芳纶浆粕的新方法，该方法为用机械切割机(EAI-500U型)把芳纶边角料切断，使单纤维的平均长度分布为0.1～10.0mm，分散在水中成为0.1％～5.0％浓度的悬浮液，浆液再通过单盘磨机(Sprout-Bauer300型)叩解帚化，叩解时间为30～1800s，再加入到槽式打浆机中，打浆时间为0.5～5.0小时，从而得到芳纶浆粕。
本发明的制造方法涉及用物理机械方法改变芳纶短切纤维表现形态的成形工艺技术，属于物理机械的高聚物制造方法。
本发明的技术特征是采用芳纶布边角料，把杂乱的芳纶边角料按一定形状如5～500mm宽、30～500cm长整理归类，用剪刀剪成2～200mm宽、30～500cm长的布条，用机械切断机，切成特定长度为0.5～10.0mm的短切纤维。该短纤维分散于水中制成浓度为0.1％～5.0％悬浮液，这一种原液经过盘磨机叩解分散，叩解时间为30～1800s，形成纸浆状原液，浆液疏解进一步微原纤化，制得芳纶浆粕产品。
比较现有技术，本发明具有以下特点：
1.采用芳纶边角料为原料，不用化学聚合方法，而用物理机械方法，达到芳纶边角料资源的再利用，并且没有三废环境保护问题。
2.以芳纶边角料，通过物理机械方法制得的芳纶浆粕，由于没有改变芳纶的化学结构，所以保留了芳纶的优秀性能，又大大增加其比表面积和微原纤丰富的表观形态。其比表面积为5～10M2/g，平均长度为1.6～2.6mm。
3.用纤维切断机的切断技术，使单纤维长度为0.5～10.0mm的短纤维，便于进入打浆机产生帚化、微原纤化。
4.本发明的产品可替代石棉，用于摩擦、密封材料，是高性能的增强填料。
本发明中芳纶浆粕性能的测量方法如下：
1.芳纶浆粕对数比浓粘度ηinh
ηinh＝(1nt/to)/c(测量温度30℃)
上式中：t-浆粕硫酸溶液流过毛细管的时间
        to-硫酸溶剂流过毛细管的时间
        c-溶液浓度
2.芳纶浆粕比表面积应用BET氮气吸收法测量。
3.芳纶浆粕平均长度。
用带有十字毫米刻度尺的显微镜，测量浆粕样品约1mg，取平均值。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实例1：步骤1，将500克芳纶边角料，按大小形状整理成50mm宽、50cm长布块，先用剪刀剪成2mm宽、50cm长的布条。步骤2，把布条放入机械切断机中，切成5mm(2×5mm小块)布块。步骤3，将小布块加到装有200kg水的槽中分散，通过单盘磨机，叩解时间为300s，得到纸浆状原液，调节其浓度为2.0％。步骤4，2.0％浓度的原液再通过槽式打浆机，打浆时间为2.5h，得到疏解纸浆液。步骤5，浆液经离心脱水干燥制得芳纶浆粕产品，其比表面积为6M2/g，平均长度为2.1mm，对数比浓粘度为5.1。
实例2：将500克芳纶边角料，用实例1的制备步骤，把原料边角料切割成2×10mm的布块，加入到有200kg水的槽中分散，进入单盘磨机，叩解时间为300s，得到的纸浆状原液，其浓度为1.5％，然后通过槽式打浆机，疏解时间为5h，经干燥后芳纶浆粕的比表面积为5.2M2/g，平均长度为2.4mm，对数比浓粘度为4.6。
实例3：将500克芳纶边角落料，用实例1的步骤方法，切割成5×5mm的布块，加入到有200kg水的槽中分散，通过盘磨机叩解时间为600s，得到纸浆状原液，其浓度为1.0％，再经过槽式打浆机，疏解时间为3h，经干燥后芳纶浆粕的比表面积为6.5M2/g，平均长度为2.0mm，对数比浓粘度为5.1。

Claims (2)

1、一种芳纶浆粕的制造方法，其特征在于该方法是利用芳纶边角料为原料生产芳纶浆粕的制造方法，具体步骤是：用机械切割机把芳纶边角料切断，使单纤维的平均长度分布为0.1～10.0mm，分散在水中成为0.1％～5.0％浓度的悬浮液，浆液再通过单盘磨机叩解帚化，叩解时间为30～1800s，再加入到槽式打浆机中，打浆时间为0.5～5.0小时，从而得到芳纶浆粕。
2、根据权利要求1所述的一种芳纶浆粕的制造方法，其特征在于其中所述的用机械切割机切断芳纶边角料的方法是把杂乱的芳纶边角料按一定形状5～500mm宽、30～500cm长整理归类，用剪刀成2～200mm宽、30～500cm长的布条，用机械切断机，切成特定长度为0.5～10.0mm的短切纤维。
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