聚芳基酰胺纤维的分散体和聚芳基酰胺片材制造技术

本发明专利技术公开了一种通过利用ｐＨ高于１０的水来制备含水聚芳基酰胺分散体以及具有改进均匀度的聚芳基酰胺片材的方法。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术背景本专利
本专利技术涉及各种片材及制板(sheetmaking)的方法，特别是涉及用于制备具有聚芳基酰胺纤维的片材的方法。我们发现，通过控制制板中所用的纤维分散体的pH可以改进这些方法的片材产品的各种特性。先有技术的描述1993年8月31日授权的由Kaliski申请的美国专利第5,240,561号公开了采用造纸过程中现场合成的微粒凝胶接合剂可从酸性或碱性配料中的天然或合成纸浆中制备纸。1975年4月29日授权的由Pattison申请的美国专利第3,880,710号公开了一种用于在pH高于5.5、通常为7.3-8.0下制备的所谓碱性纸中的湿加强树脂。1986年4月16日公开的由Garduno申请的欧洲专利申请第178,033号公开了采用碱土金属氧化物和氢氧化物并在pH至少为7-在其实施例中最高为7.8下制备的一种纤维素纸。1985年2月23日出版的USSR Certificate of Anthorship公开了一种在pH为7-9.5下采用聚丙烯酰胺和一种阳离子物质生产纸的方法。本专利技术概要本专利技术涉及一种用于制备具有聚芳基酰胺纤维的片材的方法，它包括以下步骤a)搅拌包含聚芳基酰胺纤维和水的混合物，其中聚芳基酰胺纤维的浓度为总分散体的0.001-5％(重量)，水的pH高于10以便均匀分散该聚芳基酰胺纤维；和b)通过一种多孔载体将水从分散体中除去以生成一种具有聚芳基酰胺纤维的湿铺片材(laidsheet)。本专利技术也涉及聚芳基酰胺纤维于pH高于10的水中的分散体以及一种用于制备这种分散体的方法。本专利技术详述生产各种表现出提高的厚度均匀度以及不透明性均匀度的聚芳基酰胺片材一直是本领域技术人员努力的目标。我们知道，在传统的各种制板条件下，用于生产聚芳基酰胺片材的聚芳基酰胺纤维(即通常我们所知的絮凝物和纸浆)很容易发生附聚现象，得到不透明性和厚度不均匀的布满污迹的片材。聚芳基酰胺纤维在含水分散体中具有生成块状物的独特倾向。然而我们发现聚芳基酰胺纤维在pH高于10的水中能形成均匀且相对完全的分散体。本专利技术的方法基于从均匀的纤维分散体中制备均匀片材的这样一个事实，并且基于发现对于聚芳基酰胺纤维而言，在pH高于10下可制备均匀度得到提高的纤维分散体。对于本专利技术方法中所用的聚芳基酰胺纤维而言，“絮凝物”指的是长度为0.5-15毫米且直径为4-50微米、优选长度为1-12毫米且直径为8-40微米的聚芳基酰胺物质的小纤维。我们发现大于约15毫米的絮凝物为分散体。小于0.5毫米的絮凝物效果欠佳且难以制备。通常通过切割聚芳基酰胺纤维的长丝来制备絮凝物，如通过述于美国专利第3,063,966号、第3,133,138号、第3,767,756号以及第3,869,430号中的方法进行制备。“纸浆”指的是具有从中增量的原纤维的聚芳基酰胺物质的小纤维，其中纤维的直径通常为4-50微米，原纤维的直径仅为微米的几分之一或几个微米，原纤维的长度为10-100。在片材生产中，纸浆上的原纤维扮演着挂钩或紧固件的重要角色以固定片材中各相邻的颗粒并为片材结构提供完整性。聚芳基酰胺纸浆可通过精制絮凝物或直接从美国专利第5,202,184号和第5,532,059号所公开的各种成分进行制备。也可以采用聚芳基酰胺纤维和纤条体的组合物制备片材，其中纤条体起着将纤维与其它片材组分固定在一起的粘合剂的作用。纤条体可从热塑性材料中以及从聚芳基酰胺中制备。当使用纤条体时，优选聚芳基酰胺纤条体用于实施本专利技术。纤条体不是纤维。术语“聚芳基酰胺纤条体”指的是熔点或分解点高于320℃的芳族聚酰胺的非粒子膜状颗粒。纤条体的平均长度为0.2-1毫米，其长与宽纵横比为5∶1-10∶1。其厚度大小为微米的几分之一。纤条体通常以未干燥的形式使用，并可以作为粘合剂沉积物理缠绕在片材聚芳基酰胺纤维组分周围。