一种高分子量酚醛树脂纤维的制备方法，包括配料、化学反应、制备酚醛树脂、制备初生纤维、配制固化液、固化反应、冲洗干燥工艺步骤。本发明专利技术采用酚和醛为原料，在高温高压条件下，制备成高分子量酚醛树脂，经融熔纺丝，在固化液中进行固化反应，制备成高分子量酚醛树脂纤维，本发明专利技术具有反应时间短、固化程度高等优点，采用本发明专利技术制备的高分子量酚醛树脂纤维经测试力学强度高，具有防焰、耐燃、绝热和耐蚀等特性，这种材料，可用于航天航空飞行器的绝热、绝缘以及耐腐蚀材料，也可用于防火、防腐蚀服装的材料，还可用于耐酸、耐腐蚀过滤器的材料，也是炭纤维、石墨纤维、活性炭纤维和离子交换器等特种纤维的原料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子酚醛树脂纤维材料
，具体地涉及高度交联化酚醛树 脂纤维的制备方法。
技术介绍
酚醛纤维由于具有防焰、耐燃、绝热和耐蚀##性，可用于宇宙航行、国防和 航空工业中绝热、绝缘和耐腐蚀材料，也可用做防火、防腐测艮和耐酸、耐腐t鹏 滤材料。同时又是炭纤维、石墨纤维、活性炭纤维和离子交换等特种纤维的初级原 料。专利号为3714111的美国专利，公开了酚醛纤维的制备方法，该方法由热塑性 酚醛树脂经熔融法纺丝，然后再于盐酸和甲醛浴中固化而制得。在此方法中，初生 纤维在4(TC以及6(TC下要经过几个小时的反应，才能升温至IO(TC下完成酚醛纤维 的固化反应，耗时耗能。现有的酚醛树脂制备方法，选用甲醛和过量苯酚在强酸催化作用下，甲醛和苯酚的邻位，位发生加成反应获得一羟甲基苯酚，此中间产物a^i重排，与另一苯酚分子上邻位未反应的氢原子发生脱7K縮合反应，以次甲 连接，形成直线型热 塑性酚醛树脂。用这一方法制备的酚醛树脂分子量低，只有500 1000g/mo1,支化 度高。在固化反应中，+CH20H需克服立体位卩财能扩散至反应位，固化速率慢，并 且不能使所有的反应位发生加成縮聚反应，固化纤维交联程度低，强度低。采用高 分子量酚醛树脂为前驱体材料，可避免商用酚醛树脂所带来的弊端。专利号为4299947、专利技术名称为《高分子量酚醛树脂》的制备，采用二价金属 盐作邻位诱导催化剂，但酚醛縮合过程中易凝胶，游离酚含量高，且树脂中含金属 杂质，影响制品的耐烧蚀隔热性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服上述酚醛树脂制备方法的缺点，提供一种 产品不含金属杂原子、强度高、具有耐烧蚀隔热性能的酚醛树脂纤维的制备方法。 解决上述技术问题所采用的技术方案是它包括下述步骤1、 配料将苯酚或间甲苯酚与醛类化合物按摩尔比为1:0. 5 0. 9加入到高压反应釜中。上述的醛类化合物为甲醛或乙醛或与甲醛等质量的多聚甲醛或与甲醛等质量的三聚甲醛，多聚甲醛是聚合度为8 100的低分子量聚甲醛，由天津市博迪化工 有限公司生产。2、 化学反应将反应物在搅拌状态下升温至120 240 。C，压力为2. 0 7. 0 MPa，恒温反应 30 140分钟。3、 制备酚醛树脂反应结束后，将产物放入真空千燥箱内，120 22(TC干燥1 9小时，控制压 力在-O. 05 -0. 09 MPa，制备成酚醛树脂。4、 制备初生纤维将高分子量酚醛树脂方1\熔融纺丝装置内纺丝，熔融纺丝的具体方法按照专利 号为3714111的美国专利所公开的制备方法制备成初生纤维。5、 配制固化液取水、酸、醛类化合物配制成固化液，水与酸、醛类化合物的摩尔比为1: 0. 03 0.15: 0.03 0.15;上述的醛类化合物为甲醛或乙醛或与甲醛等质量的多聚甲醛或与甲醛等质量 的三聚甲醛；上述的酸为盐酸或硫酸或草酸或磷酸，即用1摩尔盐酸或1/2摩尔硫 酸或1/2摩尔草酸或1/3摩尔磷酸。6、 固化反应将初生纤维放入固化液中，固化液与初生纤维的质量比为100: 5 40，升MM 60 100°C，恒温反应0. 5 4. 5小时。7、 冲洗干燥反应结束后，将纤维取出，用去离子水冲洗3 5次，自然干燥，制备成高分 子量酚醛树脂纤维。高分子量酚醛树脂纤维的断裂^Jt采用动态粘弹谱仪按照《合成短纤维断裂强 力及断裂伸长实验方法》GB/T 14337-93进行测试。在本专利技术的配料工艺步骤l中，苯酚或间甲苯酚与醛类化合物的im^尔比为1: 0.5 0.8。在本专利技术的化学反应工艺步骤2中，反应物在搅拌状态下，升温 至150 240 °C、压力为3. 0 7. 0 MPa、恒温反应50 100辦中。在本专利技术的制备 酚醛树脂工艺步骤3中，将产物放入真空^P燥箱内，■ 150 20(TC千燥3 8小 时、控制压力在-0.06 _0.08 MPa。在本专利技术的配帝個化液工艺步骤5中，水与 酸、醛类化合物的,摩尔比为h 0.06 0.12: 0.06 0.12，所述的酸为盐酸或 硫酸或草酸或磷酸，即用1摩尔盐酸或1/2摩尔硫酸或1/2摩尔草酸或1/3摩尔磷 酸。在本专利技术的固化反应工艺步骤6中，固化液与初生纤维的,质量比为100: 10 30、升温至80 1(XTC、恒温反应1.5 4小时。