[发明专利]通过微波固化快速制备高韧性酚醛环氧树脂纤维的方法

说明书

本发明公开了一种通过微波固化快速制备高韧性酚醛环氧树脂纤维的方法，通过将酚醛环氧树脂溶于醇类有机溶剂中，在加热条件下使其完全溶解，然后负压抽真空脱除溶剂制得熔融状态的树脂，加再入固化剂，通过熔融纺丝法进行纺丝制备得初生纤维，并将初生纤维经过微波辅助处理，得到熔融纺丝的酚醛环氧纤维。本发明纺丝工艺简单，纺丝效率高，可工业化量产，只需要简单微波辅助固化即可得到韧性高的阻燃酚醛环氧纤维。

技术领域

本发明属于高分子功能性纤维的制备方法，具体涉及一种通过微波固化快速制备高韧性酚醛环氧树脂纤维的方法。

背景技术

酚醛纤维由于具有高韧性、耐热性、耐腐蚀性，可用于国防和航天航空工业中绝热和耐腐蚀材料，也可用作防腐蚀服和耐酸、耐碱材料。研究中发现酚醛纤维在固化过程中不用采用繁琐的固化工艺，极大提高纺丝产量，这种高分子材料越来越受到军工、大型船舶行业的重视，作为新型合成材料，目前在国内基本处于研究阶段，工业化还有待开发。

董文生（申请号：200710018216.0，微波辅助固化反应制备酚醛纤维的方法）制备出的酚醛纤维需要采用酸和醛组成的固化浴进行固化，工艺仍较为繁琐，同时酚醛纤维的力学性能相对较差。

由环氧改性酚醛制备得到的酚醛环氧树脂，具有耐酸、耐碱等优异的性能，经熔融纺丝法制备出的酚醛环氧纤维，具有高韧性、高强度。现如今，大多是通过湿法纺丝法，干法纺丝法，静电纺丝法等得到酚醛初生纤维，经固化后得到酚醛环氧纤维。酚醛环氧树脂在化学组成上有C、H、O三种元素组成，制备过程中都没有其他元素的加入，因此在燃烧过程中会分解出水蒸气和碳氧化物、氢气、碳氢化合物等产物，对环境污染影响较小，故在防护领域、医护领域、隔音领域都占有巨大的作用。酚醛环氧纤维经过碳化、或过程得到酚醛环氧基活性碳纤维，其碳纤维材料碳化率高等优势，因此，酚醛环氧基碳纤维在防护服、羽绒服等领域应用越来越广泛。

本发明使用环氧改性酚醛树脂，可提高酚醛树脂的韧性。采用本固化方法可缩短固化反应时间，提高效率，提高分子内部固化效率，增加纤维的韧性和强度。

发明内容

针对现有技术中湿法纺丝操作困难、生产周期长、凝固浴回收困难，污染严重，干法纺丝中溶剂回收、工艺和设备复杂，静电纺丝难以大规模生产的问题，本发明提出了一种通过熔融纺丝技术快速制备酚醛环氧纤维的方法，工艺简单、污染小、生产周期短，制得的酚醛环氧纤维韧性高及隔热性能好。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的是在现有的技术基础上，利用加入固化剂，进行微波辅助固化反应制备酚醛环氧纤维。该方法可有效克服其他同类固化反应过程中存在的固化液污染问题，时间长，耗能、耗时等缺点。

本发明是将酚醛环氧树脂溶于醇类有机溶剂，加入固化剂，经熔融纺丝法制得初生纤维，然后微波固化处理，快速得到韧性好，强度高的酚醛环氧纤维。

本发明提供一种通过微波固化快速制备高韧性酚醛环氧树脂纤维的方法，步骤如下：

（1）将酚醛环氧树脂加入醇类有机溶剂中，使酚醛环氧树脂完全溶解得到酚醛环氧树脂溶液；

（2）将酚醛环氧树脂溶液加热至60-80℃，减压蒸馏得到熔融状态的纺丝原液，加入胺类固化剂；

（3）将加入固化剂的纺丝原液进行熔融纺丝，将获得的初生纤维进行微波固化处理，得到熔融纺丝法制备的酚醛纤维。

其中，所述步骤（1）中，酚醛环氧树脂为分子量为1000-4000的F型环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂或邻甲酚型酚醛环氧树脂；醇类有机溶剂为乙醇，正丁醇。

其中，所述分子量为1000-4000的F型环氧树脂为F-44、F-51、F-48或F-50型酚醛环氧树脂。

其中，所述步骤（1）中，酚醛环氧树脂与醇类有机溶剂的质量比为（5-7）：1。