包含p-POD短切纤维的纤维纸及其制备方法技术

本发明专利技术涉及包含p-POD短切纤维的纤维纸，制备所述纤维纸的方法，以及所述纤维纸的用途，例如，用于制造绝缘材料、结构材料或电子元器件。

【技术实现步骤摘要】
包含p-POD短切纤维的纤维纸及其制备方法
本专利技术涉及包含p-POD短切纤维的纤维纸，制备所述纤维纸的方法，以及所述纤维纸的用途，例如，用于制造绝缘材料、结构材料或电子元器件。
技术介绍
由各种高性能合成纤维制备得到的纤维纸可以用于制造绝缘材料、结构材料和电子元器件等，在电力电子、航空航天和交通等领域得到广泛的应用。其中，用于制造绝缘材料的纤维纸需要具备良好的耐温性能，以满足机电产品在高温下使用的需要。绝缘材料耐温等级的提高，可大大提高机电产品承受过热和超负荷的能力，可提高其防护等级、安全性和可靠性，同时提高效率和功率。目前，市场中广泛用于高温绝缘材料的芳纶纸，其耐温等级只有200-220℃，在更高温度下寿命较短，并不能适应现有电气技术的发展趋势。芳族聚噁二唑(aromaticpolyoxadiazole)是一类耐高温芳杂环高分子，其分子链中芳香基团和噁二唑环交替排列。芳族聚噁二唑纤维主要包括对位聚苯噁二唑(p-POD)纤维和间位聚苯噁二唑(m-POD)纤维。二者的热分解温度均可达500℃以上，高于间位芳纶、芳砜纶等耐高温纤维。另一方面，其在高温下的长期使用过程中，线密度基本不发生变化，高温下的尺寸稳定性优于目前广泛使用的间位芳纶、聚苯硫醚、芳砜纶等耐高温纤维。然而，现有技术中尚未有适合工业化生产的包含芳族聚噁二唑的纤维纸的制备方法，以提供耐温性能优良的纤维纸。
技术实现思路
在本专利技术中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。并且，本文中所涉及的操作步骤均为相应领域内广泛使用的常规步骤。同时，为了更好地理解本专利技术，下面提供相关术语的定义和解释。如本文中使用的，“芳族聚噁二唑”为一种聚合物，其具有芳香基团和噁二唑基团(如式(a)所示)交替排列的分子结构，所述芳香基团包括但不限于：单环芳基，例如：1,4-亚苯基、1,3-亚苯基；稠环芳基，例如：亚萘基、亚蒽基；联芳基，例如：联苯撑、联萘撑；二亚苯基醚；二亚苯基乙烯。应当注意的是，芳族聚噁二唑的分子结构中，噁二唑基团可能被酰肼基团(如式(b)所示)所替代。因此，在本申请中，当提及“芳族聚噁二唑”时，其不排除分子结构中酰肼基团的存在，例如，本专利技术的包含如式(c)所示的重复单元的芳族聚噁二唑，其可能含有如式(b)所示的酰肼基团。如本文中使用的，术语“p-POD”是指对位聚苯噁二唑，其分子链中，如式(c)和式(d)所示的两种重复单元占全部重复单元的摩尔百分比不小于90％。如本文中使用的，术语“m-POD”是指间位聚苯噁二唑，其分子链中，如式(e)和式(f)所示的两种重复单元占全部重复单元的摩尔百分比不小于90％。如本文中使用的，术语“含有p-POD的溶液”与“p-POD溶液”具有同样的含义，并可互换使用。如本文中使用的，术语“纤维”可与“长丝”互换使用，是指长度与宽度之比高的、相对柔韧的、宏观上均匀的物体，所述宽度是指垂直于其长度的横截面的宽度。纤维的横截面可以是任何形状，但通常是近似圆形的。纺丝到卷装线轴上的纤维称为连续纤维。被切成短长度的纤维称为短切纤维，此过程中纤维的性能不发生变化。被切成甚至更小的长度的纤维称为短绒。纱线、复丝或丝束包括多根纤维。纱线可被缠结和/或合股。如本文中使用的，术语“沉析纤维”又被称为“纤条体”，是指由薄膜状或不规则纤维状的细小颗粒构成的极其细分的聚合物产物。基本上存在两类沉析纤维：薄膜状沉析纤维和纤维状或丝状沉析纤维。