专利名称：：聚芳唑/热塑性浆粕及其制法的制作方法聚芳唑/热塑性浆粕及其制法
背景技术：
：1.发明领域本发明涉及热塑性和聚芳唑(polyareneazole)浆粕，它作为增强材料用于包括例如流体密封材料的产品中，作为加工助剂，包括其作为触变胶和作为滤材的应用。本发明还涉及制造此类浆粕的方法。2.相关技术描述纤维类和非纤维类增强材料多年来被用于流体密封产品和其它塑料或橡胶产品中。此类增强材料通常必须表现出高耐磨和耐热性。石棉纤维在历史上一直被用作增强材料，但由于其有害健康，故已制造或建议使用替代品。然而，这些替代品中^L多在这或那方面表现得不如石棉那么好。研究公开74-75,1980年2月发表，公开了由各种不同长度原纤化KEVLAR牌对位芳族聚酰胺纤维制造浆粕的方法以及此种浆粕作为增强材料在各种应用中的应用。该出版物公开，由KEVLAR⑤牌对位芳族聚酰胺纤维制成的浆粕可单独用于片材产品中，或者与其它材料的纤维，例如NOMEX⑧牌间位芳族聚酰胺、木桨、棉和其它天然纤维素制品、人造丝、聚酯、聚烯烃、尼龙、聚四氟乙烯、石棉和其它矿物，玻璃纤维及其它陶资，钢及其它金属，以及碳纤维组合使用。该出版物还公开由KEVLAR⑤牌对位芳族聚酰胺纤维单独，或与KEVLAR⑤牌对位芳族聚酰胺短纤维一起制成的浆粕在摩擦材料中用来替代部分石棉体积，同时其余部分石棉体积则由填料或其它纤维替代的应用。美国专利申请出版物2003/0022961(授予Kusaka等人)公开由摩擦改良剂、粘结剂以及由(a)干芳族聚酰胺浆粕和(b)湿芳族聚酰胺浆粕、木桨和丙烯酸类纤维浆粕的混合物制成的纤维增强剂制成的摩擦材料。干芳族聚酰胺浆粕被定义为由"干原纤化方法"获得的芳族聚酰胺浆粕。干原纤化方法是在旋转切刀与筛网之间干研磨芳族聚酰胺纤维以制备浆粕。湿芳族聚酰胺浆粕被定义为由"湿原纤化方法"获得的芳族聚酰胺浆粕。湿原纤化方法是在水中在两个转盘之间研磨短芳族聚酰胺纤维以形成原纤化纤维，随后使原纤化纤维，即浆粕脱水。Kusaka等人还公开一种混合-原纤化纤维的方法，其通过首先以规定比例混合多种类型的原纤化的有机纤维，随后使混合物原纤化从而生产出浆粕。聚吡咬并双咪唑聚合物是一种刚性的棒状聚合物。由此种聚合物(例如其组成被称作PIPD并公知用于制造M5⑧纤维的聚合物的聚合物)已知可用于既防割又耐焰的防护服。在聚合物链之间具有强氢键的刚性棒状聚合物纤维，例如聚吡啶并双咪唑，公开在Sikkema等人的美国专利5,674,969中。聚吡啶并双咪唑的例子是聚(1,4-(2,5-二羟基)亚苯基-2，6-吡啶并[2,3-d:5,6-d，]双咪唑),它可通过四氨基吡"定与2,5-二羟基对苯二曱酸在聚磷酸中的缩聚反应来制备。Sikkema公开，由这些纤维可制造浆粕。Sikkema还公开，在制造一-或二-维物体如纤维、薄膜、带之类过程中，希望聚吡啶并双咪唑具有对应于至少约3.5，优选至少约5，更特别地等于或大于约10的相对粘度("Vrel"或"hrer)的高分子量，当在25。C以在曱磺酸中0.25g/dl的聚合物浓度测定时。Sikkema还公开，良好的纤维纺丝结果可由相对粘度大于约12的聚[p比啶并双咪唑-2,6-二基(2,5-二鞋基对亚苯基)]获得，并且可以达到超过50的相对粘度(对应于大于约15.6dl/g的比浓对数粘度)。一直需要提供替代的浆粕，它不但在产品中很好地发挥作用，而且成本还低。尽管有大量的公开提出成本较低的替代增强材料的建议，但是所建议的这些产品中许多不能在使用中充分发挥作用，成本显著高于目前市售产品，或者具有其它不利特性。因此，依然需要增强材料，其表现出高耐磨和耐热性，成本可与其它市售增强材料相比或更便宜。发明概述本发明的一种实施方案涉及一种用作增强或加工材料的浆粕，它包含(a)不规则形状的原纤化热塑性纤维结构，该结构占总固体的60~97wt%;(b)不规则形状的原纤化聚芳唑纤维结构，占总固体的3-40wt%;以及(c)水，该热塑性和聚芳唑纤维结构具有不大于5mm的平均最大尺寸，不大于1.3mm的长度加权平均长度，并且具有茎和原纤，其中热塑性原纤和/或茎与聚芳唑原纤和/或茎基本上缠结在一起。本发明的另一种实施方案是一种制造用作增强材料的原纤化热塑性和聚芳唑浆粕的方法，包括(a)合并诸浆粕成分，包括(1)热塑性纤维，它能被原纤化并且具有不大于10cm的平均长度和占诸成分中总固体的60~97wt%;(2)刚性棒状聚芳唑纤维，其具有不大于10cm的平均长度并且占诸成分中总固体的3~40wt%;以及(3)占全部成分95~99wty。的水；(b)将诸成分混合成基本均匀的淤浆；(c)通过同时实施以下操作对该淤浆实施共精炼(1)将该原纤化的热塑性纤维和聚芳唑纤维原纤化、切断并素炼成具有茎和原纤的不规贝'J形状的原纤化纤维结构；以及(2)分散所有固体以便使精炼的淤浆基本上均匀；以及(d)从精炼的淤浆中除去水，从而生产出原纤化热塑性和聚芳唑浆粕，其中原纤化的热塑性和聚芳唑纤维结构具有不大于5mm的平均最大尺寸，不大于1.3mm的长度加权平均长度，并且原纤化热塑性原纤和/或茎与聚芳唑原纤和/或茎基本上缠结在一起。