一种聚酰亚胺短切纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚酰亚胺短切纤维及其制备方法，所制备的短切纤维长度均匀且可控，分散均匀，长度范围在0.2～10mm，直径在1～30μm，可实现批量化生产或定制化生产。首先，利用一种特殊的上浆剂对聚酰亚胺纤维进行表面处理，然后经过短切设备加工得到长度均匀的聚酰亚胺短切纤维，最后再经过水洗工艺除去上浆剂，得到所需的聚酰亚胺短切纤维。通过本发明专利技术方法制备的聚酰亚胺短切纤维在特殊领域使用价值高，尤其在耐高低温、阻燃、耐烧蚀、低吸水、耐紫外、绝缘等环境中具有很高的使用价值。本发明专利技术的方法容易实施且长度可控，可用于橡胶、造纸、树脂等增强耐烧蚀领域。树脂等增强耐烧蚀领域。树脂等增强耐烧蚀领域。

【技术实现步骤摘要】
一种聚酰亚胺短切纤维及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高性能纤维
，尤其涉及一种聚酰亚胺纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚酰亚胺(PI)纤维是一类在分子主链中含有酰亚胺环结构的纤维，具有耐高温(起始分解温度＞520℃)、耐低温(
‑
269℃不会脆断)、耐溶剂性、耐紫外辐照、阻燃自熄、高尺寸稳定性、高电绝缘、低介电、低蠕变、低真空挥发度等优异的综合性能。在极端环境 (航空航天、深海作业、抢险救灾、国防军工等领域)下，可用作增强复合材料的增强体，有望替代其他高性能纤维，提升增强复合材料的使用领域、寿命和材料性能的可靠性。
[0003]聚酰亚胺纤维广泛的应用前景促进了国内聚酰亚胺纤维发展的热潮，但在应用过程中存在着各种问题，例如聚酰亚胺纤维增强复合材料的加工方法包括将聚酰亚胺纤维经过表面处理或修饰，再过短切机切割成短切纤维，用于热塑性材料的熔融共混挤出，但是由于聚酰亚胺纤维太过柔软，因此过短切机时容易弯折，造成切出的纤维长短不一。短切纤维的长度均匀性会影响诸如纤维增强树脂基复合材料等后续产品的力学性能等，因此该问题影响着聚酰亚胺纤维下游产品的应用。鉴于此，如何提高聚酰亚胺短切纤维的长度均匀性是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的聚酰亚胺短切纤维难以切割均匀而导致长度均匀性差的问题，本专利技术的目的在于提供一种聚酰亚胺短切纤维及其制备方法。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供一种聚酰亚胺纤维增强材料，其由于包含本专利技术的聚酰亚胺短切纤维，可具有更好的力学性能等。
[0006]根据本专利技术的目的，本专利技术提供一种聚酰亚胺短切纤维，其目标长度为0.2mm～10mm 中的任一长度L，随机抽取100根，长度为L
±
0.5mm的根数占总根数的百分率＞90％，优选＞95％，更优选＞99％。换言之，超长纤维或超短纤维(超出L
±
0.5mm)占总根数的百分率不超过10％，优选不超过5％，更优选不超过1％。
[0007]本专利技术所提供的短切纤维长度均匀，且分散均匀，无并丝粘连现象，因此能够更好地应用于聚酰亚胺纤维下游产品，例如，聚酰亚胺纤维增强树脂基复合材料等。
[0008]本专利技术中，优选地，所述聚酰亚胺短切纤维的目标直径为1～30μm中的任一直径d，优选为10～18μm中的任一直径d，直径有效范围为d
±
3μm。直径有效范围是指直径变化范围，测试方法是随机抽取100根短切纤维，在光学显微镜下测试直径，求取平均值。所述聚酰亚胺短切纤维的吸水率小于1％，长期使用温度为300℃。
[0009]本专利技术中，优选地，所述聚酰亚胺短切纤维的目标长度为0.5mm～6mm中的任一长度L。
[0010]另一方面，本专利技术还提供一种聚酰亚胺短切纤维的制备方法，其包括以下步骤：
[0011]步骤一：采用上浆剂，对聚酰亚胺纤维长丝进行表面上浆处理，得到上浆后的聚酰
亚胺纤维，所述上浆剂为选自聚乙烯醇溶液、水性聚酰亚胺溶液、聚丙烯酸酯乳液、环氧乳液、聚氨酯乳液、间苯二酚
‑
甲醛
‑
胶乳(RFL乳液)中的一种或多种，并加入分散剂进行改性；
[0012]步骤二：将所述上浆后的聚酰亚胺纤维通过集束设备进行集束并展平，得到展平后的聚酰亚胺纤维；
[0013]步骤三：将展平后的聚酰亚胺纤维送入短切设备进行加工，切成目标长度，得到聚酰亚胺短切纤维；
[0014]步骤四：将得到的聚酰亚胺短切纤维放入超声水洗槽中清洗，除去上浆剂，然后置于烘箱中烘干。
[0015]本专利技术的方法首先利用一种特殊的上浆剂对聚酰亚胺纤维进行表面处理，然后经过短切设备加工，得到长度均匀的聚酰亚胺短切纤维，最后再经过水洗工艺除去上浆剂，得到目标长度的聚酰亚胺短切纤维。通过本专利技术方法制备的聚酰亚胺短切纤维长度均匀且可控，分散均匀，无并丝粘连现象，长度范围在0.2～10mm，直径在1～30μm，吸水率小于1％，可实现批量化生产或定制化生产。并且，通过本专利技术方法制备的聚酰亚胺短切纤维在特殊领域使用价值高，尤其在耐高低温、阻燃、耐烧蚀、低吸水、耐紫外、绝缘等环境中具有很高的使用价值。本专利技术的方法容易实施且长度可控，可用于橡胶、造纸、树脂等增强耐烧蚀领域。
