聚吡啶并双咪唑纸浆及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种包含聚吡啶并双咪唑纤维的纤维纸浆，所述纸浆具有不大于约６５０ｍｌ的加拿大标准游离度（ＣＳＦ）、０．５至５０平方米／克的比表面积、０．５至２．０ｍｍ的长度加权平均长度和大于１０％重量的平衡水分含量。本发明专利技术还提供由此纸浆制造的纸及制备纸浆的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及自粘合聚吡啶并双咪唑 (polypyridobisimidazole)纸浆及其制备方法。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 韦刃性，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，接着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咬并双咪唑纤维的 纤维纸浆，所述纸浆具有不大于约700ml的加拿大标准游离度(CSF)、 0.5至50平方米/克的比表面积、0.5至2.0mm的长度加权平均长度和 大于10%重量的平衡水分含量。在一些实施方案中，纸浆具有大于15%重量的平纟軒水分含量。在某些实施方案中，纸浆具有大于20%重量的平衡水分含量。 —些纸浆具有150-350ml的CSF。某些纸浆的比表面积为 5-8平方米/克。 一些纸浆具有0.5-1.2mm的长度加权平均长度。在某些实施方案中，紙浆的最大尺寸不大于15mm。在这 些实施方案的一些实施方案中，紙浆的最大尺寸不大于7mm。在一些实施方案中，由本文所述纸浆使用的芳族聚酰胺、 聚苯并唑，聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、丙烯酸类、纤维素、热固性、 热塑性、皮-芯或复合纤维或其混合物形成纸浆共混物。在一些实施方案中，聚吡啶并双咪唑纸浆占共混物中纸浆总量小于50%重量。本专利技术还涉及包含本文所述纸浆的纸。本专利技术还提供制备聚吡啶并双咪唑纸浆的方法，所述方法 包括(a) 合并纸浆成分，所述纸浆成分包含(1) 聚吡啶并双咪唑纤维，为纸浆成分中全部固体的10-90% 重量，并且具有不大于10cm的平均长度；和(2) 水，为全部纸浆成分的95-99%重量；(b) 将纸浆成分混合成实质均匀的浆料；(c) 将浆料磨浆，以将聚吡啶并双咪唑纤维切割并纤丝化成不规 则形状的纤丝化纤维结构；和(d) 从磨浆的浆料中除去一部分水，以制备纸浆。在一些实施方案中，纸浆成分还包括为成分中全部固体 90-10%重量的非粒状、纤维或薄膜状聚合物沉析纤维，所述聚合物沉 析纤维具有0.2-lmm的平均最大尺寸，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。在某些实施方案中，合并步骤，聚吡啶并双咪唑纤维为成 分中全部固体的25-60%重量。在一些实施方案中，在脱除步骤后，水为全部纸浆的 4-60%重量，并且纸浆具有100-700ml的加拿大标准游离度(CSF)。在一些实施方案中，磨浆步骤包括使混合浆料通过一系列 盘磨机和筛网。在某些实施方案中，聚吡啶并双咪唑纸浆具有不大于 1.3mm的长度加权平均长度。专利技术详述在一些实施方案，本专利技术涉及一种包含聚吡咬并双咪唾纤 维的纤维纸浆，所述纸浆具有不大于约700ml的加拿大标准游离度 (CSF)、 0.5至50平方米/克的比表面积、0.5至2.0mm的长度加权平 均长度和大于10%重量的平衡水分含量。本专利技术还提供包含本文所述纸浆的纸。本专利技术还提供制备聚吡啶并双咪唑纸浆的方法，所述方法 包括(a) 合并纸浆成分(1) 聚吡啶并双咪唑纤维，为纸浆成分中全部固体的10-90% 重量，并且具有不大于10cm的平均长度；和(2) 水，为全部纸浆成分的95-99%重量；(b) 将纸浆成分混合成实质均匀的浆料；(c) 将浆料磨浆，以将聚吡啶并双咪唑纤维切割并纤丝化成不规 则形状的纤丝化纤维结构；和(d) 从磨浆的浆料中除去一部分水，以制备纸浆。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)或斜网紙机。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网的薄纤维片，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。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。聚吡啶并双咪唑纤维的聚合物具有至少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(2,5-二轻基)亚苯基]制成)。PIPD纤维基于以下结构:H<formula>formula see original document page 7</formula>HO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由聚联苯并咪哇 (polybibenzimidazole)组成。聚联苯并咪唑f不是刚棒聚合物，并且与 聚吡啶并双咪唑纤维比较，其纤维具有低强度和低拉伸才莫量。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,C画pos/to1 Sc/ewce <m/rec/jwo/ogy 1999， 59, 1109; Van der Jagt和Beukers,尸o/戸r 1999， 40， 1035; Sikkema,尸o/，er 1998， 39, 5981; Klop和Lammers，尸o(ymer， 1998， 39， 5987; Hageman 等人，尸o/拜rl999， 40， 1313描述。制备刚纟奉聚吡咬并双n米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 通过千燥成分的混合物与多磷酸(PPA)溶液的反应制得。干燥成分可 包括生成吡啶并双咪唑的单体和金属粉末。制备本专利技术刚棒纤维所用 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，聚吡啶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("Vrd"或"Tlrer，或"nrer) 和比浓对数粘度("Vinh"或"Tlinh"或"Ilinh")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，所制备聚吡啶并双咪唑聚合物的特征为提供一种聚合物溶液，所述溶液在甲磺酸中在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，在甲磺酸中约0.05g/dl聚合物的浓度用于以合理时 间量测定比浓对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含聚吡啶并双咪唑纤维的纤维纸浆，所述纸浆具有　不大于约７００ｍｌ的加拿大标准游离度（ＣＳＦ），　０．５至５０平方米／克的比表面积，　０．５至２．０ｍｍ的长度加权平均长度，和　大于１０％重量的平衡水分含量。

【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：EA梅里曼，KA马尔卡希，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]