本发明专利技术公开了一种添加表面活性剂制备蓬松对位芳纶浆粕的方法，包括以对位芳纶短切纤维或/和对位芳纶废丝短切纤维为原料，采用打浆机直接打浆或用磨浆机磨浆处理制备芳纶浆粕，其中：在所述打浆或磨浆的后期，向浆料中添加浆料质量0.5～20％的表面活性剂并混合反应1～30min，浆料脱水后干燥，直接得到纤维松散堆积密度小于50kg/m3的性能优良、超蓬松、柔软、易分散、具有良好的界面结合性能和加工性能的对位芳纶浆粕。本发明专利技术具有减少操作步骤和设备投资，提高生产效率，降低能耗和粉尘污染的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种制备蓬松对位芳纶浆柏的方法。
技术介绍
对位芳纶(PPTA)是一种具有高强度高模量和耐热性的高分子纤维，20世纪60年代由美国杜邦公司专利技术并投入产业化。对位芳纶浆柏(PPTA-Pulp)是近30年来新开发的PPTA纤维差别化产品，它是20世纪80年代初美国杜邦公司首先开发出的一种高度分散性的原纤化的PPTA产品，它在保留了 PPTA纤维优良机械性能的同时，具有更强的复合效果。作为石棉替代品广泛应用于无石棉摩擦材料、密封材料、增强塑料以及高性能工程纸(纸蜂窝结构材料)等高科技产业领域。 目前国内市场上出售的对位芳纶浆柏的生产方法之一是采用芳纶聚合物液晶纺丝成形的对位芳纶纤维丝束或者芳纶废丝纤维为原料，再将其切断成短切纤维，然后采用打浆或盘磨机磨浆方法制备芳纶浆柏。经过打浆或磨浆处理后，对位芳纶短切纤维发生润胀、原纤化，产生分丝帚化，比表面积增加，同时使更多的酰胺键暴露。由于酰胺键易于形成氢键，在制备对位芳纶浆柏过程中，经过打浆的对位芳纶纤维有更多的酰胺键暴露，在脱水干燥的情况下，易于形成氢键结合，使纤维之间产生很强的结合力，干燥后的浆柏产品结块、变硬，即产生所谓的“角质化”现象，如不进行进一步的开松和解离处理，则得不到能用于摩擦材料、密封材料、增强塑料、复合材料等领域的具有蓬松、柔软、绒毛化外观和易于分散的对位芳纶浆柏产品。而且浆柏的打浆度越高，纤维的分丝帚化程度则越高，干燥脱水过程形成的氢键也越多，干燥后产品结块、硬化就越严重。为了解决这一问题，目前国内普遍采用的技术是在对位芳纶浆柏干燥后再加一段开松工序。如中国专利公开号CN101550613，报道一种无污染芳纶废料制造浆柏工艺，采用的工艺是芳纶废料经切断、叩解、研磨、脱水、干燥、开松等工序制成浆柏；中国专利公开号CN101457405，报道一种对位芳纶浆柏的制备方法及产品，其方法是对位芳纶短切纤维经盘磨机疏解、切断、帚化、脱水、干燥、开纤机疏松等工序制成浆柏；中国专利公开号CN101250771，报道一种由芳纶废料生产芳纶浆柏的方法，芳纶废料经切碎、打浆、研磨、叩解、帚化、脱水、干燥、开松等工序制成浆柏。上述专利中均在干燥工序后采用了开松工序来制备对位芳纶浆柏。开松时需要专用的开松设备，不仅增加了设备投资，而且开松过程易于产生飞花和粉尘污染等问题。目前国内有以对位芳纶短切纤维或对位芳纶废料为原料经打浆或磨浆工艺制备浆柏的文献报道(中国专利公开号CN101550613 ；CN101457405 ；CN101250771 ；CN101058895 ;纸和造纸，2008, (3) :45-47 ；3rd International symposium on emergingtechnologies of pulping and papermaking. Research progress in pulping andpapermaking,8-10 Oct.广州，2006 :570-574.),但未提到在打衆或磨衆后期添加表面活性剂。国外也有以对位芳纶纤维或对位芳纶聚合物纺丝制成的纤维为原料，经打浆或磨浆工艺制备浆柏的专利文献报道(US20070137818A1，US20050287344A1, US20050284595A1,W02002070796A1, EP392559A2, US4836507, JP08337920A)，但也未提到在打浆或磨浆后期添加非离子或含硅的阳离子表面活性剂。因此目前国内外均未见以对位芳纶短切纤维或对位芳纶废丝短切纤维为原料，在打浆或磨浆后期添加非离子型聚氧乙烯醚类或阳离子型有机硅表面活性剂，浆料脱水后干燥，不需经过开松或疏解操作直接制备蓬松对位芳纶浆柏的文献报道。对于浆柏性能的表征可以采用打浆度、比表面积、保水值、帚化率等指标，但这些指标无法对开松程度进行表征。