包含p-POD短切纤维的纤维纸及其制备方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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 温等级的提尚，可大大提尚机电广品承受过热和超负荷的能力，可提尚其防护等级、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°C，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。
[0003]芳族聚噁二挫（aromaticpolyoxadiazole)是一类耐高温芳杂环高分子，其分子 链中芳香基团和噁二挫环交替排列。芳族聚噁二挫纤维主要包括对位聚苯噁二挫（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°C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。
[0004]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】
[0005]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。
[0006]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。
[0007]
【主权项】
1. 一种纤维纸，其包含P-POD短切纤维和粘合剂A，任选地，还包括粘合剂B;或由 P-POD短切纤维、粘合剂A和任选的粘合剂B制得； 所述粘合剂A为沉析纤维，所述粘合剂B为热固性树脂纤维和/或热塑性树脂纤维； 优选地，所述P-POD短切纤维、粘结剂A与粘结剂B的质量比为30-70 :20-70 :0-10。
2. 权利要求1的纤维纸，所述p-POD短切纤维具备以下特征中至少之一： (a) 所述p-POD短切纤维的断裂比强度大于2. 50cN/dtex; (b) 所述p-POD短切纤维的起始分解温度高于400°C; (c) 所述p-POD短切纤维的环化度大于80% ; (d) 所述p-POD短切纤维的分散性小于10根/100g;和 (e) 所述p-POD短切纤维的疵点含量小于5mg/100g; 优选地，所述P-POD短切纤维的细度为0. 1-5.OD; 优选地，所述P-POD短切纤维的长度为2-20mm。
3. 权利要求2的纤维纸，所述p-POD短切纤维由具备以下特征中至少之一的含有 P-POD聚合物的溶液制得： (a) 所述溶液包含p-POD聚合物和发烟硫酸，所述溶液中，p-POD聚合物的特性粘度不 小于I. 70dL/g，并且，所述溶液在温度为100-160°C的条件下，表观粘度为50-120Pa?S;优 选地，所述表观粘度为70-120Pa?S; (b) 所述溶液不含封端剂；例如，所述溶液不含苯甲酸或苯胺；例如，所述溶液不含苯 甲酸；和 (c) 所述溶液中，15-50ym颗粒的含量低于100个/mL。
4. 权利要求3的纤维纸，其中，所述含有p-POD聚合物的溶液由包含以下步骤的方法制 得： (1) 组合发烟硫酸、对苯二甲酸和肼盐以形成反应混合物，其中，肼盐的加入量为全 部待加入肼盐摩尔量的30-85%，发烟硫酸的加入量为全部待加入发烟硫酸摩尔量的 30-95%，反应1-3小时； (2) 加入剩余的肼盐和发烟硫酸，反应1-5小时； 其中，所述对苯二甲酸、肼盐和发烟硫酸的总的摩尔比为1 :〇. 4-1. 5 :8-20 ; 例如，所述步骤（1)的反应温度为70-120°C; 例如，所述步骤（2)的反应温度为100_160°C; 例如，所述肼盐选自硫酸肼和氯化肼；优选地，所述肼盐为硫酸肼； 例如，所述发烟硫酸中三氧化硫的含量为5-50wt% ; 例如，所述步骤（1)和所述步骤（2)在搅拌下进行。
5. 权利要求1的纤维纸，其中，所述粘合剂A为沉析纤维； 优选地，所述沉析纤维选自聚酰胺沉析纤维、聚对苯撑苯并二噁唑沉析纤维和芳族聚 噁二唑沉析纤维； 优选地，所述聚酰胺沉析纤维为芳族聚酰胺沉析纤维；更优选地，所述芳族聚酰胺沉析 纤维选自聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维和聚对苯二甲酰对苯二胺沉析纤维； 优选地，所述芳族聚噁二唑沉析纤维为m-POD沉析纤维； 优选地，所述m-POD沉析纤维具有以下特征中至少一个： (a) 所述m-POD沉析纤维的比表面积为2-100m2/g; (b) 所述m-POD沉析纤维的打浆度为25-100°SR，更优选为50-80°SR; 优选地，所述m-POD沉析纤维的长度为0.l-7mm，长宽比为50-1000 ; 优选地，所述m-POD沉析纤维的厚度为3-15ym; 优选地，所述m-POD沉析纤维由m-POD聚合物制得，所述m-POD聚合物在25 °C下的特性 粘度为I. 0-5. 0dL/g。
6. 权利要求1的纤维纸，其中，所述粘合剂B为热塑性树脂纤维； 优选地，所述热塑性树脂选自聚酯和聚酰胺； 更优选地，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯； 优选地，所述热塑性树脂纤维的细度为I. 5-2.OD; 优选地，所述热塑性树脂纤维被制成短切纤维；更优选地，所述短切纤维的长度为4~1 Omnin
7. 权利要求1的纤维纸，其中，所述热固性树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、密胺树脂、异 氰酸酯树脂和聚酰亚胺树脂。
8. 权利要求1的纤维纸，其由包含以下步骤的方法制得： (I) 将P-POD短切纤维、粘结剂A和任选的粘结剂B进行打浆、除杂、分散，制成水浆； (II) 利用水浆进行抄造，得到湿纸页，对湿纸页进行压榨和干燥； (III) 对干燥后的纸页进行热轧； (IV) 对热轧后的纸页进行压光； 优选地，所述p-POD短切纤维选自如权利要求2-4任一项定义的p-P0D短切纤维； 更优选地，所述粘结剂A选自如权利要求5定义的m-P0D沉析纤维。
9. 一种制备纤维纸的方法，其特征在于使用如权利要求2-4任一项定义的p-POD短切 纤维；优选地，还使用如权利要求5定义的m-P0D沉析纤维； 优选地，所述方法包含以下步骤： (I) 将P-POD短切纤维、粘结剂A和任选的粘结剂B进行打浆、除杂、分散，制成水浆； (II) 利用水浆进行抄造，得到湿纸页，对湿纸页进行压榨和干燥； (III) 对干燥后的纸页进行热轧； (IV) 对热轧后的纸页进行压光。
10. 权利要求1-8任一项所述的纤维纸用作绝缘纸的用途。
11. 权利要求1-8任一项所述的纤维纸用于制备制品的用途， 优选地，所述制品选自绝缘材料、结构材料和电子元器件； 优选地，所述绝缘材料为复合绝缘材料，例如复合绝缘纸和层压绝缘制品； 优选地，所述结构材料为夹层结构材料，例如蜂窝夹层结构； 优选地，所述电子元器件为印刷电路板。
12. -种制品，其包含一层或多层权利要求1-8任一项所述的纤维纸； 优选地，所述制品选自绝缘材料、结构材料和电子元器件； 优选地，所述绝缘材料为复合绝缘材料，例如复合绝缘纸和层压绝缘制品； 优选地，所述结构材料为夹层结构材料，例如蜂窝夹层结构； 优选地，所述电子元器件为印刷电路板。
【专利摘要】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。
【IPC分类】D21H13-10, D21H27-12
【公开号】CN104818646
【申请号】CN201510263611
【发明人】杨远凤, 边莎, 吴萌, 周建峰
【申请人】江苏宝德新材料有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月22日