本发明的又一种实施方案是一种制造用作增强和加工材料的原纤化热塑性和聚芳唑浆粕的方法，包括(a)合并诸成分，包括水和选自如下组的第一纤维(1)能被原纤化的热塑性纤维，占浆粕中总固体的60~97wt%;(2)刚性棒状聚芳唑纤维，占浆粕中总固体的3~40wt%;(b)将合并的成分混合成基本均匀的悬浮体；(c)在盘磨机中精炼悬浮体，从而将纤维切断成具有不大于10cm的平均长度，并将至少一些纤维原纤化和素炼成不规则形状的原纤化纤维结构；(d)合并诸成分，包括精炼的悬浮体、具有不大于10cm的平均长度的(a)(l和2)组的第二纤维，以及水，若需要的话，以便将水含量增加至全部成分的95~99wt%;(e)混合诸成分，若需要的话，以形成基本均匀的悬浮体；(d)通过同时实施以下操作对该混合的悬浮体实施共精炼(1)原纤化、切断并素炼悬浮体中的固体，以便使所有或基本上所有热塑性和聚芳唑纤维转化为具有茎和原纤的不规则形状的原纤化的热塑性和聚芳唑纤维结构；以及(2)分散所有固体，以便使精炼的淤浆基本上均匀；以及(f)从精炼的淤浆中除去水，从而生产出热塑性和聚芳唑浆粕，其中原纤化的热塑性和聚芳唑纤维结构具有不大于5mm的平均最大尺寸，不大于1.3mm的长度加权平均长度，并且热塑性原纤和/或茎与聚芳唑原纤和/或茎基本上缠结在一起。在某些实施方案中，本发明还涉及一种流体密封材料，它包含粘结剂和含有本发明浆粕的纤维增强材料。在其它实施方案中，本发明涉及一种包含本发明浆粕的触变胶或过滤器。附图简述本发明可从其下面的详细描述并结合如下所述附图而获得更充分的理解。图1是实施制造本发明"湿"浆粕的湿法的设备的方框图。图2是实施制造本发明"干"浆粕的干法的设备的方框图。图3是当热塑性纤维在没有任何聚芳唑(PBO)纤维的存在下进行精炼时制成的现有技术材料的数字光学显微照片。图4是精炼后PBO纤维的原纤化的数字光学显微照片。图5是共精炼后PBO与聚丙烯纤维的一种实施方案的原纤化的数字光学显微照片。图6是共精炼后PBO与聚丙烯纤维的另一种实施方案的原纤化的数字光学显微照片。图7是共精炼后PBO与聚丙烯纤维的又一种实施方案的原纤化的数字光学显微照片。术语在描述本发明之前，定义下面术语表中的某些术语是有用的，它们在本公开通篇具有相同含义，除非另行指出。"纤维"是指相对挠性的物质单元，它具有高的长度对横跨垂直于其长度的横截面区域的宽度之比。在本文中，术语"纤维"与术语"长丝"或"根(end)"彼此通用。这里所描述的长丝的横截面可以是任何形状的，但一般是圆形或豆子形的。纺到包装中筒管上的纤维被称作连续纤维或连续长丝或连续长丝纱。纤维可被切断成被称作短纤维的短长度。纤维可被切断成更小的长度，被称作短绒。纱线、复丝纱或丝束包含多根纤维。纱线可捻合和/或加捻。"原纤"是指直径小到从几分之一微米到几个微米并且长度为约10到100iam的小纤维。原纤一般从直径为4~50|tim的较大纤维主干上伸出。原纤起钩子或固定件的作用以俘获和捕捉相邻的材料。某些纤维原纤化，但另一些纤维则不原纤化或不有效原纤化，并且对于此定义的目的，这种纤维不原纤化。"原纤化纤维结构"是指具有茎和由它伸出的原纤的材料颗粒，其中茎一般呈圆柱形，直径约1050^m,而原纤是头发状元件，直径仅几分之一微米或几微米，附着在茎上并且长约10~100|um。"短绒"是指长度比短纤维短的纤维。短绒的长度为约0.5~约15mm,直径为450ium,伊O选长度为1~12mm，直径为840inm。小于约1mm的短绒对使用它的材料的强度贡献不明显。大于约15mm的短绒或纤维通常不能很好地发挥作用，因为单根纤维会变得缠结起来，因此不能充分和均匀地分布在整个材料或淤浆当中。芳族聚酰胺短绒是通过将芳族聚酰胺纤维切断成短长度但不显著或根本不发生原纤化而制成的，例如按照美国专利Nos,3,063,966、3,133,138、3,767,756和3,869,430中描述的方法制备的那些。"算术"平均长度是指由下式算出的长度￡[(每一单个浆粕长度)]算术长度=.........................................S[单个浆粕的数目]"长度加权平均"长度是指由下式算出的长度Z[(每一单个浆粕的长度)2]长度加权平均长度=-----------------------------------------Z[每一单个浆粕的长度]"重量加权平均"长度是指由下式算出的长度S[((每一单个浆粕的长度)3]重量加权平均长度=.........................................Z[((每一单个浆粕的长度)2]物体的"最大尺寸"是指物体中两个最远点彼此之间的直线距离。"短纤维"可通过将长丝切断成不大于15cm,优选3~15cm,最优选3~8cm的长度来制造。短纤维可以是直的(即不巻曲的)或者是巻曲成具有沿其长度的锯齿形巻曲，以任何巻曲(或重复弯曲)频率。纤维可以以未包覆的，或包覆的，或者经过其它预处理的(例如预拉伸或热处理)的形式存在。发明详述本发明涉及作为增强材料、流体密封材料、加工助剂以及过滤器使用的聚芳唑和热塑性纤维浆粕，以及掺入该浆粕的其它材料。