包含PIPD絮凝物的纸及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种包含１．０－１５ｍｍ长度的聚吡啶并双咪唑絮凝物的纸，其中所述纸的表观密度为０．１至０．４ｇ／ｃｍ↑［３］，纸的抗张强度（ｌｂ／ｉｎ）为至少０．００００５２Ｘ＊Ｙ，其中Ｘ为纸全部固体中聚吡啶并双咪唑的体积部分（％），Ｙ为纸的基重（ｇ／ｍ↑［２］）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请交叉引用 本申请要求2005年12月21日提交的美国申请60/753,230 的权益，其公开内容通过引用结合到本文中。专利
本专利技术涉及自粘合聚吡啶并双咪唑絮凝物、包含这种絮凝 物的纸及其制造方法。专利技术背景为了提供具有提高强度和/或热稳定性的纸，现在已经研发 出由高性能材料制造的纸。例如，芳族聚酰胺纸为一种由芳族聚酰胺 组成的合成纸。由于其具有耐热性和阻燃性、电绝缘性、韧度和柔韧 性，已经用这种纸作为电绝缘材料和飞行器蜂窝结构的基底。在这些 材料中，包含杜邦(U.S.A.)Nomex⑧纤维的纸是通过在水中混合聚(间苯 二曱酰间苯二胺)絮凝物和沉析纤维，然后使混合浆料经过造纸工艺， 随后热压光成形纤维网而制成。已知这种纸具有优良的电绝缘性能和 强度及韧度，甚至在高温保持高性能。但仍然需要具有改善性能的高性能纸。专利技术概述在一些方面，本专利技术涉及一种包含聚吡啶并双咪唑絮凝物 的纸，所述絮凝物具有1.0-15mm长度，其中所述纸的表观密度为0.1 至0.4g/cm3，纸的抗张强度(N/cm)为至少0.000052X*Y,其中X为纸 全部固体中聚吡啶并双咪唑的体积部分(0/0)， y为纸的基重(g/m2)。在一些实施方案中，纸还包含粘合剂物质。适合的粘合剂物质包括非粒状、纤维或薄膜状聚合物沉析纤维。在某些实施方案中，沉析纤维具有0.2-lmm的平均最大尺 寸。在一些实施方案中，沉析纤维具有5:1至10:1的最大尺寸与最小 尺寸之比。在一些实施方案中，沉析纤维具有不大于2微米的厚度。 —些聚合物沉析纤维为聚间芳酰胺沉析纤维。在一些实施方案中，粘合剂物质以纸的10-90%重量存在。 —些纸还包含纸浆。本专利技术还提供制造聚吡啶并双咪唑纸的方法，所述方法包 括以下步骤合并聚吡咬并双咪唑絮凝物、水和任选的其他成分，以形成分散体；将分散体混合成浆料；除去至少一部分水，以得到湿纸组合物；并且 将湿纸组合物干燥。在一些实施方案中，所述方法包括通过在方法中的某点压光或压缩使纸组合物致密的附加步骤。在某些实施方案中，纸具有0.41至1.3g/cm3的表观密度。 在一些实施方案中，制造聚吡啶并双咪唑纸的方法包括以下步骤合并基于絮凝物和粘合剂物质总重量5-65重量份PIPD絮凝物和 35-95重量份粘合剂物质，以形成分散体； 将分散体混合成浆料；除去至少一部分水，以得到湿纸组合物；并且 将湿纸組合物干燥。在一些实施方案中，所述方法包括在或高于粘合剂物质的 玻璃化转变温度热处理纸组合物的附加步骤。在一些实施方案中，在 —些方法包括通过在方法中的某点压光或压缩使纸组合物致密的附加步骤。在某些方法中，粘合剂物质包含具有0.2-lmm平均最大尺 寸的非粒状、纤维或薄膜状聚间芳酰胺沉析纤维。在一些方法中，聚间芳酰胺沉析纤维具有5:1至10:1的最 大尺寸与最小尺寸之比，和不大于2微米的厚度。专利技术详述在一些实施方案中，本专利技术涉及一种包含1.0-15mm长度 的聚吡啶并双咪唑絮凝物的纸，其中所述纸的表观密度为0.1至 0.4g/cm3,纸的抗张强度(lb/in)为至少0.000052X*Y，其中X为纸全部 固体中聚吡啶并双咪唑的体积部分(％)， Y为纸的基重(g/m2)。按照本专利技术意图，"纸"为可在造纸机上生产的平纸片，如 长网造纸机(Fourdrenier)或斜网纸机。在优选的实施方案中，这些纸片 一般为包含无规取向短纤维的薄纤维片，所述短纤维由水悬浮体铺 设，并通过其自身的化学作用、摩擦、缠结、粘合剂或其组合结合在 一起。纸的基重可以为约10至约700g/m2,厚度可以为约0.015 至约2mm。本专利技术的絮凝物是指短段纤维，比切段纤维要短。