一种含熔喷聚苯硫醚超细纤维的复合片材及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种含有熔喷聚苯硫醚超细纤维的复合片材及其制备方法，利用熔喷聚苯硫醚超细纤维其他复合，制备获得新型复合片材。本发明专利技术制备的含有聚苯硫醚超细纤维的复合片材的制备方法简单，复合片材具有良好的尺寸和化学稳定性以及优良的阻燃和绝缘或导电性，同时能耐高温、耐水解、耐紫外线，该复合片材可用于制备耐高温绝缘材料、高性能阻燃材料、轻量化蜂窝结构材料、锂离子电池隔膜材料等。

A composite sheet containing melt blown polyphenylene sulfide microfiber and its preparation and Application

The invention discloses a composite sheet containing melt blown polyphenylene sulfide ultra-fine fiber and a preparation method thereof. A new composite sheet is prepared by using melt blown polyphenylene sulfide ultra-fine fiber and other composites. The preparation method of the composite sheet containing polyphenylene sulfide superfine fiber prepared by the invention is simple, the composite sheet has good size and chemical stability, excellent flame-retardant and insulation or conductivity, and can withstand high temperature, hydrolysis and UV at the same time. The composite sheet can be used for preparing high temperature resistant insulation material, high performance flame-retardant material, lightweight honeycomb structure material and lithium ion Battery diaphragm material, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种含熔喷聚苯硫醚超细纤维的复合片材及其制备方法和应用
本专利技术属于新型材料领域，尤其涉及一种熔喷聚苯硫醚超细纤维/添加改性材料复合片材及其制备方法。
技术介绍
聚苯硫醚(Polyphenylenesulfide，缩写PPS)是分子中含有对亚苯基硫醚重复结构单元的聚合物，是一种新型功能性工程塑料。其结构式如下：聚苯硫醚玻璃化转变温度为89℃，热变形温度大于260℃，具有较高的热稳定性，可以在220℃时连续使用。耐化学腐蚀性优异，不溶于170℃以下的大多数溶剂。其极限氧指数为35％-45％，具有很好的阻燃性、自熄性。除此之外，聚苯硫醚具有良好的机械性能，制品的尺寸稳定性好，耐辐射等优点。被广泛应用于制造电器零件、汽车零件、精密仪器零件、各种模型制品和层压材料等，通过填充、改性后已经广泛用作特种工程塑料。造纸技术是一个较为成熟工业技术，其能通过原料的选取制备出特定功能性的片材，中国专利公布号CN105926168A的专利技术专利公开了“一种双向拉伸的聚苯硫醚纤维多孔膜的制备方法”，该方法将聚苯硫醚熔喷或纺粘纤维网进行多次热轧和双向拉伸，最后热定型制得聚苯硫醚纤维多孔薄膜，制备的薄膜熔点高、孔隙率高、厚度可控、阻燃性好、表面光洁、化学和尺寸稳定性好，但是这种方法也存在工艺复杂、量产成本高、只能制备单一的聚苯硫醚薄膜、不能和其它材料进行复合等缺陷，PPS膜的性能较单一，而且制备的膜的均匀性不能得到保证。中国专利公开号CN101148841A的专利技术专利公开了一种“高性能聚苯硫醚纤维纸的制造方法”，该专利技术实施例2中采用熔融纺丝方法制成聚苯硫醚纤维原丝，然后经热牵伸定型、卷曲、短切，再将短纤维与对位芳纶一起湿法造纸制得高性能聚苯硫醚纤维/芳纶纤维复合纸，这类纸具有绝缘性能好、强度高、耐燃、耐化学腐蚀、耐水解、尺寸稳定性好等优点，但是由于采用的聚苯硫醚纤维和芳纶纤维较粗，导致纸张的匀度差、紧度较差、孔径较大；另分散工艺较复杂，其制浆过程中使用了大量助剂，增加了成本，助剂的残留还会影响纸张质量和性能。中国专利公开号CN101537280A的专利技术专利公开了一种“纳米粒子改性聚苯硫醚滤料的制造方法”，将纳米粒子和抗氧剂分散成乳液，然后通过浸泡或者喷涂的方法将其与聚苯硫醚纤维滤料复合，这种方法使改性后的聚苯硫醚具有抗氧化耐高温性能，延长使用时间。