本发明还涉及制造聚芳唑和热塑性纤维浆粕的方法。I.本发明方法的笫一实施方案在第一实施方案中，制造热塑性纤维和聚芳唑浆粕的方法包括以下步骤。第一，将浆粕成分合并、添加或接触在一起。第二，合并的浆粕成分^^皮混合成基本均匀的淤浆。第三，淤浆同时地进行精炼或共精炼。第四，从精炼的淤浆中除去水。合并步骤在合并步骤中，诸浆粕成分优选地在容器中被加在一起。在优选的实施方案中，浆粕成分包括(l)热塑性纤维，(2)聚芳唑纤维，(3)任选的其它添加剂，以及(4)水。热塑性纤维加入热塑性纤维以达到占诸成分中总固体60~97wt%,优选占诸成分中总固体60~75wt。/o的浓度。热塑性纤维优选具有不大于10cm,更优选0.5~5cm，最优选0.6~2cm的平均长度。热塑性纤维还具有不大于IO分特的线密度。浆粕诸成分合并在一起之前，可将任何连续长丝形式的热塑性纤维切断成较短纤维，例如短纤维或短绒。热塑性纤维聚合物所谓热塑性纤维聚合物指的是，这些纤维由热塑性聚合物制成。热塑性聚合物当加热时以高度粘稠液体的方式流动；它们可通过冷却而固化，而一旦再加热，它们将重新回到液态。适合用于制造热塑性纤维的聚合物必须具有成纤分子量，以便成形为纤维。该聚合物可包括均聚物、共聚物及其混合物。典型热塑性聚合物可通过顺序地加热和冷却而反复、可逆地变得流动和固化。在加热的粘稠液态，热塑性聚合物可成形为纤维和其它形状的结构。液态聚合物随后典型地被冷却以固化纤维和成形的结构。在最优选的实施方案中，可用于本发明的热塑性纤维包括基于聚烯烃和聚酯的热塑性聚合物。代表性聚烯烃包括聚丙烯、聚乙烯及其混合物，并且另外，较高链聚烯烃也可使用。代表性聚酯包括聚对苯二曱酸乙二醇酯、聚萘二曱酸乙二醇酯及其混合物，并且另外，聚酯家族中的其它成员也可使用。可用于本发明的其它热塑性纤维包括但不限于来自热塑性液晶聚合物的纤维、来自脂族聚酰胺的纤维、来自含氟聚合物的纤维以及来自聚乙烯醇的纤维。聚芳唑纤维加入聚芳唑纤维以达到占诸成分中总固体3~40wt%,优选占诸成分中总固体25-40wt。/。的浓度。聚芳唑纤维优选具有不大于IO分特，更优选0.8~2.5分特的线密度。聚芳唑纤维还优选具有不大于10cm的沿其纵轴的平均长度，更优选0.65-2.5cm的平均长度，最优选0.65~1.25cm的平均长度。聚芳唑聚合物适合用于制造聚芳唑纤维的聚合物必须具有成纤分子量，以便成形为纤维。该聚合物可包括均聚物、共聚物及其混合物。这里所定义的"聚芳唑"指的是这样的聚合物，它或者具有一个杂芳环，与重复单元结构(a)的相邻芳基(Ar)稠合<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>其中N是氮原子，Z是硫、氧或NR基团，其中R是连接到N上的氢或取代或未取代的烷基或芳基；或两个杂芳环，各自稠合到重复单元结构(bl或b2)中任何一种的共同芳基(A。上其中N是氮原子，B是氧、硫或NR基团，其中R是连接到N上的氢或取代或未取代的烷基或芳基。由结构(a)、(bl)和(b2)代表的重复单元结构的数目不是关键的。每个聚合物链一般具有约10~约25,000个重复单元。聚芳唑聚合物包括聚苯并唑(polybenzazole)聚合物和/或聚吡啶并唑(polypyridazole)聚合物。在某些实施方案中，聚笨并唑聚合物包含聚苯并咪唑或聚苯并双咪唑聚合物。在某些其它实施方案中，聚吡啶并唑聚合物包含聚吡啶并双咪唑或聚吡啶并咪唑聚合物。在某些优选的实施方案中，该聚合物是聚苯并双咪唑或聚吡啶并双咪唑型的。在结构(bl)和(b2)中，Y是芳族、杂芳族、脂族基团，或零；优选芳族基团；更优选碳原子的6元芳族基团。更优选的是，该碳原子的6元芳族基团(Y)具有对位取向的键，具有两个被取代的羟基；甚至更优选2,5-二羟基对亚苯基。在结构式(a)、(bl)或(b2)中，Ar和A^各自代表任何芳族或杂芳族基团。该芳族或杂芳族基团可以是稠合或非稠合的多环体系，但优选是单一的6元环。更优选的是，Ar或A—基团优选是杂芳族，其中氮原子取代了环体系的碳原子之一或者Ar或Ar1可仅包含碳环原子。进一步优选的是，Ar或A—基团是杂芳族。正如这里所定义的，"聚苯并唑"是指具有重复结构(a)、(bl)或(b2)的聚芳唑聚合物，其中Ar或A—基团是单一的6元碳原子芳环。优选的是，聚苯并唑包括一类具有结构(M)或(b2)的刚性棒状聚苯并唑；更优选的是，具有结构(bl)或(b2)的刚性棒状聚苯并唑具有6元碳环芳环Ar1。此种优选的聚苯并唑包括但不限于聚苯并咪唑(B二NR)、聚苯并噻唑(B=S)、聚苯并哺唑(BK))及其混合物或共聚物。当聚苯并唑是聚苯并咪唑时，优选的是，它是聚(苯并[l,2-d:4,5-d，]双咪唑-2,6-二基-l,4-亚苯基)。当聚苯并唑是聚苯并噻唑时，优选的是，它是聚(苯并[l,2-d:4,5-d，]双p塞唑-2,6-二基-l，4-亚苯基)。当聚苯并唑是聚苯并哺唑时，优选的是，它是聚(苯并[l,2-d:4,5-d，]双噶唑-2，6-二基-l,4-亚苯基)。