采用公开于美国专利第3,018,091号中类型的纤条体成型(fibridating)设备可制备本专利技术片材中的纤条体，其中将聚合物溶液在一单独步骤中进行沉淀和剪切。通常是初始絮凝物长度的直接结果，纸浆的长度通常约为0.15-10毫米。纸浆的表面积是其用于本专利技术中的一个重要特性，因为表面积是原纤维化程度的一个度量并且影响片材的孔隙度以及可用于纤维间粘合的有效面积。此处所用的纸浆的表面积为0.5-20平方米/克，而絮凝物的表面积为0.08-0.6平方米/克。由于絮凝物缺乏纸浆的原纤维化，因此采用絮凝物制备的片材在片材组分中也常包括粘合剂如纤条体。“聚芳基酰胺”指的是其中至少85％的酰胺(-CO-NH-)键直接附于两个芳族环上的聚酰胺。添加剂也可以与聚芳基酰胺一起使用，我们发现，高达10％(重量)的其它聚合材料可与聚芳基酰胺掺合，或者可以使用具有多达10％的替代聚芳基酰胺二胺的其它二胺或者多达10％的替代聚芳基酰胺二酰氯的其它二酰氯的共聚物。对-聚芳基酰胺(para-aramids)是本专利技术纤维中的主要聚合物，而聚(对苯二甲酰对苯二胺)(PPD-T)是优选的对-聚芳基酰胺。PPD-T指的是对苯二胺与对苯二酰氯进行一摩尔对一摩尔聚合得到的均聚物，以及少量其它二胺与对苯二胺进行结合所得的共聚物和少量其它二酰氯与对苯二酰氯进行结合所得的共聚物。共聚(对苯二甲酰对苯二胺/3，4′-二苯基醚对苯二甲酰胺(3，4′-diphenyl etherterephthalamide)是另一种适用于本专利技术中的对-聚芳基酰胺。间-聚芳基酰胺也是用于本专利技术纤维中的重要聚合物，而聚(间苯二甲酰间苯二胺)。MPD-I指的是间苯二胺与间苯二酰氯进行一摩尔对一摩尔聚合得到的均聚物，以及少量其它二胺与间苯二胺进行结合所得的共聚物和少量其它二酰氯与间苯二酰氯进行结合所得的共聚物。除了纤维之外，纤维片材和用于制备这种片材的纤维分散体通常还包括其它组分。这些组分包括各种添加剂，如着色剂、填料、粘合剂、摩擦改良剂等。我们发现，在通常用于片材生产中的各种条件下聚芳基酰胺纤维很难均匀分散。但我们发现当聚芳基酰胺纤维作为组分的一种被包括进去时，如果在将聚芳基酰胺纤维分散体做成湿铺片材之前的某个时候在搅拌力的作用下将其pH调节至高于10，将得到均匀度和不透明性均得到改进的片材。在pH高于10下聚芳基酰胺纤维基本上完全分散，并且我们发现一旦其分散后，分散体中的其它各种组分如滑石或硅藻土或碳黑将有助于保持或稳定该分散体。除了聚芳基酰胺纤维外，基于片材的总重量(包括聚芳基酰胺纤维及其它各种组分)计，本专利技术的分散体和片材可包括0-90％(重量)的各种添加剂或组分。因而根据本专利技术，在分散体聚芳基酰胺纤维的存在下必须将制板分散体的pH调整至10以上，尽管在将水从分散体中除去之前分散体的pH后来降低至10以下。在实施本专利技术方法中如果使用各种粘合剂材料，它们可以是任何在干燥的片材产品中有助于将所述纤维粘固在一起的物质以胶乳形式的上述聚芳基酰胺和热塑性纤条体以及橡胶和高弹体。聚芳基酰胺纤条体是优选与聚芳基酰胺絮凝物一起使用的粘合剂，而胶乳粘合剂则优选与聚芳基酰胺纸浆一起使用。基于所制备的片材的重量计，纤条体粘合剂使用的浓度通常为5-95％(重量)，而胶乳粘合剂使用的浓度通常为0.25-95％(重量)。当将胶乳用作粘合剂材料时，可将各种絮凝剂如硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从聚芳基酰胺纤维中制备片材的方法，它包括以下步骤： ａ）在搅拌力条件下建立一种包含聚芳基酰胺纤维和水的纤维分散体，其中聚芳基酰胺纤维的浓度为总分散体的０．００１－５％（重量），水的ｐＨ高于１０以便均匀分散聚芳基酰胺纤维，和 ｂ）通过一种多孔载体将水从分散体中除去以生成一种具有聚芳基酰胺纤维的湿铺片材。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：S拉马钱德兰，RA阿伦，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]