在本专利技术的配料工艺步骤l中，苯酚或间甲苯酚与醛类化合物的最佳按摩尔比 为1: 0.7。在本专利技术的化学反应工艺步骤2中，反应物在搅拌状态下最佳升MM 210 °C、压力为6.0MPa、恒温反应50辦中。在本专利技术的制备酚醛树脂工艺步骤3 中，将产物放入真空干燥箱内，最佳18(TC千燥5小时、控制压力在-0.07MPa。在 本专利技术的配制固化液工艺步骤5中，水与酸、醛类化合物的最佳摩尔比为1: 0.09: 0. 09，所述的酸为盐酸或硫酸或草酸或磷酸，即用1摩尔盐酸或1/2摩尔硫酸或1/2 摩尔草酸或1/3摩尔磷酸。在本专利技术的固化反应工艺步骤6中，固化液与初生纤维 的最佳质量比为100: 20，升温至IO(TC，恒温反应2.5小时。本专利技术采用酚和醛为原料，在高温高压条件下，制备成高分子量酚醛树脂，经 融熔纺丝，在固化液中进行固化反应，制备成高分子量酚醛树脂纤维，本专利技术具有 反应时间短、固化禾號高等优点，采用本专利技术审ij备的高分子量酚醛树脂纤维经测试 力学强度高，具有防焰、耐燃、绝热和耐蚀等特性，这种材料，可用于航天航空飞 行器的绝热、绝缘以及耐腐蚀材料，也可用于防火、防腐测碟的材料，还可用于 耐酸、耐腐蚀过滤器的材料，也是炭纤维、石墨纤维、活性炭纤维和离子交换器等 特种纤维的原料。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术不限于这些实施例。 实施例1以间甲苯酚0.5摩尔为例制备成高邻位热塑性酚醛树脂所用的其它原料以及制 备方法包括下述步骤 1、配料取间甲苯酚54g与多聚甲醛10. 5g加入到高压反应釜中，即间甲苯酚与多聚甲醛质量相同的甲醛的摩尔比为1: 0.7，多聚甲醛是聚合度为8 100的低分子量聚 甲醛。2、 化学反应将反应物在搅拌状态下升温至210 °C，压力为6.0MPa，恒温反应50分钟。3、 制备酚醛树月旨反应结束后，将产物放入真空千燥箱内，18(TC千燥5小时、控制压力在-0.07 MPa，制备成酚醛树脂。所制备成酚醛树脂采用凝胶渗離谱，在30 。C下测定酚醛树脂分子量及其分 布，分子量为48200，分离柱为聚苯乙烯凝胶(RT 1.0， RT 2.0， RT 5.0)，翻ij 四氢呋喃的流动速率为1. 0 ml/min，标样为单分散聚苯乙烯(分子量为474 205000 g/mo1)。4、 制备初生纤维将高分子量酚醛树脂放入熔融纺丝装置内纺丝，熔融纺丝的具体方法按照专利 号为3714111的美国专利所公开的制备方法制备成初生纤维。5、 配制固化液取水100g、质量浓度为30%的盐酸117. 65g、质量浓度为40%的乙醛88. 24g按 常规方法配制成固化液，即水、盐酸、乙醛的质量比为100: 15: 15。5、 固化反应取初生纤维20g方j(A固化液100g中，均速升温2. 5小时至IO(TC进行固化反应。6、 冲洗干'燥反应结束后，将纤维取出，用去离子水冲洗3 5次本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高分子量酚醛树脂纤维的制备方法，其特征在于它包括下述步骤： （１）配料 将苯酚或间甲苯酚与醛类化合物按摩尔比为１∶０．５～０．９加入到高压反应釜中； 上述的醛类化合物为甲醛或乙醛或与甲醛等质量的多聚甲醛或与甲醛等质量的三聚甲醛，多聚甲醛是聚合度为８～１００的低分子量聚甲醛； （２）化学反应 将反应物在搅拌状态下升温至１２０～２４０℃，压力为２．０～７．０ＭＰａ，恒温反应３０～１４０分钟； （３）制备酚醛树脂 反应结束后，将产物放入真空干燥箱内，１２０～２２０℃干燥１～９小时，控制压力在－０．０５～－０．０９ＭＰａ，制备成酚醛树脂； （４）制备初生纤维 将高分子量酚醛树脂放入熔融纺丝装置内纺丝，熔融纺丝的具体方法按照专利号为３７１４１１１的美国专利所公开的制备方法制备成初生纤维； （５）配制固化液 取水、酸、醛类化合物配制成固化液，水与酸、醛类化合物的摩尔比为１∶０．０３～０．１５∶０．０３～０．１５； 上述的醛类化合物为甲醛或乙醛或与甲醛等质量的多聚甲醛或与甲醛等质量的三聚甲醛；上述的酸为盐酸或硫酸或草酸或磷酸，即用１摩尔盐酸或１／２摩尔硫酸或１／２摩尔草酸或１／３摩尔磷酸； （６）固化反应 将初生纤维放入固化液中，固化液与初生纤维的质量比为１００∶５～４０，升温至６０～１００℃，恒温反应０．５～４．５小时； （７）冲洗干燥 反应结束后，将纤维取出，用去离子水冲洗３～５次，自然干燥，制备成高分子量酚醛树脂纤维。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：董文生，刘春玲，殷勇刚，梁冼，朱丛星，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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