正如这里所定义的，"聚吡啶并唑"指的是具有重复结构(a)、(bl)或(b2)的聚芳唑聚合物，其中Ar或A—基团是5个碳原子和1个氮原子的单一6元芳环。优选的是，这些聚吡啶并唑包括一类具有结构(bl)或(b2)的刚性棒状聚吡啶并唑，更优选的是，该具有结构(M)或(b2)的刚性棒状聚吡啶并唑具有6元杂环芳环Ar1。此类更优选的聚吡啶并唑包括但不限于聚吡咬并双咪唑(B:NR)、聚吡。定并双p塞唑(B:S)、聚吡，定并双嗜唑(B=0),及其混合物或共聚物。更优选的是，该聚吡啶并唑是以下结构的聚吡咬并双咪唑(B二NR):<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>其中N是氮原子并且R是连接到N上的氢或取代或未取代的烷基或芳基，优选地其中R是氢。聚合物链的重复单元的平均数目一般介于约10~约25,000，更典型地介于约100~1,000,进一步典型地介于约125~500,更加典型地介于约150~300。就本发明目的而言，聚芳唑聚合物的相对分子量宜于通过以适当溶剂如甲磺酸稀释该聚合物产物至0.05g/dl的聚合物浓度，并在3(TC测定一个或多个稀溶液粘度值来表征。本发明聚芳唑聚合物分子量的生长宜于由一个或多个稀溶液粘度测定值监测并关联。因此，相对粘度的稀溶液测定值("Vrel"或"hrel"或"nrel")和比浓对数粘度("Vinh"或"hinh"或"ninh")通常被用来监测聚合物分子量。稀聚合物溶液的相对和比浓对数粘度根据下式关联Vinh=ln(Vrel)/C,其中ln是自然对数函数，而C是聚合物溶液的浓度。Vrel是聚合物溶液粘度与不含聚合物的溶剂的粘度的无因次比值，于是将Vinh表示为以浓度倒数为单位的数值，典型单位为分米每克(dl/g)。因此，在本发明某些方面，聚吡啶并咪唑聚合物的生成过程可这样表征，即它提供具有至少约20dl/g的比浓对数粘度的聚合物溶液，在30°C以在曱石黄酸中0.05g/dl的聚合物浓度测定。由于这里公开的本发明所给出的聚合物分子量较高，产生粘稠的聚合物溶液，故约0.05g/dl聚合物在曱磺酸中的浓度对于在合理长的一段时间内测定比浓对数粘度是有用的。在某些实施方案中，本发明采用具有至少20dl/g比浓对数粘度的聚芳唑纤维；在其它更优选的实施方案中，比浓对数粘度至少是25dl/g;在一些最优选的实施方案中，比浓对数粘度至少是28dl/g。4壬选的其它添加剂可任选地加入其它添加剂，只要它们在混合步骤中保持悬浮在淤浆中并且不明显改变对上面列出的规定固体成分实施精炼步骤。合适的添加剂包括颜料、染料、抗氧化剂、阻燃化合物及其它加工和分散助剂。优选的是，浆粕成分不包括石棉。换句话说，制成的浆粕是不含石棉或无石棉的。丞水以占全部成分95-99wt。/o的含量加入，优选占全部成分的97-99wt%。另外，水可首先加入。随后，其它成分可按能优化在水中的分散的速率加入，与此同时混合已合并的诸成分。混合步骤在混合步骤中，诸成分被混合成为基本均匀的淤浆。所谓"基本均匀"是指淤浆的随机样品含有的每一种起始成分的浓度wt。/。与在合并步骤中占全部成分的该数值在士IOwt%，优选士5wty。，最优选士2wty。范围内相同。例如，如果总混合物中的固体浓度是50wto/o热塑性纤维加上50wt。/。聚芳唑纤维，则在混合步骤中基本均匀的混合物意味着每个淤浆随机样品具有(1)50wt%±10wt%,优选士5wt0/0，最优选土2wto/o热塑性纤维的浓度以及(2)50wt%±10wt%,优选士5wt%,最优选土2wt。/。聚芳唑成。混合可发生在诸成分加入后或诸成分正在加入或合并期间。精炼歩骤在精炼步骤中，诸浆粕成分按如下所述同时地共精炼、转化或改性。热塑性纤维和聚芳唑纤维被原纤化、切断并素炼成具有茎和原纤的不规则形状的纤维结构。所有固体都被分散到使精炼的淤浆变得基本均匀。"基本均匀"如上面所定义。精炼步骤优选地包括将混合淤浆送过一个或多个盘磨机，或者使淤浆循环返回通过单一精炼机。术语"盘磨机"是指一种精炼机，它包含一对或多对保持相对旋转的圆盘，从而依靠圆盘之间的剪切作用精炼诸成分。在一种适宜类型的盘磨机中，将精炼的淤浆泵入间距很密的、可彼此相对转动的圓形转子与定子圆盘之间。每个圆盘具有一个面朝另一个圆盘的表面，带有至少部分地沿径向延伸的表面沟槽。可使用的优选的盘磨机公开在美国专利4,472,421中。在优选的实施方案中，盘磨机的板隙设定值最大是0.18mm，优选板隙设定值是0.13mm或更低，至约0.05mm的实际最小设定值。如果均匀分散和充分精炼需要，则可将混合淤浆送过盘磨机一次以上或者送过至少2台盘磨机的系列。当混合淤浆仅在一台精炼机中精炼时，所得淤浆往往精炼得不充分，分散得不均匀。可能形成完全或基本上由这一种或那一种固体成分，或二者构成的团块或聚集体，而不是分散而形成基本均匀的分散体。当混合淤浆通过精炼机一次以上或通过一台以上精炼机时，此种团块或聚集体具有较大被破碎和分散到淤浆中的倾向。任选地，精炼的淤浆可送过筛网以便分离出长纤维或团块，它们将被循环通过一个或多个精炼机直至被切断到可接受的长度或浓度。