[发明专利]含有衍生自二氨基二苯砜的絮状物的纸材

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及用包含衍生自单体的聚合物或共聚物的絮状物制成的纸材，所述单体选自4，4’-二氨基二苯砜、3，3’-二氨基二苯砜、以及它们的混合物。与仅用聚(间苯二甲酰间苯二胺)絮状物制成的纸材相比，此类纸材具有更高的断裂伸长率和断裂功(韧性)特性，并且在高温下表现出更低的收缩率。

2.背景技术

已研发出由高性能材料制成的纸材以提供具有改善的强度和/或热稳定性的纸材。例如，芳族聚酰胺纸材是由芳香族聚酰胺构成的合成纸材。由于其耐热性和阻燃性、电绝缘性、韧度和柔韧性，所述纸材已被用作电绝缘材料和飞行器蜂窝结构的基材。在这些材料中，(DuPont，U.S.A.)是通过将聚(间苯二甲酰间苯二胺)絮状物与纤条体在水中混合，然后使所述混合浆料经历造纸工艺以制成成形纸材，然后将所述成形纸材热压光而制成的。已知该纸材具有优异的电绝缘性能以及强度和韧性，甚至在高温下也保持高性能。

然而，持续需要具有改善的特性的高性能纸材，尤其是具有改善的伸长率和韧性的纸材以及在高温下尺寸上更稳定的纸材。

发明简述

在一个实施方案中，本发明涉及可用于电气绝缘的纸材，所述纸材包含絮状物和非粒状、纤维或薄膜状聚合物纤条体，所述絮状物含有衍生自单体的聚合物或共聚物，所述单体选自4，4’-二氨基二苯砜、3，3’-二氨基二苯砜、以及它们的混合物，所述絮状物具有2至25mm的长度；所述纤条体含有衍生自间苯二胺的聚合物或共聚物，所述纤条体具有0.1至1mm的平均最大尺寸，5∶1至1 0∶1的最大尺寸与最小尺寸的比率，以及不超过2微米的厚度。(如本文所用，“薄膜状”是指“薄膜”。)

在另一个实施方案中，本发明涉及可用于电气绝缘的纸材的制备方法，所述方法包括以下步骤：

a)形成按所述絮状物和纤条体的总重量计97至5重量份的絮状物和3至95重量份的聚合物纤条体的含水分散体，所述絮状物含有衍生自单体的聚合物或共聚物，所述单体选自4，4’-二氨基二苯砜、3，3’-二氨基二苯砜、以及它们的混合物；所述纤条体含有衍生自间苯二胺的聚合物或共聚物；

b)将所述分散体共混以形成浆液；

c)将所述含水液体从所述浆液中排出以获得湿纸组合物，和

d)将所述湿纸组合物干燥以制成成形纸材。

如果需要，所述方法包括在通过加热和施压来压实所述成形纸材以制成压光纸的附加步骤。

发明详述

本发明涉及具有改善的韧性和高温外形稳定性的纸材。本发明的关键是使用絮状物，所述絮状物含有衍生自单体的聚合物或共聚物，所述单体选自4，4’-二氨基二苯砜、3，3’-二氨基二苯砜、以及它们的混合物。

所谓“絮状物”是指具有2至2 5毫米，优选3至7毫米的长度以及3至20微米，优选5至14微米的直径的纤维。如果絮状物长度小于3毫米，则纸材强度被严重削弱，而如果絮状物长度大于2 5毫米，则难以通过典型的湿法成网方法形成均匀的纸幅。如果絮状物直径小于5微米，则难以以足够的一致性和可重复性进行商业化生产，而如果絮状物直径大于20微米，则难以形成轻至中等基重的均匀纸材。一般通过将连续的卷绕丝切割成具体长度的段来制备絮状物。

所述絮状物含有衍生自胺单体的聚合物或共聚物，所述胺单体选自4，4’-二氨基二苯砜、3，3’-二氨基二苯砜、以及它们的混合物。此类聚合物和共聚物一般具有下列结构：

NH2-Ar1-SO2-Ar2-NH2

其中Ar1和Ar2是任何未取代或取代的六元碳原子芳基，并且Ar1和Ar2可相同或不同。在一些优选的实施方案中，Ar1和Ar2是相同的。六元碳原子芳基还更优选具有相对于SO2基团的间位或对位取向的连接基。具有该一般结构的这一单体或多个单体在相容溶剂中与酸性单体反应生成聚合物。可用的酸性单体一般具有下列结构

Cl-CO-Ar3-CO-Cl