一种抗黄变间位芳纶沉析纤维及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种抗黄变间位芳纶沉析纤维及其制备方法和应用，包括下述的步骤：在间苯二胺的溶液中逐步加入间苯二甲酰氯，再加入芳基三元酰氯，最后加入四甲基哌啶胺封端，得到间位芳纶树脂溶液；将间位芳纶树脂溶液中和后加入抗黄变剂，搅拌得到沉析树脂原液；所述抗黄变剂由氢氧化铋和硅烷偶联剂在溶剂中经研磨配置而成；将沉析树脂原液进行沉析成型、洗涤得到间位芳纶沉析纤维。本发明专利技术方法制备的沉析纤维其大分子链被四甲基哌啶胺封端，且表面粘附有氢氧化铋，与间位芳纶沉析纤维结合良好，制备的芳纶纸表面光亮，均匀致密，具有优异的抗黄变性能、抗热氧化性能以及绝缘性能。

【技术实现步骤摘要】
一种抗黄变间位芳纶沉析纤维及其制备方法和应用
本专利技术属于高分子
,涉及一种间位芳纶沉析纤维及制备方法，更确切地说涉及一种抗黄变间位芳纶沉析纤维及制备方法。
技术介绍
间位芳纶沉析纤维是制备间位芳纶纸的关键材料之一，沉析纤维呈带状结构，带形轻、薄，形态均匀，比表面积大，在湿法造纸过程中能与短切纤维相搭接，均匀分散，填补短切纤维所交织网状结构的缝隙，使芳纶纸呈现高强度的机械性能。由间位芳纶短切纤维与沉析纤维制备的原纸结构疏松，需要经过热压处理，增加纸页紧度，形成致密结构，提高纸页力学强度。但热压处理使间位芳纶纸内部形成较多封闭的气隙，在电压下，这些气隙内部电荷聚集而被击穿，导致间位芳纶纸的绝缘性能下降。间位芳纶纸热压温度高达300℃，且间位芳纶纸常用于变压器和牵引电机内，使用环境温度高。在高温热压及高温应用条件下，间位芳纶纸容易发生热氧老化，发生黄变，力学性能下降。添加抗氧剂可提高间位芳纶析纤维及芳纶纸在热压成型及高温应用环境下的抗黄变性及抗热氧老化性能，但抗氧剂的选型十分重要，一方面大部分抗氧剂在树脂原液中的分散性不好，与间位芳纶结合力不强，在洗浆环节抗氧剂流失严重。另一方面抗氧剂需具备良好的热稳定性，在间位芳纶纸热压及高温应用环境中不分解，且抗氧剂的引入不会降低间位芳纶约的绝缘性能。现有技术有在造纸过程中浆料混合时添加助剂，助剂流失量大，利用率低。也有在树脂溶液中加助剂的，但助剂是微米级无机物颗粒，在树脂中相容性太差，混合不均匀，沉降速度快，在沉析纤维洗浆及造纸过程中流失严重，利用效率极低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种抗黄变间位芳纶沉析纤维及其制备方法，以提高抗黄变性能、抗热氧化性能。本专利技术人经过研究发现，解决上述问题的关键在于：选择一种或多种稳定、可靠的抗黄变剂，以适当的方式添加，使之在沉析纤维表面有良好的附着效果，或者通过化学键接在间位芳纶大分子链上。如此能充分、持续发挥抗黄变、抗热氧老化的作用，且助剂的添加不影响间位芳纶纸的绝缘性能。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种抗黄变间位芳纶沉析纤维的制备方法，包括下述的步骤：S1.在间苯二胺的溶液中逐步加入间苯二甲酰氯，再加入芳基三元酰氯，最后加入四甲基哌啶胺封端，得到间位芳纶树脂溶液；S2.将S1得到的间位芳纶树脂溶液中和后加入抗黄变剂，搅拌得到沉析树脂原液；所述抗黄变剂由氢氧化铋和硅烷偶联剂在溶剂中经研磨配置而成；S3.将S2得到的沉析树脂原液进行沉析成型、洗涤得到间位芳纶沉析纤维。进一步的，所述芳基三元酰氯为1,3,5-苯三甲酰氯，其摩尔量为间苯二胺的1％～2％。进一步的，所述四甲基哌啶胺与1,3,5-苯三甲酰氯摩尔比为1～2。进一步的，所述抗黄变剂按氢氧化铋为间位芳纶树脂质量的1％～10％添加。进一步的，所述硅烷偶联剂选自KH-550、KH-540、KH-551、KH-901或KH-791的一种或几种。进一步的，所述抗黄变剂中硅烷偶联剂质量是氢氧化铋的0.1～3％。进一步的，所述研磨后氢氧化铋粒径为0.1～10μm。进一步的，所述沉析成型采用的沉析剂包括DMAc、水和氯化钙，三者质量比为20～50：50～80：1。本专利技术提供的一种抗黄变间位芳纶沉析纤维,采用所述的方法制备而成。本专利技术提供的一种所述抗黄变间位芳纶沉析纤维的应用，将所述间位芳纶沉析纤维与短切纤维抄纸后热压得到纸张。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术选用四甲基哌啶胺作为封端剂，通过芳基三元酰氯——1,3,5-苯三甲酰氯将更多的四甲基哌啶胺分子键接到间位芳纶分子链末端。同时，氢氧化铋在硅烷偶联剂的作用下与间位芳纶沉析纤维有良好的结合作用，在洗浆及造纸过程中不会大量流失，提高了氢氧化铋的有效使用率。四甲基哌啶胺分子与氢氧化铋在间位芳纶纸成型及使用过程中共同发挥抗黄变作用。