[发明专利]一种用于密封及摩擦材料的聚丙烯腈纤维和浆粕制备方法

说明书

本发明涉及聚丙烯腈浆粕制备技术领域，具体涉及一种用于密封及摩擦材料的聚丙烯腈纤维和浆粕制备方法，丙烯腈、第二单体、第三单体、引发剂和链转移剂在酸性条件下，加热，通过水相沉淀聚合制备聚丙烯腈共聚物，聚丙烯腈共聚物经有机溶剂溶解后制得纺丝原液，采用干法纺丝工艺制备得到聚丙烯腈纤维。将聚丙烯腈纤维切短得到聚丙烯腈短切纤维，聚丙烯腈短切纤维与水混合分散后，通过磨浆操作实现聚丙烯腈短切纤维表面的原纤化和进一步的切断，经过脱水、干燥、开松和包装工序，得到聚丙烯腈浆粕。制备的聚丙烯腈纤维内部具有独特的空洞缺陷，有利于分丝帚化，浆粕产品具有较高的热分解温度和比表面积，更适合在密封及摩擦材料中应用。

技术领域

本发明涉及一种用于密封及摩擦材料的聚丙烯腈纤维和浆粕制备方法，属于聚丙烯腈浆粕制备技术领域。

背景技术

聚丙烯腈纤维是由聚丙烯腈(PAN)或85％以上的丙烯腈(AN)和其他第二、第三单体的共聚物溶解后纺制的纤维。目前，合成聚丙烯腈共聚物的方法主要有溶液聚合、水相沉淀聚合、水相悬浮聚合以及乳液聚合，每种制备方法各有其独特的优点，不同的制备方法会得到不同性能的聚丙烯纤维，从而会直接影响下游应用。

聚丙烯腈浆粕是对聚丙烯腈纤维进行原纤化处理之后得到的差异化产品，应用在摩擦和密封材料中作为增韧补强材料，聚丙烯腈浆粕优异的比表面积可以在材料加工中优化材料的加工性能，同时其较低的硬度和蓬松的结构，有利于降低摩擦材料的噪声；在橡胶基质中可以展现优异的分散性以及干湿加工性能，可以在一些领域有效替代昂贵的对位芳纶浆粕和环境不友好的石棉纤维。适用于密封及摩擦材料加工的聚丙烯腈浆粕需要满足相应的热分解温度和应用后的抓附力，目前，适用于密封及摩擦材料的聚丙烯腈浆粕的相关技术报道几乎没有，属于这一领域的技术空白。常用的密封及摩擦材料有密封板和刹车片等。

专利申请WO/2006/012040A1中公开了聚丙烯腈纤维与对位芳纶浆粕按不同比例混合，经过机械强力剪切原纤化(磨浆)处理，制备出聚丙烯腈/芳纶混合浆粕，长度最长不超过5mm，加权平均长度不超过1.3mm，此类产品在市场中的应用极少，也不适合在密封及摩擦材料中应用。

中国专利CN100395387C中公开了一种沉析法制备的聚丙烯腈浆粕，30000-100000聚合度的聚丙烯腈粉末在极性溶剂中完全溶解，注入凝固液中对其施加强剪切力，直接沉析出聚丙烯腈浆粕。一般地，采用沉析法制备的浆粕，其纤维强度无法提供优异的增韧增强的效果，也不适合在密封及摩擦材料中应用。

中国专利申请CN104831397A中公开了通过静电纺丝技术制备得到聚丙烯腈丝束纤维，经切短、分散、研磨，得到聚丙烯腈浆粕纤维，研磨设备采用特殊化定制的螺杆式磨浆机，对长度为3mm的聚丙烯腈纤维进行原纤化处理。该专利中静电纺丝技术不利于连续化工业生产，短切长度较小影响生产效率。

中国专利CN101058896B和中国专利CN101280470B中均采用双组分共混聚合湿法纺丝后再原纤化的聚丙烯腈浆粕制备方法。其中制备聚合物采用溶液聚合的方法，纺丝工艺采用湿法纺丝，此方法是目前主流的聚丙烯腈纤维制备工艺，但是存在聚合物分子量低和分布不均匀的问题，湿法纺丝生产的纤维表面光滑，不利于精制过程中聚丙烯腈纤维的原纤化和比表面积提升，在密封及摩擦材料中应用时会导致抓附力无法满足使用要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种用于密封及摩擦材料的聚丙烯腈纤维和浆粕的制备方法，制备的聚丙烯腈纤维内部具有独特的空洞缺陷，有利于分丝帚化，浆粕产品具有较高的热分解温度和比表面积，更适合在密封及摩擦材料中应用。