专利名称：间位和对位芳族聚酰胺浆粕及其制造方法
背景技术：
1.发明领域本发明涉及作为增强材料用于密封和摩擦材料之类产品中的间位和对位芳族聚酰胺浆粕。本发明还涉及制造这种芳族聚酰胺浆粕的方法。
2.相关技术描述纤维和非纤维增强材料已多年被用于摩擦产品、密封产品和其它塑料或橡胶产品。此类增强材料一般必须具有高耐磨和耐热性。
石棉纤维历来已被用作增强材料，但由于其对健康有害，故已被替代或建议替代。然而，这些代用品中有许多在这方面或那方面性能不如石棉。
1980年2月出版的研究公开(Research Discloure)74-75公开了由各种不同长度的原纤化KEVLAR牌对位芳族聚酰胺纤维制造浆粕的方法，及其作为增强材料在各种不同应用中的用途。该出版物公开道，由KEVLAR牌对位芳族聚酰胺纤维制成的浆粕可单独用于片材产品，或与其它材料如NOMEX牌间位芳族聚酰胺、木浆、棉和其它天然纤维素、人造丝、聚酯、聚烯烃、尼龙、聚四氟乙烯、石棉和其它矿物、玻璃纤维及其它陶瓷、钢和其它金属以及碳等的纤维组合起来用于片材产品。该出版物还公开了单独由KEVLAR牌对位芳族聚酰胺纤维，或与KEVLAR对位芳族聚酰胺短纤维一起制成的浆粕在摩擦材料中的应用，以替代一部分石棉体积，而石棉体积的其余部分则由填料或其它纤维替代。
美国专利5,811,042(授予Hoiness)公开了复合摩擦或垫片材料，由热固性或热塑性基体树脂、纤维增强材料以及基本不含原纤的芳族聚酰胺颗粒制成。聚(对苯二甲酰对苯二胺)和聚(间对苯二甲酰间苯二胺)是优选的纤维增强材料，且这种纤维可呈纤维屑或浆粕形式。
美国专利申请号2003/0022961(授予Kusaka等人)公开了由以下材料制成的摩擦材料摩擦改性剂、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、木浆或丙烯酸浆粕组成的混合物制成的纤维增强剂。干芳族聚酰胺浆粕定义为用“干原纤化法”获得的芳族聚酰胺浆粕。干原纤化法是将芳族聚酰胺纤维置于旋转切刀与筛网之间进行干研磨而制成浆粕的工艺。湿芳族聚酰胺浆粕定义为用“湿原纤化法”获得的芳族聚酰胺浆粕。湿原纤化法是将在水中的短芳族聚酰胺纤维置于2个转盘之间研磨成原纤化纤维，然后使原纤化纤维即浆粕脱水的工艺。Kusaka等人还公开了混合-原纤化纤维的方法如下首先将多类可原纤化的有机纤维按规定的比例混合，然后原纤化该混合物以形成浆粕。
目前，正需要提供既能在密封和摩擦产品之类的应用中性能优良且成本又低的替代增强材料。尽管已有大量公开文献提出了较低成本的替代增强材料，但在所建议的这类产品中有许多在使用中性能不良，成本又明显高于目前市售产品，或者具有其它缺点。因此，目前仍需要既具有高耐磨和耐热性且成本又与其它市售增强材料不相上下或更便宜的增强材料。
发明概述本发明涉及制造用作增强材料的间位和对位芳族聚酰胺浆粕的方法的第一实施方案，包括(a)组合下列浆粕组分(1)纤维状间位芳族聚酰胺材料的碎片，占诸组分中总固体的10～90wt％，并具有不超过50mm的平均最大尺寸；(2)对位芳族聚酰胺纤维，占诸组分中总固体的10～90wt％并具有不超过10cm的平均长度；以及(3)水，占全部组分的95～99wt％；(b)将诸组分混合成基本均匀的淤浆；(c)共精磨该混合淤浆，通过同时进行(1)分裂纤维状间位芳族聚酰胺纤维碎片，并把间位芳族聚酰胺材料切断和/或塑炼成不含原纤的纤维状和非纤维状间位芳族聚酰胺颗粒；以及(2)把对位芳族聚酰胺纤维原纤化、切断和塑炼成不规则形状的原纤化纤维结构；(3)分散所有的固体，使精磨淤浆基本均匀；以及
(d)从精磨淤浆中脱水到总含水量不超过60wt％，由此形成间位和对位芳族聚酰胺浆粕，其中对位芳族聚酰胺纤维结构接触且部分地包缠在至少部分间位芳族聚酰胺颗粒周围。