薄膜状沉析纤维基本上是二维颗粒，所述颗粒具有约0.1-10mm的长度和0.1-50μm的厚度，优选地，其长宽比为50-1000。纤维状或丝状纤条体一般具有2-3mm的长度，10-50μm的宽度和0.1-1μm的厚度。沉析纤维的制备方法包括但不限于：使聚合物溶液在液体凝固浴中流动，所述液体凝固浴与所述溶液的溶剂相溶或不相溶。所述溶液在聚合物凝固时遭受强剪切应力和湍流。如本文中使用的，术语“纤维纸”是指以天然纤维和/或合成纤维为原料，经抄造制得的片状材料。所述天然纤维包括但不限于：矿物纤维，例如石棉纤维；植物纤维，例如棉纤维、木纤维；所述合成纤维包括但不限于：无机纤维，例如碳纤维、金属纤维；有机纤维，例如粘胶纤维、腈纶纤维、涤纶纤维、芳族聚噁二唑纤维。如本文中使用的，术语“树脂”是指受热后有软化或熔融范围，软化时在外力作用下有流动倾向，常温下是固态、半固态，有时也可以是液态的有机聚合物。如本文中使用的，术语“热固性树脂”是指加热后产生化学变化，逐渐硬化成型，再受热不软化，也不能溶解的树脂，包括但不限于环氧树脂、酚醛树脂、密胺树脂、异氰酸酯树脂、聚酰亚胺树脂等。术语“热固性树脂纤维”是指由热固性树脂制得的纤维。如本文中使用的，术语“热塑性树脂”是指可反复加热软化、冷却固化的树脂，包括但不限于聚酯、聚酰胺、聚氯乙烯等。术语“热塑性树脂纤维”是指由热塑性树脂制得的纤维。如本文中使用的，术语“打浆度”也被称为“扣解度”，用于反映打浆程度，以衡量纸料脱水难易程度。如本文中使用的，术语“定量”是指已知面积的纸或纸板的质量。如本文中使用的，术语“紧度”指每立方米的纸或纸板的质量，又称表观密度。如本文中使用的，术语“抗张强度”是指在一定测试条件下，单位宽度的纸样所承受的最大作用力。如本文中使用的，术语“伸长率”是指纸样受张力至断裂时的伸长量与原长之比。如本文中使用的，术语“撕裂度”是指纸样撕裂一定长度所需的力。如本文中使用的，术语“介电强度”是指试样被击穿时,单位厚度承受的最大电压。如本文中使用的，术语“粘度”可与“黏度”互换使用，是指流体间相互阻滞流动的性质，是由于流体层之间存在着内部摩擦引起的。在一定温度下，给定流体的剪切应力除以剪切速度等于常数，此常数称为动态粘度或绝对粘度，通常简称为粘度。因此，本文中术语“粘度”既用来表示流体间相互阻滞流动的性质，又表示如上定义的用于衡量此性质的参数。如本文中使用的，术语“表观粘度”是指对于聚合物溶液等非牛顿流体，在一定温度和一定剪切速度下，在一段时间内粘度变化最小而趋于稳定得到的值。如本文中使用的，术语“特性粘度”可与“特性粘数”或“极限粘数”互换使用，是指在溶液浓度无限稀释时的比浓粘度或比浓对数粘度，其数值不随浓度而改变，在规定的浓度及溶剂中，其决定于聚合物的结构及分子量，故可用作聚合物的特征值，常用来反映同类聚合物分子量的大小。如本文中使用的，术语“发烟硫酸”是指三氧化硫的硫酸溶液，其中三氧化硫的含量为：例如5-50wt％、50-70wt％，例如5wt％、20wt％、25wt％、40wt％、50wt％等。如本文中使用的，术语“肼盐”是指肼与无机酸形成的盐，包括但不限于硫酸肼、氯化肼、硝酸肼。如本文中使用的，术语“分散性”是指纤维在水等分散介质中均匀分散为单根纤维而不发生团聚，并悬浮于分散介质中而不沉淀的性能。评价分散性一般可利用适当的透明容器对纤维悬浮液进行观察和/或拍照，直接了解纤维的分布和絮聚现象；或者使用市售仪器，例如图形识别设备及软件进行检测；也可以通过对纤维制品，例如纤维纸页的匀度、纤维分布等进行检测以评价分散性。纤维的分散性用一定质量纤维中未分散的纤维根数表示，例如100g纤维中未分散的根数。此数值越小，说明纤维的分散性越好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维纸，其包含p‑POD短切纤维和粘合剂A，任选地，还包括粘合剂B；或由p‑POD短切纤维、粘合剂A和任选的粘合剂B制得；所述粘合剂A为沉析纤维，所述粘合剂B为热固性树脂纤维和/或热塑性树脂纤维；优选地，所述p‑POD短切纤维、粘结剂A与粘结剂B的质量比为30‑70：20‑70：0‑10。

