一种抗黄变间位芳纶沉析纤维及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种抗黄变间位芳纶沉析纤维及其制备方法和应用，包括下述的步骤：在间苯二胺的溶液中逐步加入间苯二甲酰氯，再加入含有四甲基哌啶胺的改性剂，得到间位芳纶树脂溶液；将得到的间位芳纶树脂溶液中和后加入抗黄变剂，搅拌得到沉析树脂原液；将得到的沉析树脂原液进行沉析成型、洗涤得到间位芳纶沉析纤维。本发明专利技术方法制备的沉析纤维其大分子链中引入四甲基哌啶胺，且表面可优选粘附有氢氧化铋，与间位芳纶沉析纤维结合良好，制备的芳纶纸表面光亮，均匀致密，具有优异的抗黄变性能、抗热氧化性能以及绝缘性能。抗热氧化性能以及绝缘性能。抗热氧化性能以及绝缘性能。

【技术实现步骤摘要】
一种抗黄变间位芳纶沉析纤维及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于高分子
,涉及一种间位芳纶沉析纤维及制备方法，更确切地说涉及一种抗黄变间位芳纶沉析纤维及制备方法。

技术介绍

[0002]间位芳纶沉析纤维是制备间位芳纶纸的关键材料之一，沉析纤维呈带状结构，带形轻、薄，形态均匀，比表面积大，在湿法造纸过程中能与短切纤维相搭接，均匀分散，填补短切纤维所交织网状结构的缝隙，使芳纶纸呈现高强度的机械性能。由间位芳纶短切纤维与沉析纤维制备的原纸结构疏松，需要经过热压处理，增加纸页紧度，形成致密结构，提高纸页力学强度。但热压处理使间位芳纶纸内部形成较多封闭的气隙，在电压下，这些气隙内部电荷聚集而被击穿，导致间位芳纶纸的绝缘性能下降。间位芳纶纸热压温度高达300℃，且间位芳纶纸常用于变压器和牵引电机内，使用环境温度高。在高温热压及高温应用条件下，间位芳纶纸容易发生热氧老化，发生黄变，力学性能下降。
[0003]添加抗氧剂可提高间位芳纶析纤维及芳纶纸在热压成型及高温应用环境下的抗黄变性及抗热氧老化性能，但抗氧剂的选型十分重要，一方面大部分抗氧剂在树脂原液中的分散性不好，与间位芳纶结合力不强，在洗浆环节抗氧剂流失严重。另一方面抗氧剂需具备良好的热稳定性，在间位芳纶纸热压及高温应用环境中不分解，且抗氧剂的引入不会降低间位芳纶的绝缘性能。
[0004]现有技术有在造纸过程中浆料混合时添加助剂，助剂流失量大，利用率低。也有在树脂溶液中加助剂的，但助剂是微米级无机物颗粒，在树脂中相容性太差，混合不均匀，沉降速度快，在沉析纤维洗浆及造纸过程中流失严重，利用效率极低。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种抗黄变间位芳纶沉析纤维及其制备方法，以提高抗黄变性能、抗热氧化性能。
[0006]本专利技术人经过研究发现，解决上述问题的关键在于：选择一种或多种稳定、可靠的抗黄变剂，以适当的方式添加，使之在沉析纤维表面有良好的附着效果，或者通过化学键接在间位芳纶大分子链上。如此能充分、持续发挥抗黄变、抗热氧老化的作用，且助剂的添加不影响间位芳纶纸的绝缘性能。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0008]一种抗黄变间位芳纶沉析纤维的制备方法，包括下述的步骤：
[0009]S1.在间苯二胺的溶液中逐步加入间苯二甲酰氯，再加入含有四甲基哌啶胺的封端剂，得到间位芳纶树脂溶液；
[0010]S2.将S1得到的间位芳纶树脂溶液中和后加入抗黄变剂，搅拌得到沉析树脂原液；
[0011]S3.将S2得到的沉析树脂原液进行沉析成型、洗涤得到间位芳纶沉析纤维。
[0012]本专利技术的上述技术方案首先选用了四甲基哌啶胺作为封端剂；四甲基哌啶胺替代
伯胺，本就降低了间位芳纶大分子链上的致黄因子，同时四甲基哌啶胺能更好地抑制未端氨基光氧化致黄的过程。
[0013]进一步优选的，所述含有四甲基哌啶胺的封端剂中还包含芳基三元酰氯的活性成分。在该优选的方案中，通过芳基三元酰氯可以很好地将四甲基哌啶胺分子键接到间位芳纶分子链末端。
[0014]进一步更优选的，所述含有四甲基哌啶胺的封端剂可以是组合物，然后是分两步加入，先加入所述的芳基三元酰氯，再加入四甲基哌啶胺。
[0015]进一步更优选的，所述含有四甲基哌啶胺的封端剂可以是混合物，然后是将芳基三元酰氯加入到四甲基哌啶胺的DMAc溶液中搅拌后得到。更优选的，所述含有四甲基哌啶胺的封端剂的搅拌温度为0
‑
30℃，搅拌时间为10
‑
60min。通过选用四甲基哌啶胺与芳基三元酰氯的预混合物作为改性液，将四甲基哌啶胺分子键接到间位芳纶分子链中。
[0016]进一步的，所述芳基三元酰氯为1,3,5
‑
苯三甲酰氯，其摩尔量为间苯二胺的0.5％～2％，更优选为1％～2％。更优选的，通过芳基三元酰氯——1,3,5