由于在该加工步骤中，含多成分的基本均匀的淤浆是共精炼的，故任何一种类型浆粕成分(例如聚芳唑纤维)都是在所有其它类型浆粕成分(例如热塑性纤维)的存在下进行精炼的，同时那些其它成分也正在被精炼着。浆粕成分的此种共精炼形成一种优于仅仅通过将两种浆粕混合在一起所产生的浆粕共混物的浆粕。添加两种浆粕，随后仅仅将它们混合在一起，不能形成按照本发明通过浆粕成分共精炼成为浆粕所产生的浆粕的基本均匀且紧密连接的纤维组分。除去步骤在精炼步骤之后，从精炼的淤浆中除去水。水可通过将浆粕收集在脱水装置如卧式过滤器中来排除，并求如果需要，可通过加压或压榨浆粕滤饼进一步除去水。脱水的浆粕随后可任选地被干燥到要求的含湿量，和/或打包或巻绕到辊轴上。在某些优选的实施方案中，将水除去到可以将所得浆粕收集在筛网上并巻绕到辊筒上的程度。在某些实施方案中，存在不超过约60wtQ/。总含水量是要求的含水量，并且优选4~60wt。/o总含水量。然而，在某些实施方案中，浆粕可残留较多水，以便存在较高总含水量，高达75wt。/。总含水量。附图1和2现在将参考图l和2来描述本方法。在整个详细描述中，相似的参考字符在所有附图中指相似的要素。参见图1,其为按照本发明用于制造"湿"浆粕的湿法的实施方案的方框图。诸浆粕成分1被加入到容器2中。容器2备有内部搅拌器，类似于洗衣机中的搅拌器。该搅拌器将诸成分分散到水中从而形成基本均匀的淤浆。混合的淤浆被转移到精炼淤浆的第一精炼机3中。随后，任选地，精炼的淤浆可转移到第二精炼机4中，并任选地随后到第三精炼机5中。虽然只画出3个精炼机，但可使用任何数目的精炼机，取决于所要求的均勾和精炼程度。在一系列精炼机中最后一个精炼机之后，精炼的淤浆任选地转移到过滤器或分析器6,它允许分散固体低于所选筛网尺寸的淤浆通过，而将大于所选筛网尺寸的分散固体再循环返回到一个或多个精炼机中，例如通过管线7,或到专门精炼此种再循环淤浆的精炼机8中，由此精炼后的淤浆再次被送过过滤器或分析器6。适当精以便2浆粕的::;i:不超:全部:分的75wt%。:浆从一点il另e—点的转移可采用任何传统方法和设备完成，例如借助一台或多台泵10。随后浆粕被运输到干燥器11,其除掉更多的水，直至浆粕具有所需的水含量。随后精炼的浆粕被包装在打包机12中。参见图2,其为按照本发明用于制造"干"浆粕的干法的实施方案的方框图。该干法与湿法相比除了卧式水真空过滤器9以后的部分之外都相同。在过滤器以后，浆粕通过压机13,从中除去更多的水直至浆粕达到要求的含水量。随后浆粕进入到疏解机14中以开松浆粕，随后到干燥器11中除掉更多水。然后，浆粕被送过转子15并在打包机12中包装。II.本发明方法的第二实施方案在第二实施方案中，制造热塑性和聚芳唑浆粕的方法与上面描述的方法的第一实施方案相比除以下不同之外均相同。在将所有成分合并在一起之前，可能需要将热塑性纤维或聚芳唑纤维或者热塑性纤维和聚芳唑纤维二者切短。这是通过将水与诸纤维成分合并而完成的。随后，混合水与纤维形成第一悬浮体并通过第一盘磨机进行加工以便将纤维切短。盘磨机将纤维切短到不超过10cm的平均长度。盘磨机还将部分地原纤化和部分地素炼纤维。以前未加入的其它纤维也可照此方式切短从而形成第二加工的悬浮体。随后，其它纤维(或第二悬浮体，若在水中加工的话)与第一悬浮体合并。在加入其它成分之前或以后或期间，如果必要的话，加入更多的水，以i更将水含量增加到全部成分的95~99wt%。在所有成分合并以后，如果必要的话，可对它们进行混合，以制成基本均匀的淤浆。随后，淤浆中的诸成分在一起进行共精炼，即同时精炼。该精炼步骤包括原纤化、切断和素炼悬浮体中的固体，以便使所有或基本上所有s骤还分散所S;体以便使精炼的於浆基本丄均匀:随后r如同在i法的第一实施方案中一样除去水。这两种方法生产出相同或基本相同热塑性纤维和聚芳唑浆粕。本发明浆粕由本发明方法生产的所得产品是一种在产品中用作增强材料的热塑性纤维和聚芳唑浆粕。该浆粕包含(a)不规则形状的热塑性纤维的纤维结构，(b)不规则形状的聚芳唑纤维结构，(c)任选的其它少量添加剂，以及(d)水。造浆粕的对应成分的浓i。''、、'、'、''不规则形状的热塑性纤维和聚芳唑原纤化纤维结构具有茎和原纤。热塑性纤维原纤和/或茎与聚芳唑原纤和/或茎基本上缠结在一起。原纤是重要的并且起到附着和抓住浆粕和最终产品中相邻颗粒的钩子或固定件或触角的作用，从而给最终产品提供完整性。热塑性纤维和聚芳唑原纤化纤维结构优选具有不大于5mm,更优选0.14mm，最优选0.13mm的平均最大尺寸。热塑性纤维和聚芳唑原纤化纤维结构优选具有不大于1.3mm,更优选0.7~1.2mm,最优选0.75~1.1mm的长度加权平均长度。热塑性纤维和聚芳唑浆粕不含大量的相同材料的聚集体或团块。另外，浆粕具有100~700ml，优选250-450ml的加拿大标准游离度(CanadianStandardFreeness,CSF),按照TAPPI试-验T227om-92测定，该指标是其滤水性的量度。浆粕的表面面积是原纤化程度的量度并影响由该浆粕制成的产品的孔隙率。在本发明的一些实施方案中，浆粕的表面面积是7~11m2/g。