[0016]本专利技术中采用的上浆剂经过改性后，兼具分散剂和硬挺剂的功能，从而，能够在增加聚酰亚胺纤维硬挺度的同时，不影响纤维丝束的分散性。聚酰亚胺纤维太过柔软，过短切机时容易弯折造成切出的纤维长短不一，因此采用此改性后的上浆剂，可以生产出长度均匀的聚酰亚胺短切纤维产品。
[0017]上述步骤一中，如果将“聚乙烯醇溶液、水性聚酰亚胺溶液、聚丙烯酸酯乳液、环氧乳液、聚氨酯乳液”称为液A，则上浆剂是液A与分散剂的混合液。液A的重量百分比浓度为 0.1％～10％，采用的溶剂为去离子水。液A主要起到使纤维硬挺的作用，而分散剂是具有分散功能的物质，起到使纤维分散的作用。如果上浆剂中仅用液A，而不用分散剂，则会造成纤维丝束之间纤维的粘连，影响纤维的分散性能。
[0018]本专利技术中，上述液A优选水性聚酰亚胺溶液。这是因为低浓度的水性聚酰亚胺溶液就可起到硬挺剂的作用，且清洗过程是水溶性的；即使清洗不干净，在加热烘干后耐温性依旧不变。
[0019]本专利技术中，应当适当选择分散剂的用量，以确保上浆剂能够兼具分散剂和硬挺剂的功能，优选地，所述分散剂在所述上浆剂中的重量百分比为0.1％≤w％≤10％，优选为 0.1％≤w％≤5％。如果分散剂用量过大而超过上限，会影响纤维的集束性能，且后续清洗过程较难进行；如果用量过小而低于下限，则在使用过程中无法起到应有的分散效果。
[0020]本专利技术中，所述分散剂为有机分散剂或无机分散剂，优选地，所述无机分散剂选自三乙基己基磷酸、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺、纤维素衍生物等。上述分散剂优选有机分散剂，并进一步优选脂肪酸聚乙二醇酯、甲基戊醇。这是因为含有磷和钠的无机分散剂中，离子有较大几率扩散到纤维内部，进而影响纤维的本体性能，而诸如脂肪酸聚乙二醇酯、甲基戊醇的有机分散剂可避免此问题。
[0021]本专利技术中，优选地，烘干温度为60℃～200℃，烘干时间1min～120min。
[0022]根据本专利技术的另一目的，本专利技术提供一种聚酰亚胺纤维增强材料，其为聚酰亚胺纤维增强橡胶基材料、聚酰亚胺纤维增强纸基材料或聚酰亚胺纤维增强树脂基材料，且包
含本专利技术的聚酰亚胺短切纤维。本专利技术的聚酰亚胺纤维增强材料由于包含本专利技术的长度均匀且分散均匀的聚酰亚胺短切纤维，因此可具有更好的力学性能等。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024](1)本专利技术的方法制备的短切纤维长度均匀且可控，分散均匀，长度范围在0.2～10mm，直径在1～30μm，可实现批量化生产或定制化生产。
[0025](2)通过本专利技术方法制备的聚酰亚胺短切纤维在特殊领域使用价值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺短切纤维，其特征在于，所述聚酰亚胺短切纤维的目标长度为0.2mm～10mm中的任一长度L，随机抽取100根，长度为L
±
0.5mm的根数占总根数的百分率＞90％。2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺短切纤维，其特征在于，所述聚酰亚胺短切纤维的目标长度为0.5mm～6mm中的任一长度L，随机抽取100根，长度为L
±
0.5mm的根数占总根数的百分率＞95％。3.一种聚酰亚胺短切纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：采用上浆剂，对聚酰亚胺纤维长丝进行表面上浆处理，得到上浆后的聚酰亚胺纤维。所述上浆剂为选自聚乙烯醇溶液、水性聚酰亚胺溶液、聚丙烯酸酯乳液、环氧乳液、聚氨酯乳液、间苯二酚
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甲醛
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胶乳中的一种或多种，重量百分比浓度为0.1％～10％，并加入分散剂进行改性；步骤二：将所述上浆后的聚酰亚胺纤维通过集束设备进行集束并展平，得到展平后的聚酰亚胺纤维；步骤三：将展平后的聚酰亚胺纤维送入短切设备进行加工，切成目标长度，得到聚酰亚胺短切纤维；步骤四：将得到的聚酰亚胺短切纤维放入超声水洗槽中清洗，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张梦颖，刘少飞，韩恩林，武德珍，牛鸿庆，
申请(专利权)人：江苏先诺新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：