但是，只对聚苯硫醚滤料表面进行改性处理，并不能提高滤料整体的性能，内部在高温是仍然会发生热氧化交联，使其除尘过滤效果下降。中国专利公开号CN104894680A的专利技术专利公开了“一种PPS/石墨烯杂化复合纤维及其制备方法”，该方法将聚苯硫醚树脂与石墨烯共混造粒，制备PPS/石墨烯杂化复合切片，然后通过熔融纺丝制备PPS/石墨烯复合纤维，提高了PPS纤维的光稳定性。由于石墨烯容易团聚，共混造粒很难将石墨烯和PPS均匀混合。而且该专利只涉及到纤维的改性，并没有提供一种具体的PPS纤维/石墨烯纸的制备方法，如果采用这种纤维去造纸，由于熔纺聚苯硫醚纤维较粗，对纸张的匀度、耐破度、紧度、抗张强度会有影响，在作为过滤材料时过滤效率不能满足要求。可见，现有技术中已经存在聚苯硫醚片材以及聚苯硫醚/添加改性材料复合片材的相关研究，但是具体的研究中，片材还是存在许多问题并未解决，如制备的工艺、机械强度、混合均匀性、纸张均匀度、性能的稳定性以及工艺环保型上还存在或多或少的问题，本专利技术旨在对具体的添加改性材料进行深入研究，旨在解决添加改性材料与聚苯硫醚的各项性能所存在的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种聚苯硫醚超细纤维/添加改性材料复合片材及其制备方法，该制备方法能够减少或避免造片材过程中助剂的使用，并且造纸工艺简单，同时所制备出的片材具有较好的混合均匀度，纸张均匀性好，机械性能得到显著提高。本专利技术制备出了一种含聚苯硫醚超细纤维的复合片材，其特征在于：复合片材包括熔喷聚苯硫醚超细纤维与添加改性材料，按照重量组分如下：熔喷聚苯硫醚超细纤维10-100份添加改性材料0.5-90份。所述熔喷聚苯硫醚超细纤维的直径为0.8-5μm；所制备出的复合片材均度指数90-120。具体的，所述无机粒子为石墨烯、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化锌、蒙脱土、云母石中的一种或多种，粒径为20-100nm，复合片材包括熔喷聚苯硫醚超细纤维100份，无机纳米粒子0.5-15份，得到的复合片材机械强度达到15-20MPa。具体的，所述纤维材料为有机纤维和无机纤维，其中有机纤维为芳纶纤维、纤维素纤维的一种或多种；所述聚苯硫醚超细纤维的用量优选为50-100份；进一步优选为55-80份；更优选为70-75份。所述纤维素材料的用量优选为5-50份；优选为5-20；优选为20-45份；更优选为25-30份。更具体的，纤维材料为芳纶纤维，复合片材包括熔喷聚苯硫醚超细纤维100份，芳纶纤维5-20份，所制复合片材匀度指数90-110，机械强度13-20MPa。更具体的纤维材料为纤维素纤维，纤维素纤维的长度为1μm-1300μm，直径为60nm-22μm，长径比为10-133。复合片材匀度指数达到90-120，机械强度达到15-25MPa，复合片材在200℃的收缩率小于0.2％，所制备得到的复合片材的孔隙率为50-60％。具体的，所述添加剂为无机纤维，无机纤维为维璃纤维、玄武岩纤维、碳化硅纤维中的一种或多种；复合片材包括熔喷聚苯硫醚超细纤维和碳纤维10-70份；碳纤维30-90份，无机纤维长度为3-30mm，无机纤维的直径为5-15μm；所制备出的含有无机纤维的复合片材均度指数达到80-110，机械强度达到120-300MPa。具体的，对于添加改性材料为碳纤维时，复合片材包括熔喷聚苯硫醚超细纤维和碳纤维10-70份；碳纤维30-90份。更优选所述聚苯硫醚超细纤维为10-30份。碳纤维的直径为5～10μm；碳纤维的长径比为300～5000，得到的片材机械强度为30-48MPa。本专利技术公开了一种聚苯硫醚超细纤维/改性添加剂复合片材的制备方法：包括以下步骤：1)聚苯硫醚超细纤维毡的制备聚苯硫醚树脂熔融挤出，经过喷丝孔，热风牵伸，冷却，凝网成毡，制得聚苯硫醚超细纤维毡。其中，所述的聚苯硫醚超细纤维网的纤维直径为0.8-5μm，纤维毡克重为50-800g/m2；本专利技术使用熔喷法直接制备纤维毡，显著的降低了纤维的直径，进而使制备聚苯硫醚纤维浆料工艺简单，同时能够保证浆料分散均匀，极大的提高成品纸张的均匀度。并且保证后续片材制备工艺中，聚苯硫醚纤维能够与芳纶纳米纤维共混均匀，进而提高制备片材的机械性能。纤维毡的克重主要由接收网帘的运行速度决定，速率越慢，纤维克重越大。当纤维克重过大，纤维毡中纤维的黏结点增多，不利于后续纤维的疏解，进而会影响到所制备的片材的均匀度。2)聚苯硫醚超细纤维毡的热处理将制备好的聚苯硫醚超细纤维毡可以进行热处理，也可以不进行热处理，热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含聚苯硫醚超细纤维的复合片材，其特征在于：复合片材包括熔喷聚苯硫醚超细纤维与添加改性材料，按照重量组分如下：/n熔喷聚苯硫醚超细纤维 10-100份/n添加改性材料 0.5-90份；/n所述熔喷聚苯硫醚超细纤维的直径为0.8-5μm；所制备出的复合片材均度指数90-120。/n