据信，该原纤化纤维结构，当基本上均匀地分散到整个增强材料和流体密封材料中时，将凭借聚芳唑聚合物的高温特性以及聚芳唑纤维的原纤化倾向提供大量增强部位。因此，当共精炼时，热塑性和聚芳唑材料接触如此紧密，以致在流体密封材料中，总是存在某些聚芳唑纤维结构紧靠热塑性纤维结构，因此工作中的应力和磨损总是被分担。流体密封材料本发明还涉及流体密封材料和制造该流体密封材料的方法。流体密封材料被用于或用作屏障以防止流体和/或气体的排出和用于防止在两个物体靠在一起的情况下污染物的进入。流体密封材料的一种示例性应用是用在衬垫中。流体密封材料包含粘结剂；任选的至少一种填料；和包含本发明的热塑性和聚芳唑浆粕的纤维增强材料。合适的粘结剂包括丁腈橡胶(nitrilerubber)、丁二烯橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶(nitrile-butadienerubber)及其混合物。粘结剂可与所有其它原料一起加入。粘结剂一般在衬垫生产过程的将诸干成分混合在一起的第一步骤中加入。其它成分任选地包括未固化的橡胶颗粒和橡胶溶剂，或橡胶在溶剂中的溶液，以促使粘结剂包覆填料和浆粕的表面。合适的填料包括硫酸钡、粘土、滑石及其混合物。制造流体密封材料的合适方法例如是打浆机-加入法或湿法，其中衬垫由诸材料的淤浆制成；或者采用所谓压延或干法制造，其中诸成分被合并到弹性体或橡胶溶液中。该浆粕的许多其它用途是可能的，包括其作为加工助剂如触变胶的应用，其作为混凝土或砖石材料的增强材料的应用，或作为滤材的应用。当用作滤材时，本发明浆粕一般与粘结剂组合，并通过传统方法制造片材或纸产品。试验方法下面的试马t方法净皮用于以下实施例中。加拿大标准游离度(CSF)如TAPPI方法T227所述与光学显微法结合测试。CSF测量稀释的浆粕悬浮体的排水速率。它是评价原纤化程度的有用试验。从实施该试验获得的数据被表示为加拿大游离度值，它代表在规定条件下从水淤浆中排出水的毫升数。该数值大，表明游离度高和排水倾向高。数值低，表明分散体排出倾向慢。游离度与浆粕的原纤化程度呈负相关，因为较大数目的原纤将降低水通过成形中的纸垫排出的速率。平均纤维长度，包括长度加权平均长度，采用纤维质量分析仪(FiberQualityAnalyzer,由OpTestEquipmentInc.,900TupperSt,Hawkesbury,ON,K6A3S3Canada销售)4姿照TAPPI测试方法T271测定。温度所有温度都以摄氏度(。C)测定。旦数是按照ASTMD1577测定的，并且是以9000m纤维的重量克数表示的纤维线密度。旦数是在来自德国慕尼黑的Textechno的Vibroscope上测定的。旦数乘上(10/9)等于分特数(dtex)。实施例现在将通过以下具体实施例举例说明本发明。所有份数和百分数皆按重量计，除非另行指出。按照本发明方法制备的实施例用数字表示。对比例用字母表示。下面的实施例展示通过在热塑性纤维的存在下共精炼少量聚芳唑纤维而惊人地提高热塑性纤维的原纤化程度。原纤化程度是浆粕产品的重要特性。原纤化程度与填料保持力之间存在直接关系。另外，原纤化还可用来获得浆粕产品在各种不同材料中的均匀分散。通过物理缠结，高度原纤化的纤维还将能比非原纤化纤维更强烈地结合到基质上。在下面的实施例中，聚(对亚苯基苯并双哺唑)(PBO)纤维被用作聚芳唑纤维家族的代表，而聚丙烯(PP)纤维被用来代表热塑性纤维。3十比例A本实施例展示当热塑性纤维在没有任何聚芳唑纤维存在下精炼时所制成的现有技术材料。将切断成6.4mm的68.1g3.3分特聚丙烯(PP)纤维(由MiniFIBERS,Inc.,2923BootiesCreekRoad,JohnsonCity,TN37615销售)分散在2.7L水中。该分散体被送过Sprout-Wadron单速、30cm单盘磨机(由Andritz,Inc.,Sprout-BauerEquipment,Muncy,PA17756销售)17次，其中盘间隙设定为0.13mm。如此生产的100%精炼PP的性质示于表1中；图3是该材料的数字光学显微照片，显示出此种材料在精炼后所经历的有限原纤化。随后，通过以下操作由该精炼材料制成纸用实验室浆粕离解机将6.7g材料(按干基计)在1.5L水中分散3min，将分散体加入到具有21cmx21cm尺寸筛网的湿铺纸模具中。随后，用5L水稀释该分散体，并在筛网上形成湿铺纸，并且用柱塞除去过量的水。随后，该纸在IO(TC的纸干燥器中干燥10min。本实施例中制造的100%精炼的热塑性材料不具有明显原纤化纤维，也不能生产出稳定的手抄纸。3十比例B本实施例展示一种100%聚芳唑浆粕。100。/oPBO浆粕是采用与对比例A相同的方法生产的，所不同的是，采用68.1g1.7分特具有12.7mm切断长度的PBO纤维(由ToyoboCo.,Ltd.,ZylonDepartment,2陽2國8Dojima-Hama,Kita-KuOsaka销售)而不是聚丙烯纤维。如此生产的100。/。PBO精炼材料的性质示于表1中；图4是该浆粕的数字光学显微照片，显示出精炼后PBO纤维的原纤化。