一种沉析纤维及其制备工艺制造技术

一种沉析纤维及其制备工艺，沉析纤维呈现薄膜状，沉析纤维长度为0.8～1.4mm，宽度为20～35μm，比表面积为70m2/g～120m2/g。制备工艺包括成型工艺和纯化工艺，所述成型工艺采用多级沉析，树脂溶液与沉析液通过剪切盘和膜化盘析出并膜化，得到沉析纤维；所述纯化工艺采用多级连续纯化，沉析纤维在湿性环境中经纯化装置洗涤，再经稀释、疏解，得到沉析纤维分散液。本发明专利技术工序连续化程度高，实现成型和纯化过程的连续化，最终得到的沉析纤维分散液可直接用于造纸使用。接用于造纸使用。接用于造纸使用。

【技术实现步骤摘要】
一种沉析纤维及其制备工艺


[0001]本专利技术属于高分子材料
，尤其涉及一种沉析纤维及其制备工艺。

技术介绍

[0002]间位芳纶沉析纤维是制备间位芳纶纸的关键原材料。在间位芳纶纸制备过程中，芳纶短纤起骨架支撑作用，沉析纤维起缠结粘接作用，沉析纤维的长度、宽度、厚度、均匀性、比表面积等对纸的性能有很大影响，沉析纤维越薄，膜状结构越大，比表面积越大，形态越均匀，与短纤复合时形成的纸匀度更好、纸页结构更致密，纸的强度更好，电气性能更优异。
[0003]沉析CN201710800856.0、CN200610069115.1、CN200810035666.5、CN201510179797.0公开了一些沉析纤维的制备工艺及方法，采用的未公开的沉析成型设备，制备的沉析纤维比表面积小，或未对比表面积有相关描述。成型设备及相匹配的工艺直接决定沉析纤维的形态与性能，要生产大比表面积的沉析纤维产品，必须设计有相应的成型装置。目前国内很大一部分沉析机都是在分散机、乳化机的基础上改造而成，制备的沉析纤维膜状结构少，比表面积小。专利CN201621097571.2、CN201010010006.9公开的沉析机，其实是美国杜邦20世纪60年代使用的旧式单分散盘沉析装置，经过几十年的发展，芳纶纸对沉析纤维形态与性能的要求越来越高，沉析机也需要进行更新换代。现有间位芳纶沉析成型设备及工艺制备的沉析纤维普遍打浆度较低，膜状结构较少，比表面积不大。沉析纤维膜状结构及比表面积受成型设备，树脂原液性状、沉析液性状、纯化工艺等影响极大。所以需要设计一种沉析成型装置工艺，既能使树脂原液在析出的过程中形成均匀纤条体，又能使纤条在后续剪切作用下继续膜化，形成大且薄的膜状结构，从而具备大比表面积的特征。
[0004]沉析纤维生产过程中，在聚合环节会生成含氯副产物，在成型过程中会使用极性溶剂(主要为DMAc)，这些杂质必须经纯化处理，否带入到芳纶纸中会，会极大影响芳纶纸的电气绝缘性能与抗老化性能。所以纯化设备也十分重要，目前，国内采用的纯化方式有两种，一种是离心机式间歇洗浆，如CN201610656707.7，离心机式间歇洗浆效率低，适用于实验室研究工作使用。另一种是水平带式连续洗浆。工业生产一般采用水平带式连续洗浆，该设备一般用于矿物、稀土等无机物的洗涤，用于沉析纤维的洗涤也是近几年对设备进行不断优化改造才实现的，如专利CN201610885181.X就是在洗涤床上实现逆流洗涤。不管是离心式间歇洗浆还是水平带式连续洗浆，两种方式在纯化过程中都会将先物料进行脱水至较干状态，再进行洗涤，这样的优点是可以大幅减少纯化过程产生的废液，降低生产成本。但缺点是该方式最终形成的是干度较大的滤饼，在造纸备浆过程中需要进一步碎浆疏解。在二次碎浆疏解过程中，会导致沉析纤维形态的变化以及膜状结构的破坏，提高细小纤维的含量。同时，在较高干度下进行带式洗浆或离心式洗浆，由于沉析纤维浆块处于静止状态，浆块与洗涤水始终保持同一接触面，可能导致洗涤不均匀、不彻底。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是目前难以连续制造大比表面积的沉析纤维，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种沉析纤维及其制备工艺。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0007]一种沉析纤维，所述沉析纤维呈现薄膜状，沉析纤维长度为0.8～1.4mm，宽度为20～35μm，比表面积为70m2/g～120m2/g。