‑
苯三甲酰氯可以将更多的四甲基哌啶胺分子键接到间位芳纶分子链末端。
[0017]进一步的，所述四甲基哌啶胺与1,3,5
‑
苯三甲酰氯摩尔比为1～2。通过控制四甲基哌啶胺以不同比例加入到三元酰氯中，可以生成三种不同的受阻胺活性结构。当四甲基哌啶胺与1,3,5
‑
苯三甲酰氯摩尔比优选小于1或接近1时，生成物可能以受阻胺活性结构Ⅰ为主；当四甲基哌啶胺与1,3,5
‑
苯三甲酰氯摩尔比在2附近时，生成物可能以受阻胺活性结构Ⅱ为主；四甲基哌啶胺与1,3,5
‑
苯三甲酰氯摩尔比大于2且小于3时，生成物可能以受阻胺活性结构Ⅲ为主。其中受阻胺活性结构Ⅲ无酰氯活性基团，不与间位芳纶分子链段反应，以添加物形式存在于体系，在沉析纤维洗涤过程大部分被洗掉，残留部分对产品无害，可以起到抗氧化作用。受阻胺活性结构Ⅱ有一个酰氯活性基团，可作为封端剂与间位芳纶分子链段反应，形成间位芳纶分子链结构Ⅱ(参见图5)。受阻胺活性结构Ⅰ有两个酰氯活性基团，可作为扩链剂与间位芳纶分子链段反应，形成间位芳纶分子链结构Ⅰ(参见图4)。受阻胺活性结构不管是游离形式存在，还是以封端形式存在，或是以偶联形式存在，都可以发挥抗氧化作用。在实际生产过程中，通过控制四甲基哌啶胺与1,3,5
‑
苯三甲酰氯摩尔比(优选1
‑
2时)，可实现受阻胺活性结构以活性结构Ⅰ和活性结构Ⅱ为主。
[0018]进一步的，所述抗黄变剂由氢氧化铋和硅烷偶联剂在溶剂中经研磨配置而成。在该优选的方案中，氢氧化铋在硅烷偶联剂的作用下与间位芳纶沉析纤维有良好的结合作用，在洗浆及造纸过程中不会大量流失，提高了氢氧化铋的有效使用率。
[0019]进一步的，所述抗黄变剂按氢氧化铋为间位芳纶树脂质量的1％～10％添加。
[0020]进一步的，所述硅烷偶联剂选自KH
‑
550、KH
‑
540、KH
‑
551、KH
‑
901或KH
‑
791的一种或几种。
[0021]进一步的，所述抗黄变剂中硅烷偶联剂质量是氢氧化铋的0.1～3％。
[0022]进一步的，所述研磨后氢氧化铋粒径为0.1～10μm。
[0023]进一步的，所述沉析成型采用的沉析剂包括DMAc、水和氯化钙，三者质量比为20～50：50～80：1。
[0024]进一步的，所述的抗黄变间位芳纶沉析纤维的制备方法，所述沉析树脂原液的表观粘度为500～3000mP
·
s，成型时沉析剂与沉析树脂原液进料体积比为5～20(更优选8
‑
20)。
[0025]作为一个总的技术构思，本专利技术提供的一种抗黄变间位芳纶沉析纤维,采用所述的方法制备而成。
[0026]作为一个总的技术构思，本专利技术提供的一种所述抗黄变间位芳纶沉析纤维的应用，将所述间位芳纶沉析纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗黄变间位芳纶沉析纤维的制备方法，其特征在于，包括下述的步骤：S1.在间苯二胺的溶液中逐步加入间苯二甲酰氯，再加入含有四甲基哌啶胺的封端剂，得到间位芳纶树脂溶液；S2.将S1得到的间位芳纶树脂溶液中和后加入抗黄变剂，搅拌得到沉析树脂原液；S3.将S2得到的沉析树脂原液进行沉析成型、洗涤得到间位芳纶沉析纤维。2.根据权利要求1所述的抗黄变间位芳纶沉析纤维的制备方法，其特征在于，所述含有四甲基哌啶胺的封端剂中还包含芳基三元酰氯的活性成分。3.根据权利要求2所述的抗黄变间位芳纶沉析纤维的制备方法，其特征在于，所述含有四甲基哌啶胺的封端剂是分两步加入，先加入所述的芳基三元酰氯，再加入四甲基哌啶胺。4.根据权利要求2所述的抗黄变间位芳纶沉析纤维的制备方法，其特征在于，所述含有四甲基哌啶胺的封端剂是将芳基三元酰氯加入到四甲基哌啶胺的DMAc溶液中搅拌后得到。5.根据权利要求4所述的抗黄变间位芳纶沉析纤维的制备方法，其特征在于，所述含有四甲基哌啶胺的封端剂的搅拌温度为0
‑
30℃，搅拌时间为10
‑
60min。6.根据权利要求2所述的抗黄变间位芳纶沉析纤维的制备方法，其特征在于，所述芳基三元酰氯为1,3,5
‑
苯三甲酰氯，其摩尔量为间苯二胺的0.5％～2％。7.根据权利要求6所述的抗黄变间位芳纶沉析纤维的制备方法，其特征在于，所述1,3,5
‑
苯三甲酰氯的摩尔量为间苯二胺的1％～2％。8.根据权利要求6所述的抗黄变间位芳纶沉析纤维的制备方法，其特征在于，所述四甲基哌啶胺与1,3,5
‑
苯三甲酰氯摩尔比为1～2。9.根据权利要求1～8中任一项所述的抗黄变间位芳纶沉析纤维的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，刘含茂，伍威，曹凯凯，陈磊，曹卓，袁锋，李忠良，刘玉峰，易勇，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：