一种芳纶微纳粒子的制备方法及在芳纶纸中的应用技术

技术编号：41143926 阅读：28 留言：0更新日期：2024-04-30 18:12

本发明专利技术公开了一种芳纶微纳粒子的制备方法及在芳纶纸中的应用，本发明专利技术通过以芳纶聚合物溶液为原料，通过喷雾干燥方法制备了芳纶微纳粒子。该芳纶微纳粒子的尺寸为100nm～100μm，具有尺寸分布窄，且兼具产量大、纯度高等优点。将该芳纶微纳粒子与芳纶短纤维和或沉析纤维混合时，利用芳纶微纳粒子在热压过程中展现出的优异的流动性，最大限度地降低芳纶纸中芳纶短切纤维和或沉析纤维之间残留的孔隙，以提高界面抱合性和成纸的致密度，从而赋予所得芳纶纸具有优异的力学强度和电学性能，进而使其能够在高端应用上使用，同时减少化学物品的使用。另本发明专利技术制备方法制备工艺简便、安全环保，适于大规模推广应用。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及芳香族聚酰胺材料，具体涉及一种芳纶微纳粒子、制备方法及在芳纶纸中的应用。

技术介绍

1、目前，国产的芳纶纸多使用湿纺纺丝得到的芳纶短纤维与沉析纤维互混，再通过外界热压制备得到，但制得的芳纶纸存在诸多问题：1.沉析纤维与短纤维的抱合差，粘连效果差；2.成纸致密度低，孔隙结构存留较多；3.成纸力学和电学性能差等。

2、芳纶微纳粒子作为一种新型的芳纶微纳机构，由于其优异的流动性和填充性，已成为解决现有芳纶纸中存在问题的技术突破点之一。例如中国专利(cn202311144831.1)公开了通过静电喷雾方法可以制备得到芳纶微纳粒子，将其作为填充材料应用于芳纶纸中。该专利证实芳纶微纳粒子可以有效填充芳纶纸中存在的孔隙，并起到粘连作用，进而得到具有更好的力学和电学性能的芳纶纸。然而，该芳纶微纳粒子的制备工艺(静电喷雾法)存在诸多不足，如设备结构复杂，使用高压电源，样品收集复杂等，限制了其在后续产业化、大批量、连续生产中的应用。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种芳纶微纳粒子的制备方法及在芳纶纸中的应用。

2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：

3、本专利技术的第一方面提供了一种芳纶微纳粒子的制备方法，包括以下步骤：

4、s1.将芳纶聚合物溶解于氯化物盐/溶剂体系中，得到芳纶聚合物溶液；

5、s2.将步骤s1中的芳纶聚合物溶液进行喷雾干燥，得到芳纶微纳粒子。

6、优选地，

7、优选地，所述芳纶聚合物溶液的浓度为1～20wt％；

8、优选地，步骤s1中，所述氯化物盐为cacl2或licl，溶剂体系中，cacl2或licl的质量分数为2～10wt％；

9、优选地，步骤s2中，所述喷雾干燥的方式为压力喷雾干燥、离心喷雾干燥或者式气流式喷雾干燥；

10、优选地，所述离心喷雾干燥的方式采用闭路式离心喷雾干燥，其条件参数设置：微推进泵的流速为100～3000ml/h，喷嘴尺寸为0.5～2.0mm，雾化器频率为3～500hz，入口温度为175～250℃，出口温度为120～200℃，载气为99％高纯氮气；

11、本专利技术的第二方面提供了上述制备方法得到的芳纶微纳粒子，所述芳纶微纳粒子的直径尺寸为100nm～100μm。

12、本专利技术的第三方面提供了上述芳纶微纳粒子作为填充剂在制备芳纶纸中的应用。

13、本专利技术具备如下有益效果：

14、(1)本专利技术以芳纶聚合物溶液为原料，通过雾化处理形成芳纶微纳液滴，这些微纳液滴与热气体接触，进行充分热交换，短时间将液滴中的溶剂气化去除，形成干燥的芳纶微纳粒子，该芳纶微纳粒子颗粒直径尺寸为100nm～100μm，且尺寸分布窄，兼具产量大、纯度高等优点，在工业上具有广阔的应用前景。

15、(2)将本专利技术制备的芳纶微纳粒子与芳纶短纤维和或沉析纤维混合时，其能够填充芳纶短切纤维和或沉析纤维之间的孔隙，在热压作用下，其本体熔融，利用芳纶微纳粒子在热压过程中展现出的优异的流动性，最大限度地降低芳纶纸中芳纶短切纤维和或沉析纤维之间残留的孔隙，提高界面抱合性和成纸的致密度，从而赋予所得芳纶纸具有优异的力学强度和电学性能，进而使其能够在高端应用上进行使用，同时减少化学物品的使用。

16、(3)本专利技术制备方法工艺简便、安全环保，适于大规模推广应用。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种芳纶微纳粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的芳纶微纳粒子的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述芳纶聚合物为聚间苯二甲酰间苯二胺或者聚对苯二甲酰对苯二胺；所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的任一种；所述芳纶聚合物溶液的浓度为1～20wt％。

3.根据权利要求1所述的芳纶微纳粒子的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述氯化物盐为CaCl2或LiCl，溶剂体系中，CaCl2或LiCl的质量分数为2～10wt％。

4.根据权利要求1所述的芳纶微纳粒子的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述喷雾干燥的方式为压力喷雾干燥、离心喷雾干燥或者式气流式喷雾干燥。

5.根据权利要求4所述的芳纶微纳粒子的制备方法，其特征在于，所述离心喷雾干燥的方式采用闭路式离心喷雾干燥，其条件参数设置：微推进泵的流速为100～3000mL/h，喷嘴尺寸为0.5～2.0mm，雾化器频率为3～500Hz，入口温度为175～250℃，出口温度为120～200℃，载气为99％高纯氮气。</p>

6.一种如权利要求1-5任一项所述制备方法制得的芳纶微纳粒子，其特征在于，所述芳纶微纳粒子的直径尺寸为100nm～100μm。

7.如权利要求6所述的芳纶微纳粒子作为填充剂在芳纶纸中的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种芳纶微纳粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的芳纶微纳粒子的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述芳纶聚合物为聚间苯二甲酰间苯二胺或者聚对苯二甲酰对苯二胺；所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、n-甲基吡咯烷酮中的任一种；所述芳纶聚合物溶液的浓度为1～20wt％。

3.根据权利要求1所述的芳纶微纳粒子的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述氯化物盐为cacl2或licl，溶剂体系中，cacl2或licl的质量分数为2～10wt％。

4.根据权利要求1所述的芳纶微纳粒子的制备方法，其特征在于，步骤s...

【专利技术属性】
技术研发人员：应玉龙，王騊，王晟，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：

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