第一情报 ---材料工业

国内聚丙烯腈浆粕纤维研发现状及主要专利技术揭示

供稿人:杨薇炯  供稿时间:2006-8-22   关键字:聚丙烯腈浆粕  聚丙烯腈纤维  芳纶浆粕  摩擦材料  密封材料  
国内相关产品研发背景及研究进展
聚丙烯腈浆粕就是聚丙烯腈纤维的一种新型的差别化、功能性产品,它可取代石棉纤维用于摩擦材料、密封材料、建筑材料等多种领域。因聚丙烯腈浆粕不仅具有高度原纤化的结构,较强的捕获细微粒子、抑制组分流失的能力,而且含有大量的极性基团-CN,长度分布适中、比表面积巨大,在基体中易分散混合,有良好的抗溶剂性、无保存环境限制、更低潮湿敏感度、较高的使用温度、混合效率高、成本低等优良特性,因此它具有比芳纶浆粕更好的加工性能和相近的使用性能,现已引起了国外高分子化纤材料行业的高度重视与开发研究。
 
文献表明,国内的聚丙烯腈浆粕纤维开发尚属刚刚起步阶段,大部分研究仅针对纤维素及与聚丙烯腈共混溶液和膜性能,以及对不同材质浆粕制得原液的流变性、聚丙烯腈熔融纺丝技术等展开相关基础研究。近年来,随着我国高强聚丙烯腈纤维的开发与应用研究,国内知名研究机构与企业也已展开了聚丙烯腈浆粕纤维的研发。如上海东华大学上海兰邦工业纤维有限公司等正在着力研发制备聚丙烯腈浆粕纤维。
 
东华大学在制备芳纶浆粕、对位芳纶浆粕等基础上,申请公开了一种聚丙烯腈浆粕的制备方法(发明专利申请号:CN200410093262.3),其采用沉析法,即将聚丙烯腈粉末在二甲基乙酰胺等极性有机溶剂中完全溶解,配制成均匀的浆液,该浆液注入凝固液中,在强剪切力的作用下,直接沉析出聚丙烯腈浆粕。该法省略了纺丝、切断、研磨等工序,可以大幅度降低制造成本。其工艺流程步骤如下:
上海兰邦工业纤维有限公司在开发芳纶浆粕涤纶浆粕基础上,近期成功研制出 “玉蛛”牌聚丙烯腈浆粕(下图1),它是腈纶的一种原纤化产品,表面毛羽丰富,呈树枝状结构(下图2),每条枝干上都附有大量的微纤。该公司为克服国内外现有制备聚丙烯腈浆粕工艺中存在的原纤化困难、设备成本高、工艺条件苛刻、产品结构不均匀等技术问题,采用不同结构单体或含不同比例同种结构单体的两种聚丙烯腈聚合体进行双组分共混湿法纺丝工艺,利用共混浆液在凝固过程中发生相分离形成多微孔结构的原理,制得内部微孔丰富、微纤疏松的聚丙烯腈丝束纤维,这种结构的丝束经切短后,在水中易分散、且在研磨过程中易原纤化,既可大大减低研磨能耗,又可得到长度分布适中、结构均匀、高度原纤化的聚丙烯腈浆粕。且该聚丙烯腈浆粕除了具有腈纶本身所具有的优异的环境适应性、对湿度不敏感及较高的使用温度外,还具有原纤化程度高、分散性能好和干/湿加工性能好等特点,可被广泛用于过滤纸、无纺布、摩擦密封材料取代石棉或芳酰胺浆粕等领域(下图3) 。
上海兰邦公司生产的高度原纤化聚丙烯腈浆粕为增强及高效微粒捕获组分,该公司对其开发研制的这种新型无石棉橡胶密封板进行了系统性能测试分析。结果表明:聚丙烯腈浆粕增强无石棉橡胶密封板具有优异的综合性能,可取代石棉及芳纶浆粕增强橡胶密封板。
 
 
 
国内有关聚丙烯腈浆粕、芳纶浆粕主要专利技术揭示及文献链接:
 