本发明还涉及制造用作增强材料的间位和对位芳族聚酰胺浆粕的方法的第二实施方案，包括(a)组合诸组分，包括水和由下列组分组成的第一纤维(1)纤维状间位芳族聚酰胺材料的碎片，占诸组分中总固体的10～90wt％并具有不超过50mm的平均最大尺寸；和(2)对位芳族聚酰胺纤维，占诸组分中总固体的10～90wt％并具有不超过10cm的平均长度；(b)将诸组分混合成基本均匀的悬浮体；(c)精磨混合的悬浮体，通过同时进行(1)分裂至少部分纤维状间位芳族聚酰胺材料碎片，并把至少部分间位芳族聚酰胺材料切断和/或塑炼成不含原纤的纤维状和非纤维状间位芳族聚酰胺颗粒；(2)把至少部分对位芳族聚酰胺纤维原纤化、切断和塑炼成不规则形状的原纤化纤维结构；(d)组合诸组分，包括精磨悬浮体、(a)(1和2)组的第二材料和，如需要，水，以将水含量增加到占全部组分的95～99wt％；(e)如需要，混合诸组分，以形成基本均匀的淤浆；(f)共精磨淤浆，通过同时进行(1)分裂至少部分纤维状间位芳族聚酰胺材料碎片和/或切断和/或塑炼至少部分间位芳族聚酰胺材料，使全部或基本全部纤维状间位芳族聚酰胺材料碎片转变成不含原纤的纤维状或非纤维状间位芳族聚酰胺颗粒；以及(2)原纤化、切断和塑炼至少部分对位芳族聚酰胺纤维，使全部或基本全部对位芳族聚酰胺纤维转变成不规则形状的原纤化纤维结构；以及(3)分散所有的固体，使精磨淤浆基本均匀；以及(g)从精磨淤浆中脱水到总含水量不超过60wt％，由此形成间位和对位芳族聚酰胺浆粕，其中对位芳族聚酰胺接触并部分包缠在至少部分间位芳族聚酰胺颗粒周围。
本发明还涉及用作增强材料的间位和对位芳族聚酰胺浆粕，包含(a)不含原纤的间位芳族聚酰胺颗粒，占总固体的10～90wt％；(b)不规则形状的对位芳族聚酰胺纤维结构，占总固体的10～90wt％并具有茎梗和原纤；以及(c)水，占整个浆粕的4～60wt％，因此，对位芳族聚酰胺纤维结构接触且部分地包缠在至少部分间位芳族聚酰胺颗粒周围。
本发明还涉及摩擦材料，它包含摩擦改性剂；任选地至少一种填料；粘结剂；和包含本发明浆粕的纤维增强材料。
另外，本发明涉及密封材料，它包含粘结剂；任选地至少一种填料；和包含本发明浆粕的纤维增强材料。
附图简述从下文的详述并结合下述附图可更充分地理解本发明。
图1是按本发明以湿法制造“湿”浆粕所用设备的方框图。
图2是按本发明以干法制造“干”浆粕所用设备的方框图。
图3是用作本发明方法中组分的间位芳族聚酰胺材料碎片的显微照片图像。
图4是用作本发明方法中组分的对位芳族聚酰胺纤维的显微照片图像。
图5是用作本发明方法中任选组分的对位芳族聚酰胺颗粒的显微照片图像。
图6是按照本发明方法制造的芳族聚酰胺浆粕的显微照片图像。
术语汇编在描述本发明之前，将某些术语定义在下面的词汇表中是有用的，它们在通篇本公开中都具有相同含义，除非另行指出。
物体的“最大尺寸”是指物体上相距最远的两点之间的直线距离。
物体的“长径比”是指物体的最大尺寸除以该物体在包含最大尺寸的任意平面内的最大宽度，这里最大宽度垂直于最大尺寸。
“织物”是指任何织造、针织或非织造层结构。所谓“织造”是指可以由机织工艺制造织物，即由至少两种纱线，一般成直角交织。这类织物一般由一组称为经纱的纱线与另一组称为纬纱的纱线交织而成。织造织物可具有任意织纹，如平纹、五经缎纹、席纹、缎纹、斜纹、不均衡织纹等。平纹织物是最普通的。所谓“针织”是指可以用针或金属丝互锁一种或多种纱线的一系列圈制成的结构，如经编针织(例如，特里科经编针织、米兰尼斯经编织物、拉舍尔经编织物)和纬编针织(如圆形或平面)。所谓“非织造”是指不用织造和针织法可生产的形成柔软片材且通过下列机制维系在一起的纤网(i)至少部分纤维的机械互锁，(ii)熔化某些纤维的至少某些部分，(iii)用粘结剂材料粘结至少部分纤维。非织造织物包括单向织物，毡、射流喷网非织造织物、流体喷网非织造织物、纺粘织物等。