絮凝物 的长度为约0.5至约15mm，直径为4至50微米，优选长度为1至 12mm，直径为8至40微米。小于约lmm的絮凝物不能显著增加其 中使用此絮凝物的材料的强度。大于约15mm的絮凝物或纤维通常不 能充分发挥作用，因为单独的纤维可能缠结，并且不能充分均匀地遍 布材料或浆料分布。絮凝物一般通过用常规纤维切割设备将连续初生 丝或丝束切割成特定长度的段来制备。这种切割一般没有显著或任何 纤维纤丝化。本专利技术利用聚吡啶并双咪唑纤维。这种纤维由高强度的刚 棒聚合物制成。这种纤维的聚吡啶并双咪唑聚合物具有至少20dl/g或至少25dl/g或至少28dl/g的比浓对数粘度。此纤维包括PIPD纤维(也 被称为M5⑧纤维，由聚吡啶亚基-l,4(2,5-二 羟基)亚苯基]制成)。PIPD纤维基于以下结构<formula>formula see original document page 7</formula>聚吡啶并双咪唑纤维与熟知的市售PBI纤维或聚苯并咪 唑纤维的区别在于聚苯并咪唑纤维为聚联苯并咪唑 (polybibenzimidazole)。聚联苯并咪唑纤维不是刚棒聚合物，并且与聚 吡啶并双咪唑比较，具有低纤维强度和低拉伸模量。已报告PIPD纤维能够具有约310GPa(2100克/旦尼尔)的 平均模量和最多约5.8GPa(39.6克/旦尼尔)的平均韧度。这些纤维已由 Brew等人，Compos7'to Sc,ewce awd rec/^o/ogy 1999, 59, 1109; Van der Jagt和Beukers, Po(ywer 1999， 40， 1035; Sikkema,尸o(ywer 1998， 39， 5981; Klop和Lammers，尸o(ymer 1998, 39, 5987; Hageman 等人，尸o/ymer1999， 40， 1313描述。制备刚棒聚吡啶并双咪唑聚合物的一种方法详细公开于 授予Sikkema等人的美国专利5,674,969。聚吡啶并双咪唑聚合物可通 过干燥成分的混合物与多磷酸(PPA)溶液的反应制得。干燥成分可包 含生成吡啶并双咪唑的单体和金属粉末。用于制备本专利技术纤维结构所 用刚棒纤维的聚吡啶并双咪唑聚合物应具有至少25个且优选至少100 个重复单元。按照本专利技术意图，聚吡咬并双咪唑聚合物的相对分子量适 合由以下方法表征，用适合溶剂(如甲磺酸)将聚合物产物稀释到 0.05g/dl聚合物浓度，并且在30。C测定一个或多个稀溶液粘度值。本 专利技术的聚吡啶并双咪唑聚合物的分子量发展适合由一个或多个稀溶液粘度测定监测并且与其相关。因此，相对粘度("V^，或"TVd"或"Ilrei")和比浓对数粘度("Vmh"或"Tlmh"或"n她")的稀溶液测定一般用于监测 聚合物分子量。稀聚合物溶液的相对粘度和比浓对数粘度根据以下表 达式关联vinh=/"(vrel)/c,其中/ 为自然对数函数，C为聚合物溶液的浓度。V^为聚合物溶液粘度与无聚合物的溶剂的粘度的无单位比值，因此，Vinh用浓度倒数的单位表示， 一般被表示为分升/克("dl/g")。因此，在本专利技术的某些方面，所制备聚吡啶并咪唑聚合物的特征为提供一种聚合物溶液，所述溶液在曱磺酸中在0.05g/dl的聚合物浓度在30°C具有至少约 20dl/g的比浓对数粘度。由于由本专利技术得到的较高分子量聚合物得到 粘性聚合物溶液，因此，在曱磺酸中约0.05g/dl聚合物的浓度用于以 合理时间量测定比浓对数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含聚吡啶并双咪唑絮凝物的纸，所述絮凝物具有１．０－１５ｍｍ长度，其中　纸的表观密度为０．１至０．４ｇ／ｃｍ↑［３］，并且　以Ｎ／ｃｍ表示的纸的抗张强度为至少０．００００５２Ｘ＊Ｙ，　其中Ｘ为纸全部固体中聚吡啶并双咪唑的体积部分，以％表示，Ｙ为纸的基重，以ｇ／ｍ↑［２］表示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MR列维特，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]