[发明专利]聚芳唑/木浆及其制法

说明书

发明背景 

1.发明领域

本发明涉及木浆和聚芳唑(polyareneazole)浆粕，它作为增强材料用于包括例如摩擦材料、流体密封材料和纸的产品中。本发明还涉及制造此类浆粕的方法。

2.相关技术描述

纤维类和非纤维类增强材料多年来被用于摩擦产品、流体密封产品和其它塑料或橡胶产品中。此类增强材料通常必须表现出高耐磨和耐热性。

石棉纤维在历史上一直被用作增强材料，但由于其有害健康，故已制造或建议使用替代品。然而，这些替代品中很多在这或那方面表现得不如石棉那么好。

研究公开74-75，1980年2月发表，公开了由各种不同长度原纤化 牌对位芳族聚酰胺纤维制造浆粕的方法以及此种浆粕作为增强材料在各种应用中的应用。该出版物公开，由 牌对位芳族聚酰胺纤维制成的浆粕可单独用于片材产品中，或者与其它材料的纤维，例如 牌间位芳族聚酰胺、木浆、棉和其它天然纤维素制品、人造丝、聚酯、聚烯烃、尼龙、聚四氟乙烯、石棉和其它矿物，玻璃纤维及其它陶瓷，钢及其它金属，以及碳纤维组合使用。该出版物还公开由 牌对位芳族聚酰胺纤维单独，或与 牌对位芳族聚酰胺短纤维一起制成的浆粕在摩擦材料中用来替代部分石棉体积，同时其余部分石棉体积则由填料或其它纤维替代的应用。

美国专利申请出版物2003/0022961(授予Kusaka等人)公开由摩擦改良剂、粘结剂以及由(a)干芳族聚酰胺浆粕和(b)湿芳族聚酰胺浆粕、木浆和丙烯酸类纤维浆粕的混合物制成的纤维增强剂制成的摩擦材料。干芳族聚酰胺浆粕被定义为由“干原纤化方法”获得的芳族聚酰胺浆粕。干原纤化方法是在旋转切刀与筛网之间干研磨芳族聚酰胺纤 维以制备浆粕。湿芳族聚酰胺浆粕被定义为由“湿原纤化方法”获得的芳族聚酰胺浆粕。湿原纤化方法是在水中在两个转盘之间研磨短芳族聚酰胺纤维以形成原纤化纤维，随后使原纤化纤维，即浆粕脱水。Kusaka等人还公开一种混合-原纤化纤维的方法，其通过首先以规定比例混合多种类型的原纤化的有机纤维，随后使混合物原纤化从而生产出浆粕。

聚吡啶并双咪唑聚合物是一种刚性的棒状聚合物。由此种聚合物(例如其组成被称作PIPD并公知用于制造 纤维的聚合物的聚合物)已知可用于既防割又耐焰的防护服。在聚合物链之间具有强氢键的刚性棒状聚合物纤维，例如聚吡啶并双咪唑，公开在Sikkema等人的美国专利5,674,969中。聚吡啶并双咪唑的例子是聚(1，4-(2，5-二羟基)亚苯基-2，6-吡啶并[2，3-d：5，6-d’]双咪唑)，它可通过四氨基吡啶与2，5-二羟基对苯二甲酸在聚磷酸中的缩聚反应来制备。Sikkema公开，由这些纤维可制造浆粕。Sikkema还公开，在制造一-或二-维物体如纤维、薄膜、带之类过程中，希望聚吡啶并双咪唑具有对应于至少约3.5，优选至少约5，更特别地等于或大于约10的相对粘度(″Vrel″或″hrel″)的高分子量，当在25℃以在甲磺酸中0.25g/dl的聚合物浓度测定时。Sikkema还公开，良好的纤维纺丝结果可由相对粘度大于约12的聚[吡啶并双咪唑-2，6-二基(2，5-二羟基对亚苯基)]获得，并且可以达到超过50的相对粘度(对应于大于约15.6dl/g的比浓对数粘度)。

一直需要提供替代的浆粕，它不但在产品中很好地发挥作用，而且成本还低。尽管有大量的公开提出成本较低的替代增强材料的建议，但是所建议的这些产品中许多不能在使用中充分发挥作用，成本显著高于目前市售产品，或者具有其它不利特性。因此，依然需要增强材料，其表现出高耐磨和耐热性，成本可与其它市售增强材料相比或更便宜。

发明概述

本发明的一种实施方案涉及一种用作增强或加工材料的浆粕，它包含：

(a)不规则形状的原纤化木浆纤维结构，该结构占总固体的60～97wt％；

(b)不规则形状的原纤化聚芳唑纤维结构，占总固体的3～40wt％；以及

(c)水，

该木浆和聚芳唑纤维结构具有不大于5mm的平均最大尺寸，不大于1.3mm的长度加权平均长度，并且具有茎和原纤，其中木浆原纤和/或茎与聚芳唑原纤和/或茎基本上缠结在一起。

本发明的另一种实施方案是一种制造用作增强材料的原纤化木浆和聚芳唑浆粕的方法，包括：

(a)合并诸浆粕成分，包括：

(1)木浆纤维，它具有不大于1cm的平均长度和占诸成分中总固体的60～97wt％；

(2)刚性棒状聚芳唑纤维，其具有不大于10cm的平均长度并且占诸成分中总固体的3～40wt％；以及

(3)占全部成分95～99wt％的水；