【技术特征摘要】
1.一种纤维纸，其包含p-POD短切纤维和粘合剂A，任选地，还包括粘合剂B；或由p-POD短切纤维、粘合剂A和任选的粘合剂B制得；所述粘合剂A为m-POD沉析纤维，所述粘合剂B为热固性树脂纤维和/或热塑性树脂纤维。2.权利要求1的纤维纸，所述p-POD短切纤维、粘合剂A与粘合剂B的质量比为30-70：20-70：0-10。3.权利要求1的纤维纸，所述p-POD短切纤维具备以下特征中至少之一：(a)所述p-POD短切纤维的断裂比强度大于2.50cN/dtex；(b)所述p-POD短切纤维的起始分解温度高于400℃；(c)所述p-POD短切纤维的环化度大于92％；(d)所述p-POD短切纤维的分散性小于10根/100g；和(e)所述p-POD短切纤维的疵点含量小于5mg/100g。4.权利要求1的纤维纸，所述p-POD短切纤维的细度为0.1-5.0D。5.权利要求1的纤维纸，所述p-POD短切纤维的长度为2-20mm。6.权利要求1的纤维纸，所述p-POD短切纤维由具备以下特征中至少之一的含有p-POD聚合物的溶液制得：(a)所述溶液包含p-POD聚合物和发烟硫酸，所述溶液中，p-POD聚合物的特性粘度不小于1.70dL/g，并且，所述溶液在温度为100-160℃的条件下，表观粘度为50-120Pa·S；(b)所述溶液不含封端剂；和(c)所述溶液中，15-50μm颗粒的含量低于100个/mL。7.权利要求6的纤维纸，特征(a)中，所述表观粘度为70-120Pa·S。8.权利要求6的纤维纸，特征(b)中，所述封端剂为苯甲酸或苯胺。9.权利要求8的纤维纸，特征(b)中，所述封端剂为苯甲酸。10.权利要求6的纤维纸，其中，所述含有p-POD聚合物的溶液由包含以下步骤的方法制得：(1)组合发烟硫酸、对苯二甲酸和肼盐以形成反应混合物，其中，肼盐的加入量为全部待加入肼盐摩尔量的30-85％,发烟硫酸的加入量为全部待加入发烟硫酸摩尔量的30-95％，反应1-3小时；(2)加入剩余的肼盐和发烟硫酸，反应1-5小时；其中，所述对苯二甲酸、肼盐和发烟硫酸的总的摩尔比为1：0.4-1.5：8-20。11.权利要求10的纤维纸，其中，所述步骤(1)的反应温度为70-120℃。12.权利要求10的纤维纸，其中，所述步骤(2)的反应温度为100-160℃。13.权利要求10的纤维纸，其中，所述肼盐选自硫酸肼和氯化肼。14.权利要求13的纤维纸，其中，所述肼盐为硫酸肼。15.权利要求10的纤维纸，其中，所述发烟硫酸中三氧化硫的含量为5-50wt％。16.权利要求10的纤维纸，其中，所述步骤(1)和所述步骤(2)在搅拌下进行。17.权利要求1的纤维纸，其中，所述m-POD沉析纤维具有以下特征中至少一个：(a)所述m-POD沉析纤维的比表面积为2-100m2/g；(b)所述m-POD沉析纤维的打浆度为25-100°SR。18.权利要求17的纤维纸，所述特征(b)中，m-POD沉析纤维的打浆度为50-80°SR。19.权利要求1的纤维纸，所述m-POD沉析纤维的长...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨远凤，边莎，吴萌，周建峰，
申请(专利权)人：江苏宝德新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32