一种用于聚酰亚胺短切纤维的复合性分散方法技术

本发明专利技术公开了一种用于聚酰亚胺短切纤维的复合性分散方法，属于分散机理技术领域。本发明专利技术所述的分散方法包括如下步骤：(1)采用酸进行表面改性：将聚酰亚胺短切纤维加入酸溶液中进行表面改性，之后洗涤、干燥；(2)采用己二胺进行表面接枝：在己二胺溶液中加入阳离子表面活性剂，混合均匀得到混合溶液；将酸表面改性处理的聚酰亚胺短切纤维加入到混合溶液中进行表面接枝，反应结束之后，得到纤维悬浮液；(3)将纤维悬浮液进行超声处理，即得到分散均匀的聚酰亚胺短切纤维悬浮液。本发明专利技术得到的纤维悬浮液分散度可以高达45％，有利于高性能聚酰亚胺纸的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种用于聚酰亚胺短切纤维的复合性分散方法
本专利技术涉及一种用于聚酰亚胺短切纤维的复合性分散方法，属于分散机理

技术介绍
聚酰亚胺(PI)纤维是高性能纤维中一个重要的种类，具有高模量、耐低温、耐辐射、优异的介电性能、热稳定性和机械性能等，因此其广泛应用于国防工业、医疗器械、防护用具及航空航天等领域。通过湿法成型的工艺制成聚酰亚胺纤维纸基薄页功能材料具有优良的电绝缘性能，也称之为聚酰亚胺纤维纸。在抄造成纸过程中，需要将聚酰亚胺纤维在水中充分进行分散处理，纤维在水中的分散稳定性直接影响成纸的匀度和力学性能。因此，提高聚酰亚胺纤维的分散性能在生产聚酰亚胺纤维纸过程中尤为重要。由于聚酰亚胺纤维分子结构中含有稳定的酰亚胺基团，无亲水性基团，以致纤维表面光滑、表面能低，表现出较强的化学惰性，因此制得的聚酰亚胺纤维纸强度较低，难以用于实际应用。虽然可通过加入阳离子聚丙烯酰胺、丁苯胶乳等化学助剂以提高纤维的分散性能，但此类化学试剂的加入对成纸的其他性能、生产成本等方面将带来负面效应。而且在聚酰亚胺纤维分散过程中，由于纤维表面光滑平直，难以分散，易沉降，得不到较好稳定性的纤维悬浮液，也不利于原纸匀度的提高；另一方面，由于聚酰亚胺纤维属于化学合成纤维，其表面无微细纤维，在浆料打浆和疏解的过程中不仅不会发生纤维的分丝帚化，还会破坏纤维本身的结构，所以很难依靠传统的机械处理的方法对聚酰亚胺纤维进行有效的分散处理。有关有机高性能纤维的分散，众多研究者着眼于在分散工艺和分散设备的开发上，通过分散方式的改变和分散装置的改进，使纤维达到更好的分散效果。公开号为CN106673474A的专利技术专利利用了超声波分散与机械分散共同作用，再利用阴离子表面活性剂降低玄武岩短切纤维间的结合力，利用有效的空间特性将玄武岩短切纤维在三维空间进行分散，有效的促进了玄武岩短切纤维的分散，但其采用分散工艺较复杂，成本较高，且并未达到预期的分散效果。公开号为CN107139338A的专利技术专利公开了一种纤维分散装置，利用热风将纤维烘干并打散，使得团结成块的纤维得到分散形成单根纤维，但其所用装置耗能较大，不利于实际生产。公开号为CN103146193A的专利技术专利公开了一种芳纶纤维分散液及芳纶纤维分散方法。该专利中的复配分散液用来更好地分散芳纶纤维，但所用分散液不能有效阻止纤维的弯曲和絮聚成团，并不适用于造纸机中纤维长时间分散的情况。因此，亟需寻找一种可以高效分散聚酰亚胺纤维的方法。
技术实现思路
为了解决上述至少一个问题，本专利技术提供了一种聚酰亚胺短切纤维复合分散方法，通过强酸对聚酰亚胺短切纤维进行表面改性，使其表面的酰亚胺基团水解得到酰胺酸而暴露出羧基基团，同时增加了纤维表面的粗糙度；后引入己二胺基团，接枝到羧基上的己二胺长链末端的氨基基团在水溶液中呈现正电性，由于这种静电斥力削弱了纤维间的范德华力，同时氨基作为亲水性更强的基团，增加了聚酰亚胺短切纤维在水溶液中的分散性能；之后加入阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)，由于CTMAB具有良好的吸附性和悬浮特性，当CTMAB吸附于聚酰亚胺短切纤维表面后，在溶液中能使聚酰亚胺短切纤维表面形成稳定的静电层，致使聚酰亚胺短切纤维间产生了抗静电力，克服了重力作用及聚酰亚胺短切纤维间的范德华力，同时辅以超声波的空化作用，使得聚酰亚胺短切纤维在水溶液中的分散性能大大增加，达到了更好的分散效果。本专利技术所述的分散方法包括强酸表面改性、己二胺接枝、阳离子表面活性剂CTMAB吸附分散及超声分散，利用上述处理方式对聚酰亚胺短切纤维进行分散，改善纤维聚集絮凝发生沉降的情况，且对纤维物理性能影响较小。本专利技术的第一个目的是提供一种聚酰亚胺短切纤维的分散方法，包括如下步骤：(1)采用酸进行表面改性：将聚酰亚胺短切纤维加入酸溶液中进行表面改性，之后洗涤、干燥得到酸表面改性处理的聚酰亚胺短切纤维；(2)采用己二胺进行表面接枝：将己二胺加入到水中充分溶解后，得到己二胺溶液；之后加入阳离子表面活性剂，待阳离子表面活性剂完全溶解后，得到混合溶液；将酸表面改性处理的聚酰亚胺短切纤维加入到混合溶液中进行表面接枝，反应结束之后，得到纤维悬浮液；(3)将纤维悬浮液进行超声处理，即得到分散均匀的聚酰亚胺短切纤维悬浮液。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述酸为HCl、H2SO4、HNO3中的一种或几种。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的酸溶液为酸水溶液，其中酸与水的质量体积比g/mL为(5.0-12.0)：500。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的聚酰亚胺短切纤维长度为3-10mm。