[发明专利]包含p‑POD短切纤维的纤维纸及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及包含p-POD短切纤维的纤维纸，制备所述纤维纸的方法，以及所述纤维纸的用途，例如，用于制造绝缘材料、结构材料或电子元器件。

背景技术

由各种高性能合成纤维制备得到的纤维纸可以用于制造绝缘材料、结构材料和电子元器件等，在电力电子、航空航天和交通等领域得到广泛的应用。其中，用于制造绝缘材料的纤维纸需要具备良好的耐温性能，以满足机电产品在高温下使用的需要。绝缘材料耐温等级的提高，可大大提高机电产品承受过热和超负荷的能力，可提高其防护等级、安全性和可靠性，同时提高效率和功率。目前，市场中广泛用于高温绝缘材料的芳纶纸，其耐温等级只有200-220℃，在更高温度下寿命较短，并不能适应现有电气技术的发展趋势。

芳族聚噁二唑(aromatic polyoxadiazole)是一类耐高温芳杂环高分子，其分子链中芳香基团和噁二唑环交替排列。芳族聚噁二唑纤维主要包括对位聚苯噁二唑(p-POD)纤维和间位聚苯噁二唑(m-POD)纤维。二者的热分解温度均可达500℃以上，高于间位芳纶、芳砜纶等耐高温纤维。另一方面，其在高温下的长期使用过程中，线密度基本不发生变化，高温下的尺寸稳定性优于目前广泛使用的间位芳纶、聚苯硫醚、芳砜纶等耐高温纤维。

然而，现有技术中尚未有适合工业化生产的包含芳族聚噁二唑的纤维纸的制备方法，以提供耐温性能优良的纤维纸。

发明内容

在本发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。并且，本文中所涉及的操作步骤均为相应领域内广泛使用的常规步骤。同时，为了更好地理解本发明，下面提供相关术语的定义和解释。

如本文中使用的，“芳族聚噁二唑”为一种聚合物，其具有芳香基团和噁二唑基团(如式(a)所示)交替排列的分子结构，所述芳香基团包括但不限于：单环芳基，例如：1,4-亚苯基、1,3-亚苯基；稠环芳基，例如：亚萘基、亚蒽基；联芳基，例如：联苯撑、联萘撑；二亚苯基醚；二亚苯基乙烯。应当注意的是，芳族聚噁二唑的分子结构中，噁二唑基团可能被酰肼基团(如式(b)所示)所替代。因此，在本申请中，当提及“芳族聚噁二唑”时，其不排除分子结构中酰肼基团的存在，例如，本发明的包含如式(c)所示的重复单元的芳族聚噁二唑，其可能含有如式(b)所示的酰肼基团。

如本文中使用的，术语“p-POD”是指对位聚苯噁二唑，其分子链中，如式(c)和式(d)所示的两种重复单元占全部重复单元的摩尔百分比不小于90％。

如本文中使用的，术语“m-POD”是指间位聚苯噁二唑，其分子链中，如式(e)和式(f)所示的两种重复单元占全部重复单元的摩尔百分比不小于90％。

如本文中使用的，术语“含有p-POD的溶液”与“p-POD溶液”具有同样的含义，并可互换使用。

如本文中使用的，术语“纤维”可与“长丝”互换使用，是指长度与宽度之比高的、相对柔韧的、宏观上均匀的物体，所述宽度是指垂直于其长度的横截面的宽度。纤维的横截面可以是任何形状，但通常是近似圆形的。纺丝到卷装线轴上的纤维称为连续纤维。被切成短长度的纤维称为短切纤维，此过程中纤维的性能不发生变化。被切成甚至更小的长度的纤维称为短绒。纱线、复丝或丝束包括多根纤维。纱线可被缠结和/或合股。

如本文中使用的，术语“沉析纤维”又被称为“纤条体”，是指由薄膜状或不规则纤维状的细小颗粒构成的极其细分的聚合物产物。基本上存在两类沉析纤维：薄膜状沉析纤维和纤维状或丝状沉析纤维。薄膜状沉析纤维基本上是二维颗粒，所述颗粒具有约0.1-10mm的长度和0.1-50μm的厚度，优选地，其长宽比为50-1000。纤维状或丝状纤条体一般具有2-3mm的长度，10-50μm的宽度和0.1-1μm的厚度。沉析纤维的制备方法包括但不限于：使聚合物溶液在液体凝固浴中流动，所述液体凝固浴与所述溶液的溶剂相溶或不相溶。所述溶液在聚合物凝固时遭受强剪切应力和湍流。

如本文中使用的，术语“纤维纸”是指以天然纤维和/或合成纤维为原料，经抄造制得的片状材料。所述天然纤维包括但不限于：矿物纤维，例如石棉纤维；植物纤维，例如棉纤维、木纤维；所述合成纤维包括但不限于：无机纤维，例如碳纤维、金属纤维；有机纤维，例如粘胶纤维、腈纶纤维、涤纶纤维、芳族聚噁二唑纤维。

如本文中使用的，术语“树脂”是指受热后有软化或熔融范围，软化时在外力作用下有流动倾向，常温下是固态、半固态，有时也可以是液态的有机聚合物。