在本专利技术中，对于对位芳纶浆柏产品的开松程度和蓬松效果，我们引入了纤维松散堆积密度(又称纤维松散系数，以下简称堆积密度)来进行评价。纤维堆积密度系指未 经压实、纤维呈松散状、自由填充于某一容器中，在刚填充完后未经振实所测得的单位体积质量。该值可以间接反映纤维的三维空间及纤维的分离程度，可以定量地表征对位芳纶浆柏的蓬松性及开松效果堆积密度越小，开松效果越好，浆柏越蓬松。目前国内市场上以进口或国产对位芳纶各类短切纤维原料制备的对位芳纟仑衆柏产品的堆积密度小于50kg/m3，如某进口摩擦材料用对位芳纶浆柏的打浆度为25° SR，水分含量为8 %，堆积密度为33. 9kg/m3 ;国内某市售对位芳纶浆柏产品的打浆度为18° SR，水分含量为7. 5%，堆积密度为44. 5kg/m3。
技术实现思路
本专利技术为了解决对位芳纶浆柏在脱水干燥过程中产生“角质化”和硬块的技术问题，提供一种添加表面活性剂制备蓬松对位芳纶浆柏的方法，该方法无需开松工序，使得制备的对位芳纶浆柏蓬松、柔软，同时可改善浆柏界面性能。该对位芳纶浆柏可用于摩擦材料、密封材料、复合材料等领域。本专利技术采用不同于一般采用机械开松设备通过开松、疏解工序来制备蓬松、柔软、分散对位芳纶浆柏的方法，而是利用表面活性剂的活性基团和疏水作用，在打浆或磨浆的后期通过添加非离子型聚氧乙烯醚类或阳离子型有机硅表面活性剂，使对位芳纶浆柏的酰胺键在干燥过程无法形成氢键，同时使疏水基团排列于纤维表面，增加纤维的平滑性，从而解决对位芳纶浆柏干燥脱水过程中的结块、硬化问题，浆料经脱水干燥后无需开松处理即可直接制备得到蓬松、柔软、完全无结块的对位芳纶浆柏产品。本专利技术的目的可以通过以下措施达到一种添加表面活性剂制备蓬松对位芳纶浆柏的方法，包括以对位芳纶短切纤维或/和对位芳纶废丝短切纤维为原料，采用打浆机直接打浆或用磨浆机磨浆处理制备芳纶浆柏，其中在所述打浆或磨浆的后期，向浆料中添加浆料质量O. 5 20%的表面活性剂并混合反应I 30min，浆料脱水后干燥(干燥后不需经过开松或疏解操作)，直接得到堆积密度小于50kg/m3的超蓬松、柔软并易分散的对位芳纶浆柏。本专利技术中打浆或磨浆的打浆度控制在15 45° SR。本专利技术所指的打浆或磨浆的后期是指打浆或磨浆的打浆度至要求的15 45° SR时。 向浆料中添加表面活性剂后，将打浆机的刀位调至疏解位置，利用打浆机的疏解及混合作用使表面活性剂与浆料混合均匀并反应作用完全。其中表面活性剂的加入量是浆料质量的O. 50 20%，优选I 10%，加入后的反应时间是I 30min。本专利技术的表面活性剂优选为非离子型聚氧乙烯醚类或阳离子型有机硅表面活性齐U，而其他表面活性剂难以达到本专利技术的效果。其中非离子型聚氧乙烯醚类表面活性剂的亲油基选自高级脂肪醇、异构醇、烷基酚或多元醇酯中的一种或几种，其亲水基是环氧乙烯基；非离子型聚氧乙烯醚类表面活性剂优选为脂肪醇聚氧乙烯醚。其中阳离子型有机硅表面活性剂为含硅季铵盐的阳离子型有机硅表面活性剂，其结构如下权利要求1.一种添加表面活性剂制备蓬松对位芳纶浆柏的方法，包括以对位芳纶短切纤维或/和对位芳纶废丝短切纤维为原料，采用打浆机直接打浆或用磨浆机磨浆处理制备芳纶浆柏，其特征在于在所述打浆或磨浆的后期，向浆料中添加浆料质量O. 5 20%的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种添加表面活性剂制备蓬松对位芳纶浆粕的方法，包括以对位芳纶短切纤维或/和对位芳纶废丝短切纤维为原料，采用打浆机直接打浆或用磨浆机磨浆处理制备芳纶浆粕，其特征在于：在所述打浆或磨浆的后期，向浆料中添加浆料质量0.5～20％的表面活性剂并混合反应1～30min，浆料脱水后干燥，直接得到纤维松散堆积密度小于50kg/m3的对位芳纶浆粕。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏家瑞，唐爱民，贾超锋，王芳，孙智华，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石化仪征化纤股份有限公司，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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