[发明专利]包含对芳族聚酰胺和添加剂材料的复合材料的颗粒

说明书

本发明涉及一种包含对芳族聚酰胺和添加剂材料的纺丝原液，涉及一种使用所述纺丝原液制备颗粒的方法，以及涉及包含对芳族聚酰胺和添加剂材料的复合材料的颗粒。 

通常将芳族聚酰胺颗粒如沉析纤维、原纤、短纤维和浆粕用于多种应用，例如造纸、制动衬片、垫圈、联接板等。特殊的极高质量应用还需要进一步改善现有颗粒。已知将添加剂材料添加至这种颗粒中以调节其性质。当将添加剂材料添加至这些芳族聚酰胺颗粒时，可能会出现某些缺点，例如在造纸工艺中纸成形期间保留添加剂材料会存在问题而导致需要使用化学品来保留添加剂。此外，具有添加剂材料的体系的污染可能妨碍造纸或其它产品的工艺。 

因此，本发明的目的在于提供具有改善性质的对芳族聚酰胺颗粒以解决上述问题。 

为此本发明涉及一种由纺丝原液制备聚合物-添加剂复合材料颗粒的方法，其通过： 

i)将纺丝原液喷射纺丝以获得浆粕、原纤或沉析纤维，其中所述纺丝原液包含溶剂和4-75wt％的由2-95wt％对芳族聚酰胺聚合物和5-98wt％固体添加剂材料总计为100wt％组成的组合物，并且其中所述芳族聚酰胺聚合物溶解在溶剂中；或者 

ii)通过转子-定子设备凝固纺丝原液，在所述转子-定子设备中通过定子将聚合物溶液施加在转子上，使得沉淀聚合物-添加剂复合材料颗粒在塑性形变阶段时受到剪切力。 

本发明另一方面涉及一种适用于这样的方法的纺丝原液，该纺丝原液包含溶剂和4-75wt％的由2-95wt％对芳族聚酰胺聚合物和5-98wt％固体添加剂材料总计100wt％组成的组合物，并且其中所述芳族聚酰胺聚合物溶解在溶剂中。 

本发明另一方面涉及由此获得的产品。 

术语喷射纺丝是指例如已经在WO 2004/099476中公开的纺丝方法。根据该方法，借助压力容器在压力下将液体对芳族聚酰胺聚合溶液供给到纺丝泵，从而加料到喷嘴中以喷射纺成浆粕状纤维。通过纺丝喷嘴将液体对芳族聚酰胺溶液纺入较低压力区域。在膨胀气流的影响下将液体纺丝溶液分成小滴，同时或依序通过抽拉取向。然后通过应用凝固剂射流使浆粕状纤维在相同区域中凝固，并且将形成的浆粕收集到滤器上或直接加工成纸，或者将纤维铺设在板上以直接形成纸并随后凝固。凝固剂可以选自水，水、NMP和CaCl₂的混合物，或任何其它适合的凝固剂。 

对芳族聚酰胺聚合物可以是任何芳族酰胺聚合物或共聚物，其能够由对位取代芳族二胺和对位取代芳族二羧酸酰卤与任选的其它单体缩聚而获得(下文缩写为“对芳族聚酰胺”)，迄今为止已知它们由于其高强度、高弹性模量和高耐热性而用于如纤维、浆粕等多个领域。 

聚(对苯二甲酰对苯二胺)(下文缩写为PPTA)可被认为是对芳族聚酰胺的典型成员。通过在极性酰胺溶剂中进行溶液聚合反应已经在极性酰胺溶剂/盐体系中制备了PPTA。将PPTA沉淀、中和、用水洗涤并干燥，并一次分离为聚合物。然后，将聚合物溶解于溶剂并通过湿纺法将其制成PPTA纤维。在该步骤中，任何适当溶剂可以用作纺丝原液的溶剂。纺丝原液通常显示光学各向异性。 

根据多种现有方法，浆粕制备如下：通过机械切断这样的长(连续)PPTA纤维、将切断的纤维分散在水中并通过诸如打浆等机械剪切手段使分散的纤维原纤化随后过滤并干燥。在这样的现有方法中，聚合、纺丝和制浆的步骤完全彼此独立。即聚合步骤使用极性酰胺溶剂，纺丝步骤使用浓硫酸作为溶剂，以及制浆步骤使用水作为分散介质。 

这样制成的浆粕被定义为高度原纤化的纤维干。原纤化部分被称为原纤，其高度缠结并具有高的纵横比和大的表面积。因此芳族聚酰胺浆粕是用于造纸、垫圈、制动衬片等的原纤化颗粒。因此已知浆粕通常可由纺成纤维通过在其上进行切断和原纤化步骤制成，也可以由不首先将聚合物纺成纤维的直接方法制成。 

在例如US 5,028,372的现有技术中已经公开了这种直接制浆法。根据该方法，对芳族聚酰胺浆粕制备如下：形成对芳族聚酰胺聚合物溶液，将所述溶液挤出到传送机上，在传送机上培育该溶液直至其形成凝胶，以及切割该凝胶并分离其浆粕。 

在WO 2005/059211中已经公开了通过使用喷射纺丝制备原纤的方法，其包括步骤a.：在N-甲基吡咯烷酮或二甲基-乙酰胺和氯化钙或氯化锂的混合物中，将芳族二胺和芳族二羧酸酰卤聚合成对芳族聚酰胺聚合物以获得纺丝原液，其中所述聚合物溶于该混合物中，并且其中在气流下通过使用喷射纺丝喷嘴将纺丝原液转化为原纤，随后使用凝固射流凝固原纤。