[发明专利]一种制备酚醛纤维的全密封式固化方法

说明书

所属领域

本发明属于一种酚醛纤维的固化方法，具体说涉及一种酚醛树脂纤维原丝的全密封式固化制备酚醛纤维的方法。

背景技术

酚醛纤维是采用低分子量的线性酚醛树脂熔融纺丝，或借助于呈纤性聚合物溶液纺丝，然后交联成不溶不熔的纤维。1968年由美国金刚砂公司研制成功，并在1969年被评为世界合成纤维十大发明之一。酚醛纤维是一种三维交联的有机纤维，具有高度阻燃、耐化学腐蚀、绝热隔音等性能，研制成功后，酚醛纤维及其织物被广泛应用于各种防护服如耐热服、赛车服、高温炉前工作服、消防服、围裙、手套、安全罩布、耐酸服、防寒服以及潜艇、舰船内的睡袋、褥垫等保暖材料和化学品储罐和容器的衬里材料等。

酚醛纤维的制备分为熔纺和湿纺两种工艺，对于熔纺工艺，酚醛树脂所纺成的原丝属于一种树脂分子的堆积，强度极低，必须通过进一步的固化交联才能获得强度，方法是将原丝浸没在醛作交联剂和酸作催化剂的混合溶液中，通过扩散加热进行固化交联，一般的酚醛纤维制备专利，如ZL03137024.1，ZL200510012803.X等所采用的设备均是开放式的容器，通过循环水冷凝管对挥发的盐酸等酸类气体和甲醛等醛类气体进行冷凝回流，由于固化温度达到混合液的沸点附近才能获得高度交联的纤维，而所用的酸类和醛类大部分具有很强的挥发性、腐蚀性、毒性，是重要的污染源，对人员、设备和环境都会造成严重的危害。其中最具有代表性的是盐酸和甲醛，属于极易挥发的气体，且其冷凝点温度极低，分别为-85℃和-19.5℃，因此冷凝管是难以将其冷凝回流到固化液中的，只有很小一部分再次溶解于水蒸气冷凝的水中，然回流到固化液中，大部分盐酸和甲醛气体挥发出去，盐酸和甲醛都属于高污染、高毒性、致癌性气体，盐酸还具有很强的腐蚀性，不仅造成严重的环境污染和设备腐蚀，对实验人员的身体健康造成危害。同时，大部分试剂挥发掉而不是参与交联反应，导致严重的试剂浪费，缺陷十分明显，根本无法放大进行大规模的生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种无污染、可大规模生产的制备酚醛纤维的全密封式固化方法。

将酸和醛溶液按照一定比例加入固化液储槽内混合均匀，把熔纺出的酚醛树脂原丝放入耐腐蚀、耐温、耐压全密封的反应釜内，将储槽内的酸和醛的混合液加入反应釜内，升温固化，冷却后，把固化液放回储槽内，将浓度补充后，下次继续使用，固化后纤维在反应釜内水洗干燥，就得到高度交联的酚醛纤维。

本发明固化方法具体包括如下步骤：

将蒸馏水、醛、酸依次加入到固化液储槽中，混合均匀配成固化液，熔融纺出的酚醛树脂原丝放入固化釜中，将储槽内的固化液加入固化釜内，将固化釜密封，升温固化，将固化液放回储槽内；在固化釜内将固化后的酚醛树脂纤维进行碱溶液中和、水洗、干燥后，取出就得到酚醛纤维；将储槽内的固化液醛的浓度进行补充后，下次固化继续使用；

其中固化液中醛的浓度为：5-25wt％，固化液中酸的浓度为：5-25wt％。

如上所述的固化釜和固化液储槽采用耐腐蚀、耐高温、耐压的设备。固化釜耐温要≥130℃，耐压要≥20MPa，储槽耐温要大于≥80℃，耐压≥0.5MPa。固化釜和固化液储的耐腐蚀可选聚四氟乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料衬里钢反应容器，或者钽板、锆板、哈氏合金板、蒙奈尔合金板等反应容器或与钢板的复合板反应容器。

如上所述的固化反应釜与固化液储槽的容积为1∶1。

如上所述的醛为甲醛、三聚甲醛或其混合物。

如上所述的酸为盐酸、磷酸、甲酸、对甲苯磺酸等能大量提供H+的无机和有机酸的一种或几种。

如上所述的原丝和固化液的重量比例为：1∶1-100

如上所述的固化升温速率为：1-100℃/h。

如上所述的酚醛树脂原丝为通用的熔融纺制酚醛树脂原丝的方法，如：US Patent 3650102，US Patent3808289，US Patent 3996327，US Patent2006267229，CN1358887等专利中所述的。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)传统的固化方法为开放式冷凝回流的方法，不仅造成严重的环境污染和设备腐蚀，而且还导致严重的试剂浪费，无法进行放大生产，缺陷十分明显。