【技术特征摘要】
1.一种含聚苯硫醚超细纤维的复合片材，其特征在于：复合片材包括熔喷聚苯硫醚超细纤维与添加改性材料，按照重量组分如下：
熔喷聚苯硫醚超细纤维10-100份
添加改性材料0.5-90份；
所述熔喷聚苯硫醚超细纤维的直径为0.8-5μm；所制备出的复合片材均度指数90-120。


2.一种如权利要求1所述的含聚苯硫醚超细纤维的复合片材，其特征在于：所述添加改性材料为纤维材料、无机粒子中的一种或两种；所述纤维材料为有机纤维，其中有机纤维为芳纶纤维、纤维素纤维一种或多种；所述无机粒子为石墨烯、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化锌、蒙脱土、云母石中的一种或多种；其中，熔喷聚苯硫醚超细纤维100份，添加改性材料5-20份，所制备出的复合片材均度指数90-120，机械强度10-19MPa。


3.一种含聚苯硫醚超细纤维的复合片材，其特征在于：复合片材包括熔喷聚苯硫醚超细纤维与添加改性材料，所述改性添加材料为无机纤维，熔喷聚苯硫醚超细纤维10-70份，添加改性材料30-90份；无机纤为维璃纤维、玄武岩纤维、碳化硅纤维、碳纤维中的一种或多种；无机纤维长度为3-30mm，无机纤维的直径为5-15μm；优选的，无机纤维为碳纤维，碳纤维的直径为5～10μm；碳纤维的长径比为300～5000，其中，按照重量组分如下：，所制备出的复合片材均度指数90-120，机械强度30-48Mpa；优选的，无机纤维为维璃纤维、玄武岩纤维、碳化硅纤维中的一种或多种，所制备出的含有无机纤维的复合片材均度指数达到80-110，机械强度达到120-300MPa。


4.一种如权利要求1-3任一项所述的含聚苯硫醚超细纤维的复合片材，其特征在于：熔喷聚苯硫醚超细纤维是熔喷得到的纤维毡经热处理后开松和打浆获得。


5.一种如权利要求4所述的含聚苯硫醚超细纤维的复合片材，其特征在于：所述的热处理的条件为90-180℃，热处理6-30分钟。


6.一种如权利要求1-5任一项所述的含聚苯硫醚超细纤维的复合片材，其特征在于：复合片材原料还包括1-4％纤维重量的十二烷基硫酸钠(SDS)、2-10％纤维重量的聚氧化乙烯(PEO)和2.5-5％纤维重量的阴离子聚丙烯酰胺(APAM)。


7.一种如权利要求1-6任一项所述的含聚苯硫醚超细纤维的复合片材的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)聚苯硫醚超细纤维毡的制备；
2)聚苯硫醚超细纤维毡的热处理
将制备好的聚苯硫醚超细纤维毡可以进行热处理，也可以不进行热处理，热处理的条件是在90-180℃，热处理6-30分钟；
3)聚苯硫醚超细纤维/添加改性材料打浆；
4)聚苯硫醚超细纤维/添加改性材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：王罗新，朱常青，张静茜，黄士奇，林盼龙，王桦，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42