一种改性酚醛树脂纤维及其制备方法和用途与流程

文档序号:12585583阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种改性的酚醛树脂纤维的制备方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:

(1)向酚醛树脂的预聚物中加入聚合物,得到聚合物-预聚物溶液;

(2)向所述聚合物-预聚物溶液中加入石墨烯类物质,进行热塑性酚醛树脂的聚合反应,得到反应液,纯化后得到改性的酚醛树脂;

(3)将步骤(2)得到的改性的酚醛树脂纺丝成酚醛纤维原丝后,固化交联得到改性的酚醛树脂纤维。

2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,以醛类物质计,所述酚醛树脂的预聚物与聚合物的摩尔比为1:0.005~0.1;

所述石墨烯类物质与聚合物-预聚物混合进行热塑性酚醛树脂的聚合反应过程中,石墨烯类物质的质量为酚醛树脂的0.01~15wt%,优选0.01~10wt%,进一步优选0.01~5wt%,特别优选0.01~2wt%,最优选0.1~1wt%;

所述石墨烯类物质包括石墨烯、生物质石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯衍生物的任意1种或至少2种的混合,所述石墨烯衍生物包括元素掺杂的石墨烯;

优选地,所述石墨烯衍生物包括元素掺杂石墨烯或官能团化石墨烯物中的任意1种或至少2种的组合;

优选地,所述元素掺杂石墨烯包括金属掺杂石墨烯或非金属元素掺杂石墨烯中的任意1种或至少2种的组合;

所述金属掺杂的金属元素包括钾、钠、金、银、铁、铜、镍、铬、钛、钒或钴中的任意1种或至少2种的组合;

所述非金属元素掺杂石墨烯的非金属元素包括氮、磷、硅、硼或氧中的任意1种或至少2种的组合;

优选地,所述非金属元素掺杂石墨烯包括氮掺杂石墨烯、磷掺杂石墨烯或硫掺杂石墨烯中的任意1种或至少2种的组合;

优选地,所述官能团化石墨烯包括接枝有官能团的石墨烯;

优选地,所述官能团化石墨烯包括接枝有羟基、羧基或氨基中的任意1种或至少2种的组合的石墨烯;

优选地,所述羟基包括-R1-OH,所述R1包括烃基,优选包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、乙烯基、丙烯基中的任意1种或至少2种的组合;

优选地,所述羧基包括-R2-COOH,所述R2包括烃基,优选包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基中的任意1种或至少2种的组合;

优选地,所述羧基包括R3-NH3,所述R3包括烷烃基,优选包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基中的任意1种或至少2种的组合。

3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述石墨烯类物质以分散液的形式加入;

优选地,所述分散液的溶剂包括乙醇、水、乙二醇、DMF、NMP或丙酮中的任意1种或至少2种的组合;优选乙醇或水;

优选地,所述分散液中,石墨烯类物质的浓度为15mg/g以下,优选1~10mg/g,进一步优选3~5mg/g;

优选地,所述石墨烯类物质的分散液以滴加的形式加入至聚合物-预聚物溶液中;所述滴加速率优选为0.5-2mL/min。

4.如权利要求1-3任一所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述聚合物包括橡胶、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或聚乙二醇中的任意1种或至少2种的组合,优选聚乙烯醇;

所述橡胶为丁腈橡胶、丁苯橡胶、天然橡胶中的一种或多种。

5.如权利要求1-3任一所述的制备方法,其特征在于,所述酚醛树脂的预聚物通过酚醛树脂的聚合单体发生预聚反应得到;

优选地,所述酚醛树脂聚合单体的酚包括苯酚及其衍生物,优选苯酚、甲酚、二甲酚、萘酚、烷基取代的苯酚、烷基取代的萘酚、双酚A或双酚F中的任意1种或至少2种的组合;

优选地,所述酚醛树脂聚合单体的醛包括甲醛及其衍生物,优选甲醛、乙醛或糠醛中任意1种或至少2种的组合;

优选地,所述预聚反应包括如下步骤:将酚醛树脂的聚合单体和催化剂混合,在60~80℃下反应0.5~4h;

优选地,所述预聚反应中,以羟基计的酚单体、以醛基计的醛单体和催化剂的摩尔比为1:(0.7~1):(0.005~0.05);

优选地,所述催化剂包括酸性催化剂;

优选地,所述酸性催化剂包括盐酸、草酸、醋酸或硫酸中的任意1种或至少2种的组合。

6.如权利要求1~5之一所述的制备方法,其特征在于,所述热塑性酚醛树脂的聚合反应的反应温度为80~95℃,反应时间为0.5~4h。

7.如权利要求1~6之一所述的制备方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:

(1)向酚醛树脂的预聚物中加入聚合物,得到聚合物-预聚物溶液;

(2’)分散石墨烯类物质于溶剂中,得到石墨烯类物质分散液;

(2)向步骤(1)聚合物-预聚物溶液中滴加步骤(2’)得到的石墨烯类物质分散液,进行热塑性酚醛树脂的聚合反应得到反应液,纯化后得到酚醛树脂;

(3)将所述酚醛树脂经熔融纺丝制成酚醛纤维原丝后,固化交联得到改性的酚醛树脂纤维。

8.一种改性的酚醛树脂纤维,其特征在于,所述改性的酚醛树脂纤维通过权利要求1~7之一所述的改性的酚醛树脂纤维的制备方法得到。

9.一种如权利要求8所述的改性的酚醛树脂纤维的用途,其特征在于,所述改性的酚醛树脂纤维用作增强材料、阻燃隔热材料、保温材料、缓冲材料、酚醛基碳纤维、电极材料中的任意1种或至少2种的组合。

10.一种电极复合材料,其特征是,将权利要求1-9制得的酚醛树脂纤维经炭化得到。

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