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的聚酰亚胺短切纤维与水的质量体积比g/mL为(1.0-3.0)：500。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的酸表面改性的时间为10min-40min，温度为常温(20-25℃)。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述己二胺与水的质量体积比g/mL为(0.5-1.5)：500。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述阳离子表面活性剂与水的质量体积比为(0.3-1.2)：500，所述的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述的酸改性聚酰亚胺短切纤维与混合溶液的质量体积比g/mL为(1.0-3.0)：500。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述的表面接枝的时间为10min-40min，温度为常温(20-25℃)。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述的接枝反应是在磁力搅拌器(500rpm)中处理10-40min。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(3)所述超声处理的条件为：温度为20-55℃，超声波频率为25-100KHz，超声波处理时间为30min-4h。本专利技术的第二个目的是提供一种制备分散均匀的聚酰亚胺短切纤维悬浮液的方法，包括如下步骤：(1)采用酸进行表面改性：将聚酰亚胺短切纤维加入酸溶液中进行表面改性，之后洗涤、干燥得到酸表面改性处理的聚酰亚胺短切纤维；(2)采用己二胺进行表面接枝：将己二胺加入到水中充分溶解后，得到己二胺溶液；之后加入阳离子表面活性剂，待阳离子表面活性剂完全溶解后，得到混合溶液；将酸表面改性处理的聚酰亚胺短切纤维加入到混合溶液中进行表面接枝，反应结束之后，得到纤维悬浮液；(3)将纤维悬浮液进行超声处理，即得到分散均匀的聚酰亚胺短切纤维悬浮液。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述酸为HCl、H2SO4、HNO3中的一种或几种。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的酸溶液为酸水溶液，其中酸与水的质量体积比g/mL为(5.0-12.0)：500。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的聚酰亚胺短切纤维长度为3-10mm。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的聚酰亚胺短切纤维与水的质量体积比g/mL为(1.0-3.0)：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酰亚胺短切纤维的分散方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)采用酸进行表面改性：将聚酰亚胺短切纤维加入酸溶液中进行表面改性，之后洗涤、干燥得到酸表面改性处理的聚酰亚胺短切纤维；/n(2)采用己二胺进行表面接枝：将己二胺加入到水中充分溶解后，得到己二胺溶液；之后加入阳离子表面活性剂，待阳离子表面活性剂完全溶解后，得到混合溶液；将酸表面改性处理的聚酰亚胺短切纤维加入到混合溶液中进行表面接枝，反应结束之后，得到纤维悬浮液；/n(3)将纤维悬浮液进行超声处理，即得到分散均匀的聚酰亚胺短切纤维悬浮液。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺短切纤维的分散方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采用酸进行表面改性：将聚酰亚胺短切纤维加入酸溶液中进行表面改性，之后洗涤、干燥得到酸表面改性处理的聚酰亚胺短切纤维；
(2)采用己二胺进行表面接枝：将己二胺加入到水中充分溶解后，得到己二胺溶液；之后加入阳离子表面活性剂，待阳离子表面活性剂完全溶解后，得到混合溶液；将酸表面改性处理的聚酰亚胺短切纤维加入到混合溶液中进行表面接枝，反应结束之后，得到纤维悬浮液；
(3)将纤维悬浮液进行超声处理，即得到分散均匀的聚酰亚胺短切纤维悬浮液。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的酸溶液为酸水溶液，其中酸与水的质量体积比g/mL为(5.0-12.0)：500。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述的己二胺与水的质量体积比g/mL为(0.5-1.5)：500。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵CTMAB。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述超声处理的条件为：温度为20-55℃，超声波频...

【专利技术属性】
技术研发人员：王士华，龙柱，党洪洋，胡爱林，李志强，郭帅，李广斌，
申请(专利权)人：连云港市工业投资集团有限公司，江南大学，连云港纤维新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32