PPTA凝胶粒、对位芳纶纸及制备方法技术

本发明专利技术涉及PPTA凝胶粒、对位芳纶纸及制备方法。本发明专利技术的PPTA凝胶粒包含PPTA纳米网络结构和存在于所述PPTA纳米网络结构孔道中的溶剂，所述PPTA凝胶粒的固含量为0.8～3wt％，所述PPTA纳米网络结构中的PPTA的平均聚合度为30～50。本发明专利技术原料成本低廉，制备工艺简单，且对设备要求较低，有利于工业化生产。有利于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
PPTA凝胶粒、对位芳纶纸及制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，特别涉及一种由PPTA凝胶粒生产对位芳纶纸的制备方法。

技术介绍

[0002]由于聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)聚合物具有优异的热性能、化学稳定性、电绝缘性能等，被广泛地应用于国防军工、航空航天等领域，也是制备高性能纤维纸的一种理想材料。然而，由于PPTA分子链规整度高、刚性较强、分子链间强烈的氢键作用，导致高分子量PPTA表现出“不溶不熔”的特性，难以通过传统“短纤/沉析纤维”抄纸、热压的方法制备具有优异热性能、电绝缘性能、抗撕裂强度的对位芳纶纸，极大地限制了对位芳纶纸的工业化生产及实际应用。
[0003]中国专利技术专利文献CN106567274A公开了一种用对位芳纶纳米纤维制备芳纶纸的方法。所述方法是将对位芳纶纳米纤维分散液调配到合适浓度后，上网成型成湿纸张，然后压榨、干燥、高温压光成型。由于对位芳纶纳米纤维直径非常小，由其制备出的对位芳纶纸纸张均匀、性能稳定、电击穿强度较高。但该方法制得对位芳纶纸结构单一，仅由对位芳纶纳米纤维组成，纸张纵向整体刚性较差，抗撕裂强度极低(570mN
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1100mN)，难以满足蜂窝芯材领域对材料的需求。
[0004]中国专利技术专利文献CN109736138A公开了一种高介电对位芳纶纸及其制备方法，所述方法中将对位芳纶短切纤维、对位芳纶浆粕和对位芳纶纳米纤维混合，得到混合浆；将所述混合浆依次进行上网成型、压榨、干燥和压光成型，得到高介电对位芳纶纸。该方法通过添加对位芳纶纳米纤维，增强纤维间的缠结，在一定程度上提高了对位芳纶纸的力学性能。但该方法仍受PPTA聚合物“不溶不熔”特性的影响，纸张内部各相间仅靠物理缠结增强其力学性能，制得的对位芳纶纸的抗撕裂强度非常低(630mN～1000mN)，难以制备高性能对位芳纶纸。
[0005]因此，本领域需要综合性能优异、特别是抗撕裂强度高的对位芳纶纸，以及工艺简单、成本低的对位芳纶纸制备方法。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供PPTA凝胶粒、由PPTA凝胶粒生产的对位芳纶纸及制备方法，克服现有对位芳纶纸生产工艺复杂、成本较高、刚性较低、抗撕裂强度较差等缺陷。
[0007]具体而言，本专利技术提供一种PPTA凝胶粒，所述PPTA凝胶粒包含PPTA纳米网络结构和存在于所述PPTA纳米网络结构孔道中的溶剂，所述PPTA凝胶粒的固含量为0.8～3wt％，所述PPTA纳米网络结构中的PPTA的平均聚合度为30～50。
[0008]在一个或多个实施方案中，所述PPTA凝胶粒的固含量为1～2.5wt％。
[0009]在一个或多个实施方案中，所述PPTA纳米网络结构中的PPTA的平均聚合度为35～
45。
[0010]在一个或多个实施方案中，所述PPTA凝胶粒的直径为0.4～2mm。
[0011]在一个或多个实施方案中，所述PPTA纳米网络结构的平均孔径为100
‑
800nm。
[0012]在一个或多个实施方案中，所述PPTA纳米网络结构中的PPTA的比浓对数粘度为1.6～2.4dL/g。
[0013]在一个或多个实施方案中，所述PPTA纳米网络结构中的PPTA所含的对苯二甲酰结构单元和对苯二胺结构单元的摩尔比为1:1.05～1:1.09。
[0014]在一个或多个实施方案中，所述溶剂选自N
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甲基吡咯烷酮、N
‑
乙基吡咯烷酮和N,N
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二甲基乙酰胺中的一种或多种。
[0015]在一个或多个实施方案中，所述PPTA凝胶粒还包含助溶剂，所述助溶剂选自碱金属氯化物和碱土金属氯化物的一种或多种。
[0016]本专利技术还提供制备本专利技术任一实施方案所述的PPTA凝胶粒的方法，其特征在于，所述方法包括：
[0017](1)提供含PPTA和溶剂的PPTA溶液，所述PPTA溶液的固含量为0.8～3wt％，所述PPTA溶液中的PPTA的平均聚合度为30～50；
[0018](2)将步骤(1)中的PPTA溶液以液珠状喷射入空气中，得到表面呈微凝胶状态的PPTA液珠，经过热处理，得到所述PPTA凝胶粒。
[0019]在一个或多个实施方案中，步骤(1)中，所述PPTA溶液的固含量为1～2.5wt％。
[0020]在一个或多个实施方案中，步骤(1)中，所述PPTA溶液中的PPTA的平均聚合度为35～45。
[0021]在一个或多个实施方案中，步骤(1)中，所述PPTA溶液中的PPTA的比浓对数粘度为1.6～2.4dL/g。
[0022]在一个或多个实施方案中，步骤(1)中，所述PPTA溶液中的PPTA所含的对苯二甲酰结构单元和对苯二胺结构单元的摩尔比为1:1.05～1:1.09。
[0023]在一个或多个实施方案中，步骤(1)中，所述PPTA溶液中的溶剂选自N