随后，由该PBO精炼材料制成纸(如对比例A中所述)，并且如此生产的纸的性质示于表2中。实施例1本发明的浆粕采用与对比例A中相同的方法生产，所不同的是，精炼包含对比例A的起始未精炼切断纤维与对比例B的起始未精炼切断纤维的混合物的分散体，使其通过盘磨机17次以形成共精炼浆粕。该纤维混合物包含切断成6.4mm的61.7g3.3分特聚丙烯纤维(PP)(由MiniFIBERS，Inc.,2923BoonesCreekRoad，JohnsonCity,TN37615销售)和具有12.7mm切断长度的6.4g1.7分特PBO纤维(由ToyoboCo.,Ltd,ZylonDepartment,2-2國8Dojima-Hama,Kita-KuOsaka销售)。如此生产的浆粕的性质示于表l中。随后，由该浆粕如同对比例A那样制成纸，并且如此生产的纸的性质示于表l中。图5是该浆粕的数字光学显微照片，显示出PBO和PP纤维二者在精炼后的原纤化。随后，由该浆粕制成纸(如对比例A中所述)，并且如此生产的纸的性质示于表2中。实施例2本发明另一种浆粕采用与实施例l相同的方法生产，所不同的是，混合物包含50.8g3.3分特聚丙烯纤维(PP)和17.3g1.7分特PBO纤维。共精炼的浆粕具有约25wt%PBO和75wt%PP。如此生产的浆粕的性质示于表l中；图6是该浆粕的数字光学显微照片，显示出PBO和PP纤维二者在精炼后的原纤化。随后，由该浆粕制成纸(如对比例A中所述)，并且如此生产的纸的性质示于表2中。实施例3本发明另一种浆粕采用与实施例l相同的方法生产，所不同的是，混合物包含40.9g3.3分特聚丙烯纤维(PP)和27.2g1.7分特PBO纤维。共精炼的浆粕具有约25wt%PBO和75wt%PP。如此生产的浆粕的性质示于表l中；图7是该浆粕的数字光学显微照片，显示出PBO和PP纤维二者在精炼后的原纤化。随后，由该浆粕如实施例1那样制成纸，并且如此生产的纸的性质示于表2中。实施例4实施例2和3的手抄纸各自在180。C和1.8MPa以及200。C和3.5MPa下进行压制。如此生产的热粘合手抄纸的性质示于表3中。3十比例C本实施例展示，通过将热塑性纤维与聚芳唑纤维彼此分别精炼，随后将它们混合在一起得到的浆粕所提供的纸具有比由本发明共精炼浆粕制成的纸低的拉伸强度(以及因此较低的原纤化程度)。对比例A中制成的精炼材料样品与对比例B的精炼材料样品按照75wt。/o聚丙烯材料对25wt%PBO材料(干基)的数量，采用如TAPPI205的附录A中描迷的标准浆粕离解机混合5min。采用TAPPI离解机来混合对比例A和B的这两种精炼浆粕是因为搅拌剧烈到足以很好地混合并分散预先精炼的浆粕，但不会改变其长度或原纤化。如此生产的浆粕的性质示于表l中。随后，由该浆粕制成纸(如对比例A所述)，并且如此生产的纸的性质示于表2中。比较由实施例2制成的纸与由本实施例制成的纸二者的强度显示，由共精炼浆粕制成的纸具有显著改进的物理性质(例如，对于共精炼浆粕制成的纸，拉伸强度是0.12N/cm,而由本实施例浆粕制成的纸则是0.07N/cm)。通过在热塑性纤维中加入聚芳唑纤维，随后这两种纤维一起共精炼，如在实施例1、2和3中那样，所得的热塑性纤维表现出较高的原纤化程度，并可制成手抄纸。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>表2<table>complextableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>表3<table>complextableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>实施例5本实施例展示本发明的浆粕可以怎样掺入到用于流体密封应用的加入打浆机(beater-add)的衬垫中。水、橡胶、胶乳、填料、化学品和本发明浆粕按照要求数量合并以形成淤浆。在循环金属丝筛网(例如造纸机筛网)上，淤浆基本上将其所含水分排出，在加热隧道内干燥，并在加热压延辊上石危化形成最大厚度约2.0mm的材冲+。该材^牛在液压才几或双辊压延机中压制，其增加密度和改善密封性。此种加入打浆机的衬垫材料一般不具有与相当的压制-纤维材料同样好的密封性，并且最适合中压、高温用途。加入打浆机的衬垫可应用于制造辅助引擎衬垫，或经过进一步加工后，用于气缸头衬垫。为此目的，将该半成品层压到针刺的金属片的两側，并由针刺物理定位到位。实施例6本实施例展示本发明的浆粕可以如何通过压延法制备而一皮掺入到衬垫中。与实施例5中一样的成分，不包括水，在一起充分干混，随后与釆用适当溶剂制备的橡胶溶液进行掺混。混合后，配混料一般被间歇地送到辊筒压延机中。压延机由冷却的小辊和加热的大辊组成。喂入配混料并通过这两个辊筒的旋转运动将其牵引到压延机辊隙中。配混料自身围绕下面的热辊粘附并包巻成多层，一般约0.02mm厚，取决于压力，从而形成由配混料层累积形成的衬垫材料。在此过程中，溶剂蒸发，并且弹性体开始硫化。一旦达到要求的衬垫材料厚度，则停下压延辊并将衬垫材料从热辊上切下，并裁剪和/或冲切成要求的尺寸。