四甲基哌啶胺替代伯胺，本就降低了间位芳纶大分子链上的致黄因子，同时四甲基哌啶胺能抑制未端氨基光氧化致黄的过程。在间位芳纶纸热压过程中，沉析纤维上附着的氢氧化铋在高温下分解成氧化铋和水，分解过程吸收热量，缓解纸页局部过热导致的黄变，同时水在热压过程中对间位芳纶纸起到热塑化作用，使纸张均匀致密。氧化铋呈淡黄色，但在空气中极易吸水再变成白色的氢氧化铋，氢氧化铋使芳纶纸表面光滑而有光泽。铋是抗磁性金属，具有低的热导率和高的稳定性，氢氧化铋的引入，提高了间位芳纶纸的电容率，提高其击穿电压，使其绝缘性能得提升。因此，本专利技术方法制备的沉析纤维其大分子链被四甲基哌啶胺封端，且表面粘附有氢氧化铋，与间位芳纶沉析纤维结合良好，制备的芳纶纸表面光亮，均匀致密，具有优异的抗黄变性能、抗热氧化性能以及绝缘性能。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下文将结合较佳的实施例对本专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。本专利技术一个具体实施方式的间位芳纶沉析纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)抗黄变添加剂的制备：将氢氧化铋、DMAc(二甲基乙酰胺)、硅烷偶联剂配制成悬浊液，用纳米沙磨机将悬浊液进行研磨后作为抗黄变剂备用。优选的，DMAc是氢氧化铋质量的10～30倍，更优选20～25倍。硅烷偶联剂选择KH-550、KH-540、KH-551、KH-901、KH-791的一种或几种，更优选KH-550、KH-540、KH-551的一种或几种。硅烷偶联剂是氢氧化铋质量的0.1～3％，更优选1～2.5％，更优选1.8～2.2％。研磨后氢氧化铋粒径为0.1～10μm，更优选0.5～2μm。沉析纤维的平均宽度有30～50μm，如果氢氧化铋粒径太大，氢氧化铋在沉析纤维表面的吸附或被包覆的效果差，助剂保留率低；如果粒径太小，表面能高，与树脂的相容性也差，综合考虑0.5～2μm是最合适的粒径。如果不使用偶联剂，添加的氢氧化铋在成型、水洗、抄纸过程中流失太多，最终保留率仅50～60％，而引入硅烷偶联剂后，助剂保留率可高达75％以上，优选85％以上。(2)沉析树脂原液的制备：将amol间苯二胺溶解在DMAc中，逐步加入bmol间苯二甲酰氯，再加入cmol1,3,5-苯三甲酰氯，最后补加dmol四甲基哌啶胺，得到间位芳纶树脂溶液，用DMAc稀释后用碱金属氢氧化物中和，再加入抗黄变剂，高速搅拌，均匀分散，得到沉析树脂原液。优选的，b+c＝a，b:a＝0.98～0.99，d:c＝1～2。树脂比浓对数粘度控制在1.5～2.5，将聚合得到的间位芳纶树脂溶液用DMAc稀释到运动粘度为1000mpa·s～2000m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗黄变间位芳纶沉析纤维的制备方法，其特征在于，包括下述的步骤：/nS1.在间苯二胺的溶液中逐步加入间苯二甲酰氯，再加入芳基三元酰氯，最后加入四甲基哌啶胺封端，得到间位芳纶树脂溶液；/nS2.将S1得到的间位芳纶树脂溶液中和后加入抗黄变剂，搅拌得到沉析树脂原液；所述抗黄变剂由氢氧化铋和硅烷偶联剂在溶剂中经研磨配置而成；/nS3.将S2得到的沉析树脂原液进行沉析成型、洗涤得到间位芳纶沉析纤维。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗黄变间位芳纶沉析纤维的制备方法，其特征在于，包括下述的步骤：
S1.在间苯二胺的溶液中逐步加入间苯二甲酰氯，再加入芳基三元酰氯，最后加入四甲基哌啶胺封端，得到间位芳纶树脂溶液；
S2.将S1得到的间位芳纶树脂溶液中和后加入抗黄变剂，搅拌得到沉析树脂原液；所述抗黄变剂由氢氧化铋和硅烷偶联剂在溶剂中经研磨配置而成；
S3.将S2得到的沉析树脂原液进行沉析成型、洗涤得到间位芳纶沉析纤维。


2.根据权利要求1所述的抗黄变间位芳纶沉析纤维的制备方法，其特征在于，所述芳基三元酰氯为1,3,5-苯三甲酰氯，其摩尔量为间苯二胺的1％～2％。


3.根据权利要求2所述的抗黄变间位芳纶沉析纤维的制备方法，其特征在于，所述四甲基哌啶胺与1,3,5-苯三甲酰氯摩尔比为1～2。


4.根据权利要求1～3任一项所述的抗黄变间位芳纶沉析纤维的制备方法，其特征在于，所述抗黄变剂按氢氧化铋为间位芳纶树脂质量的1％～10％添加。


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【专利技术属性】
技术研发人员：刘含茂，曹凯凯，伍威，易勇，曹卓，李忠良，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43