[0008]优选的，所述沉析纤维打浆度为65～85oSR。所述沉析纤维打浆度为65～85
°
SR，保水值≥260％，DMAc绝干当量≤300mg/kg，氯元素绝干当量≤400mg/kg，钙元素绝干当量≤600mg/kg，铁元素绝干当量≤100mg/kg。
[0009]优选的，包括成型工艺和纯化工艺，所述成型工艺采用多级沉析，树脂溶液与沉析液通过剪切盘和膜化盘析出并膜化，得到沉析纤维；所述纯化工艺采用多级连续纯化，沉析纤维在湿性环境中经纯化装置洗涤，再经稀释、疏解，得到沉析纤维分散液。
[0010]本专利技术同时从设备和工艺的角度出发，综合考虑树脂析出过程、剪切成形及膜化过程、纯化过程，在控制成本的前提下，制备大比表面积间位芳纶沉析纤维。常规洗涤方式最终形成的是干度较大的滤饼，在造纸备浆过程中需要进一步碎浆疏解，进而导致沉析纤维形态的变化以及膜状结构的破坏，并提高细小纤维的含量。湿性连续洗涤在纯化过程中始终保持物料具有较高含水量，纯化后不需要二次碎浆，可最大程度保护膜状结构不被破坏。因双级沉析制得的纤维较其他方法制得的纤维其膜状结构多、比表面积大，所以更适合湿性连续洗涤。又湿性连续洗涤得到的纤维含水量较高，后续稀释和疏解的工作会更为省时省力。
[0011]优选的，所述成型工艺发生在多级分散盘沉析成型装置中，多级分散盘沉析成型装置包括壳体、导流部件、成型腔和轴，壳体内中空形成成型腔，轴设于成型腔中，所述导流部件设于成型腔的进口端，所述成型腔内分多级设置有多个分散盘，所述成型腔内设置的物料流道依次从进口端、经多级设置的多个分散盘再到出口端布置，所述分散盘套设在轴上；所述多级设置有多个分散盘第一级分散盘包括一可实现对物料进行剪切作用的剪切盘，第二级分散盘包括一可实现对物料进行成膜作用的膜化盘；所述成型腔内设置的物料流道依次从进口端、经多级设置的分散盘再到出口端布置，所述分散盘套设在轴上。
[0012]树脂溶液先经过剪切盘，在剪切盘处析出并形成均匀的纤条体，再经过膜化盘得到进一步的剪切膜化，形成大且薄的膜状结构。
[0013]优选的，所述剪切盘和膜化盘同轴套设且上下相对布置。
[0014]优选的，所述剪切盘包括剪切盘定子与剪切盘转子，剪切盘定子固接在壳体的内壁，剪切盘转子固接在轴上；所述膜化盘包括膜化盘定子与膜化盘转子；膜化盘定子固接在壳体的内壁，膜化盘转子固接在轴上。
[0015]优选的，所述壳体上设置有树脂喷丝板组件，所述树脂喷丝板组件穿过壳体及剪切盘定子与剪切盘转子保持一定缝隙。
[0016]优选的，所述树脂喷丝板组件具有多个，均匀分布在剪切盘定子上，所述树脂喷丝板组件的面板上均匀分布多个喷丝孔，孔径为0.1～1.5mm；所述树脂喷丝板组件与剪切盘转子的缝隙为0.1～1.5mm，所述剪切盘定子与剪切盘转子的缝隙为0.1～1.5mm。
[0017]形成的沉析纤维的尺寸受到缝隙大小的影响，精确控制缝隙意味着能够控制纤维
尺寸。
[0018]优选的，所述成型腔内由上到下依次包括进料通道、剪切通道、过渡通道、膜化通道和出料通道。
[0019]优选的，所述进料通道下行的物料向成型腔的外围扩散至剪切通道，所述剪切通道下行的物料向成型腔的中部扩散并分散至过渡通道，所述过渡通道下行的物料经过膜化通道后进入至出料通道。