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甲基吡咯烷酮、N
‑
乙基吡咯烷酮和N,N
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二甲基乙酰胺中的一种或多种。
[0024]在一个或多个实施方案中，步骤(1)中，所述PPTA溶液还包含助溶剂，所述助溶剂选自碱金属氯化物和碱土金属氯化物的一种或多种。
[0025]在一个或多个实施方案中，步骤(2)中，所述空气的相对湿度为60％～100％。
[0026]在一个或多个实施方案中，步骤(2)中，热处理的温度为60～100℃。
[0027]在一个或多个实施方案中，步骤(2)中，热处理的时间为1～5小时。
[0028]在一个或多个实施方案中，步骤(1)中的PPTA溶液采用如下方法制备得到：在助溶剂的存在下，使对苯二胺和对苯二甲酰氯在溶剂中于
‑
15～
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5℃下反应形成PPTA，经过稀释，得到所述PPTA溶液。
[0029]在一个或多个实施方案中，制备PPTA溶液的反应体系中，对苯二甲酰氯的摩尔浓度为0.2～1mol/L，例如0.3～0.5mol/L。
[0030]在一个或多个实施方案中，制备PPTA溶液的反应体系中，对苯二甲酰氯和对苯二胺的摩尔比为1:1.05～1:1.09。
[0031]在一个或多个实施方案中，制备PPTA溶液的反应体系中，助溶剂和溶剂的质量比
为5:95～10:90。
[0032]在一个或多个实施方案中，制备PPTA溶液的反应体系中，所述溶剂选自N
‑
甲基吡咯烷酮、N
‑
乙基吡咯烷酮和N,N
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二甲基乙酰胺中的一种或多种。
[0033]在一个或多个实施方案中，制备PPTA溶液的反应体系中，所述助溶剂选自碱金属氯化物和碱土金属氯化物中的一种或多种。
[0034]本专利技术还提供一种制备对位芳纶纸的方法，其特征在于，所述方法包括：将PPTA短切纤维与本文任一实施方案所述的PPTA凝胶粒均匀混合，经热压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PPTA凝胶粒，其特征在于，所述PPTA凝胶粒包含PPTA纳米网络结构和存在于所述PPTA纳米网络结构孔道中的溶剂，所述PPTA凝胶粒的固含量为0.8～3wt％，所述PPTA纳米网络结构中的PPTA的平均聚合度为30～50。2.如权利要求1所述的PPTA凝胶粒，其特征在于，所述PPTA凝胶粒具有以下一项或多项特征：所述PPTA凝胶粒的固含量为1～2.5wt％；所述PPTA纳米网络结构中的PPTA的平均聚合度为35～45；所述PPTA凝胶粒的直径为0.4～2mm；所述PPTA纳米网络结构的平均孔径为100
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800nm；所述PPTA纳米网络结构中的PPTA的比浓对数粘度为1.6～2.4dL/g；所述PPTA纳米网络结构中的PPTA所含的对苯二甲酰结构单元和对苯二胺结构单元的摩尔比为1:1.05～1:1.09；所述溶剂选自N
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甲基吡咯烷酮、N
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乙基吡咯烷酮和N,N
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二甲基乙酰胺中的一种或多种；所述PPTA凝胶粒还包含助溶剂，所述助溶剂选自碱金属氯化物和碱土金属氯化物的一种或多种。3.制备权利要求1或2所述的PPTA凝胶粒的方法，其特征在于，所述方法包括：(1)提供含PPTA和溶剂的PPTA溶液，所述PPTA溶液的固含量为0.8～3wt％，所述PPTA溶液中的PPTA的平均聚合度为30～50；(2)将步骤(1)中的PPTA溶液以液珠状喷射入空气中，得到表面呈微凝胶状态的PPTA液珠，经过热处理，得到所述PPTA凝胶粒。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下一项或多项特征：步骤(1)中，所述PPTA溶液的固含量为1～2.5wt％；步骤(1)中，所述PPTA溶液中的PPTA的平均聚合度为35～45；步骤(1)中，所述PPTA溶液中的PPTA的比浓对数粘度为1.6～2.4dL/g；步骤(1)中，所述PPTA溶液中的PPTA所含的对苯二甲酰结构单元和对苯二胺结构单元的摩尔比为1:1.05～1:1.09；步骤(1)中，所述PPTA溶液中的溶剂选自N
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甲基吡咯烷酮、N
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乙基吡咯烷酮和N,N
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二甲基乙酰胺中的一种或多种；步骤(1)中，所述PPTA溶液还包含助溶剂，所述助溶剂选自碱金属氯化物和碱土金属氯化物的一种或多种；步骤(2)中，所述空气的相对湿度为60％～100％；步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡祖明，张兴珂，曹煜彤，陈超，宋向阳，曹美荣，朱俊强，张立铭，房静，祁顺畅，张付玉，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：