 
公开(告)号
申请日
公开(告)日
 申请(专利权)人
专利名称
 
1
CN1647904
2004.12.21
2005.08.03
东华大学
 
 
主要技术内容
公开了一种聚丙烯腈浆粕的制备方法,包括如下步骤:将分子质量为30000~100000的聚丙烯腈粉末在极性有机溶剂中完全溶解,配制成均匀的浆液,其中聚丙烯腈的质量百分含量为14%~30%,浆液的温度为15℃~80℃;将得到的浆液注入凝固液中,凝固浴浓度为0%~20%,凝固液的温度为15℃~90℃;在搅拌速率为700~3500转/分的强剪切力的作用下,剪切时间为5~60分钟,直接沉析出聚丙烯腈浆粕。该发明省略了纺丝、切断、打浆等工序,可以大幅度降低制造成本,制备的聚丙烯腈浆粕表面原纤化丰富,结构比较均匀。
 
2
CN1475514
2002.08.12
2004.02.18
东华大学
 
 
主要技术内容
该发明涉及一种对位芳纶浆粕的制备方法,属于非纺丝、非直接缩聚成纤方法,它是将具有一定特性粘度的芳纶1414树脂在浓硫酸中完全溶解制成浆液,在凝固液中,在激烈搅拌下直接沉析出芳纶浆粕。该发明可以根据需要沉析出具有不同特性粘度、不同长径比的对位芳纶浆粕,以满足浆粕的不同用途。
 
3
 CN1401682
2002.09.13
 2003.03.12
东华大学
 
 
主要技术内容
该制备方法特征在于采用对苯二甲酰氯二次加料、干燥的液氨作酸吸收剂,以双螺杆挤出机为主反应器,在第三段加入分子量低于40000的聚乙烯吡咯烷酮;挤出含有高分子液晶态冻胶体,进行保温熟化、打浆、洗涤、脱水、脱水干燥,最终制备的对位芳纶浆粕的特性粘度不小于4.0,长径比为100-120;比表面积为5-7m2/g,从而解决了连续化缩聚中进料设备昂贵、计量精度要求高等不利因素;因分子量低于40000的聚乙烯吡咯烷酮的加入,在提高聚合体特性粘度的同时,改善了浆粕的成纤性及表面性能。
 
4
CN1234084
1997.09.23
1999.11.03
株式会社可隆(韩国)
 
主要技术内容
该发明涉及一种对-全芳族聚酰胺浆粕,其制造方法和其制造设备,更具体地说,该浆粕是平均直径小于1μm的微原纤的集合体,并且具有压碎的椭圆形横截面,其中最长长度至少是最短长度的1.2倍。该发明也涉及一种使芳族二胺与等摩尔的芳族二酰基氯在聚合溶剂中反应获得的预聚物(未取向)连续地进行取向和熟化或连续地进行取向、熟化和切割来制造上述芳族聚酰胺浆粕的方法和设备。
 
5
CN1539064
2002.07.15
2004.10.20
日本爱克兰工业株式会社
 
 
主要技术内容
湿摩擦材料用纤维基材料,包含纤维成分、摩擦调节材料和填料,其中所述纤维成分含5-50重量%的均聚丙烯腈纤维和/或通过所述均聚丙烯腈纤维原纤化而制备的浆粕状均聚丙烯腈纤维,其中所述均聚丙烯腈纤维在180℃时的弹性模量为10cN/dtex或更高和在200℃时的收缩百分率为5%或更低。此纤维基材料可用于制造用在离合器、差速齿轮、制动器等上的湿摩擦材料,其中的纤维没有因为其塑性变形或者因为酸性分解产物的作用而劣化,因此耐用性出色。
 
 
 
参考文献:
 
 
 
 
5.       http://www.twaron.com/
 
 
 
 
 
 
 
 
13.     李锦春、尤松、尤秀兰 聚丙烯腈浆粕增强无石棉橡胶密封板的研制 上海兰邦工业纤维有限公司 http://www.lbang.com/ 
 
14.    何翼云等  聚丙烯腈熔融纺丝技术进展 1998,1,33-39
 
15.    杨雄鳞  石棉替代品的开发现状  中外技术情报 1995,1,3-4
 
16.    中国发明专利 CN1647904、CN1475514、 CN1401682、CN1234084、CN1539064等
 
17.    国外专利 US2003041524、WO03014589、US5401576、US5296286、US5472995等
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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