[0020]优选的，所述导流部件为一螺旋杆，所述螺旋杆和多级设置的多个分散盘均同轴套设，所述轴底部通过传动部件与驱动装置连接。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种沉析纤维，其特征在于，所述沉析纤维呈现薄膜状，沉析纤维长度为0.8～1.4mm，宽度为20～35μm，比表面积为70m2/g～120m2/g。2.如权利要求1所述的沉析纤维，其特征在于，所述沉析纤维打浆度为65～85
°
SR，保水值≥260％，DMAc绝干当量≤300mg/kg，氯元素绝干当量≤400mg/kg，钙元素绝干当量≤600mg/kg，铁元素绝干当量≤100mg/kg。3.一种沉析纤维制备工艺，其特征在于，包括成型工艺和纯化工艺，所述成型工艺采用多级沉析，树脂溶液与沉析液通过剪切盘和膜化盘析出并膜化，得到沉析纤维；所述纯化工艺采用多级连续纯化，沉析纤维在湿性环境中经纯化装置洗涤，再经稀释、疏解，得到沉析纤维分散液。4.如权利要求3所述的沉析纤维制备工艺，其特征在于，所述成型工艺发生在多级分散盘沉析成型装置中，所述多级分散盘沉析成型装置，包括壳体、导流部件(1)、成型腔(2)和轴(3)，壳体内中空形成成型腔(2)，轴(3)设于成型腔(2)中，所述导流部件(1)设于成型腔(2)的进口端，所述成型腔(2)内分多级设置有两个分散盘，第一级分散盘包括一可实现对物料进行剪切作用的剪切盘，第二级分散盘包括一可实现对物料进行成膜作用的膜化盘；所述成型腔(2)内设置的物料流道依次从进口端、经多级设置的分散盘再到出口端布置，所述分散盘套设在轴(3)上；所述剪切盘和膜化盘同轴套设且上下相对布置。5.如权利要求4所述的沉析纤维制备工艺，其特征在于，所述剪切盘包括剪切盘定子(5)与剪切盘转子(6)，剪切盘定子(5)固接在壳体的内壁，剪切盘转子(6)固接在轴(3)上；所述膜化盘包括膜化盘定子(7)与膜化盘转子(8)；膜化盘定子(7)固接在壳体的内壁，膜化盘转子(8)固接在轴(3)上；所述导流部件(1)为一螺旋杆，所述螺旋杆和多级设置的多个分散盘均同轴套设，所述轴(3)底部通过传动部件与驱动装置连接。6.如权利要求4所述的沉析纤维制备工艺，其特征在于，所述壳体上设置有树脂喷丝板组件(4)，所述树脂喷丝板组件(4)穿过壳体及剪切盘定子(5)与剪切盘转子(6)保持一定缝隙；所述树脂喷丝板组件(4)具有多个，均匀分布在剪切盘定子(5)上，所述树脂喷丝板组件(4)的面板上均匀分布多个喷丝孔(9)，孔径为0.1～1.5mm；所述树脂喷丝板组件(4)与剪切盘转子(6)的缝隙为0.1～1.5mm，所述剪切盘定子(5)与剪切盘转子(6)的缝隙为0.1～1.5mm。7.如权利要求4所述的沉析纤维制备工艺，其特征在于，所述成型腔(2)内由上到下依次包括进料通道(2
‑
1)、剪切通道(2
‑
2)、过渡通道(2
‑
3)、膜化通道(2
‑
4)和出料通道(2
‑
5)；所述进料通道(2
‑
1)下行的物料向成型腔(2)的外围扩散至剪切通道(2
‑
2)，所述剪切通道(2
‑
2)下行的物料向成型腔(2)的中部扩散并分散至过渡通道(2
‑
3)，所述过渡通道(2
‑
3)下行的物料经过膜化通道(2
‑
4)后进入至出料通道(2
‑
5)。8.如权利要求4所述的沉析纤维制备工艺，其特征在于，所述多级分散盘沉析成型装...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，曹凯凯，伍威，王进，曹卓，刘玉峰，曾勇，黄安民，高纪明，
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：