不要求附加的压制或加热，并且该材料已可以当作衬垫使用了。按此方式，可制造最厚约7mm的衬垫。然而，大多数按此法制造的衬垫要薄得多，厚度一般为约3mm或更薄。权利要求1.一种用作增强或加工材料的浆粕，它包含(a)原纤化热塑性纤维结构，该结构占总固体的60～97wt％；(b)原纤化聚芳唑纤维结构，占总固体的3～40wt％；该热塑性和聚芳唑纤维结构具有不大于5mm的平均最大尺寸，不大于1.3mm的长度加权平均长度，具有茎和原纤，其中热塑性原纤和/或茎与聚芳唑原纤和/或茎基本上缠结在一起。2.权利要求1的浆粕，其中热塑性纤维结构占总固体的约60-75wt%。3.权利要求l的浆粕，其中聚芳唑纤维结构占总固体的约25~40wt%。4.权利要求1的浆粕，具有100~700ml的加拿大标准游离度(CSF)。5.权利要求1的浆粕，其中热塑性纤维结构是聚烯烃结构、聚酯结构或其混合物。6.权利要求5的浆粕，其中聚烯烃是聚丙烯或聚乙烯。7.权利要求5的浆粕，其中聚酯是聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯。8.权利要求1的浆粕，其中聚芳唑是刚性棒状聚苯并唑或刚性棒状聚吡啶并唑聚合物。9.权利要求8的浆粕，其中聚苯并唑是聚苯并双嗜唑。10.权利要求8的浆粕，其中聚吡啶并唑是聚吡啶并双咪唑。11.包含权利要求1的浆粕和粘结剂的滤材。12.—种流体密封材料，它包含权利要求1的浆粕和选自丁腈橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶及其混合物的粘结剂。13.—种包含权利要求1的浆粕的触变胶。14.一种以权利要求1的浆粕增强的混凝土或砖石材料。15.—种制造用作增强材料的原纤化热塑性和聚芳唑浆粕的方法，包括(a)合并诸浆粕成分，包括(l)热塑性纤维，它能被原纤化并且具有不大于10cm的平均长度和占诸成分中总固体的60~97wt%;(2)刚性棒状聚芳唑纤维，其具有不大于10cm的平均长度并且占诸成分中总固体的3~40wt%;以及(3)占全部成分95~99wt。/。的水；(b)将诸成分混合成基本均匀的淤浆；(c)通过同时实施以下操作对该淤浆实施共精炼(1)将该原纤化的热塑性纤维和聚芳唑纤维原纤化、切断并素炼成具有茎和原纤的不规则形状的原纤化纤维结构；以及(2)分散所有固体以便使精炼的淤浆基本上均匀；以及(d)从精炼的淤浆中除去水，从而生产出原纤化的热塑性和聚芳唑浆粕，其中原纤化的热塑性和聚芳唑纤维结构具有不大于5mm的平均最大尺寸，不大于1.3mm的长度加权平均长度，并且原纤化的热塑性原纤和/或茎与聚芳唑原纤和/或茎基本上缠结在一起。16.权利要求15的方法，其中热塑性纤维具有不大于IO分特的线密度；并且聚芳唑纤维具有不大于2.5分特的线密度。17.权利要求15的方法，其中热塑性纤维结构是聚烯烃结构、聚酯结构或其混合物。18.权利要求15的方法，其中精炼步骤包括将混合的淤浆送过一系列盘磨机。19.一种制造用作增强和加工材料的原纤化热塑性和聚芳唑浆粕的方法，包4舌(a)合并诸成分，包括水和选自如下组的第一纤维(1)能被原纤化的热塑性纤维，占浆粕中总固体的60~97wt%;和(2)刚性棒状聚芳唑纤维，占浆粕中总固体的3~40wt%;(b)将合并的成分混合成基本均匀的悬浮体；(c)在盘磨机中精炼悬浮体，从而将纤维切断成具有不大于10cm的平均长度，并将至少一些纤维原纤化和素炼成不规则形状的原纤化纤维结构；(d)合并诸成分，包括精炼的悬浮体、具有不大于10cm的平均长度的(a)(l和2)组的第二纤维以及水，若需要的话，以便将水含量增加至全部成分的95~99wt%;(e)混合诸成分，若需要的话，以形成基本均匀的悬浮体；(d)通过同时实施以下操作对该混合的悬浮体实施共精炼(1)原纤化、切断并素炼悬浮体中的固体，以便使所有或基本上所有热塑性和聚芳唑纤维转化为具有茎和原纤的不规则形状的原纤化的热塑性和聚芳唑纤维结构；以及(2)分散所有固体，以便使精炼的淤浆基本上均匀；以及(f)从精炼的淤浆中除去水，从而生产出热塑性和聚芳唑浆粕，其中原纤化的热塑性和聚芳唑纤维结构具有不大于5mm的平均最大尺寸，不大于1.3mm的长度加权平均长度，并且热塑性原纤和/或茎与聚芳唑原纤和/或茎基本上缠结在一起。20.权利要求19的方法，其中热塑性纤维结构是聚烯烃结构、聚酯结构或其混合物。全文摘要本发明涉及热塑性和聚芳唑浆粕，它作为增强材料用于包括例如流体密封材料的产品中，作为加工助剂，包括其作为触变胶和作为滤材的应用。该浆粕包含(a)不规则形状的热塑性纤维原纤化结构，(b)不规则形状的聚芳唑纤维结构以及(c)水，其中热塑性纤维原纤和/或茎与聚芳唑原纤和/或茎基本上缠结在一起。本发明还涉及制造此种热塑性和聚芳唑浆粕的方法。文档编号D21H13/14GK101341296SQ200680048352公开日2009年1月7日申请日期2006年12月19日优先权日2005年12月21日发明者A·阿马,M·R·莱维特,S·D·马罗尼申请人:纳幕尔杜邦公司