“纤维”是指较柔软的、其长度与垂直于其长度的横断面的宽度之比高的物质单元。这里，术语“纤维”与术语“长丝”或“根”可互换使用。这里所述的长丝横断面可以是任意形状，但典型形状是圆形或豆形。纺制在卷装筒管上的纤维被称作连续纤维。纤维可切断成短长度，被称作短纤维。纤维还可切断为更短的长度，被称作纤维屑。纱线或复丝纱或丝束包含多根纤维。纱线可以被捻合和/或加捻。
“纤条体”是指非粒状、纤维状或膜状的颗粒。优选它们的熔点或分解温度高于320℃。纤条体不是纤维，但它们在由纤网联结的纤维状区呈纤维状。纤条体的平均长度为0.2～1mm，长径比为5∶1～10∶1。纤条体网的厚度小于1或2μm，典型量级为几分之一微米。纤条体在烘干前可以用湿的且能作为粘结剂沉积下来，物理地包缠在产品中其它组分或部分的周围。纤条体能用任何方法制造，包括用U.S.专利3,018,091所公开的原纤化设备在内，在其中，聚合物溶液在单一步骤中沉积并受剪切作用。
“原纤”是指直径小到几分之一微米至数微米，而长度约10～100μm的小纤维。原纤通常从直径为4～50μm的较大纤维的主干延伸出来。原纤起钩子或扣件的作用，以缠住或抓住相邻材料。有些纤维能原纤化，而另一些则不能或者不能有效地原纤化，因而为本定义的目的，此种纤维就是不能原纤化的。聚对苯二甲酰对苯二胺纤维在受磨时容易原纤化，产生原纤。聚间苯二甲酰间苯二胺不能原纤化。
“原纤化纤维结构”是指具有茎梗和从它上面延伸出来的原纤的材料颗粒，其中茎梗一般呈圆柱状，直径约10～50μm，而原纤则是头发状部分，直径只有几分之一微米或数微米，附着在茎梗上并有约10～100μm长。
“纤维片”是指含纤维、原纤和/或纤条体和，任选地，其它组分的片材。纤维片可以是纸或织物。“纸”是指可以在造纸机如Fourdrenier或斜丝机上生产的平面片材。
“纤维屑”是指长度比短纤维更短的纤维。纤维屑的长度为约0.5～约15mm，以及直径为4～50μm，优选长度为1～12mm和直径为8～40μm。小于约1mm的纤维屑对使用它的材料无明显增强作用。长度超过15mm的纤维屑或纤维通常不能很好地发挥作用，因为一根根纤维会变成相互纠缠，因而无法充分和均匀地分布在整个材料或淤浆中。芳族聚酰胺纤维屑是通过将芳族聚酰胺纤维切断成短长度而制成的，无明显的或根本没有原纤化，如采用U.S.专利3,063,966、3,133,138、3,767,756和3,869,430中所述的方法制备的那些。
“长度加权平均值”是指按照下式计算的长度长度加权平均值＝∑[(各单根浆粕长度)2]/∑[各单根浆粕长度]“短纤维”可通过将长丝切断到不超过15cm，优选3～15cm，以及最优选3～8cm长度而制成。短纤维可以是直的(即，非卷曲的)或以任何卷曲(或反复弯曲)频率沿其长度卷曲成锯齿状卷曲。纤维能以未涂布或涂布或以预处理(例如，预拉伸或热处理)的形式存在。
发明详述本发明涉及制造用作增强材料的间位和对位芳族聚酰胺浆粕的方法。本发明还涉及能用本发明的方法制造的用作增强材料的间位和对位芳族聚酰胺浆粕。本发明还涉及掺进了本发明浆粕的密封材料和摩擦材料之类的产品以及它们的制造方法。
I.本发明方法的第一实施方案在第一实施方案中，制造间位和对位芳族聚酰胺浆粕的方法包括以下步骤。第一，将浆粕组分一起组合或加在容器内。第二，把组合的浆粕组分混合成基本均匀的淤浆。第三，将淤浆一起进行精磨或共精磨。第四，从精磨淤浆中脱水。
组合步骤在组合步骤中，优选将浆粕诸组分一起加进容器。浆粕组分包括(1)纤维状间位芳族聚酰胺材料碎片，(2)对位芳族聚酰胺纤维，(3)任选地基本或完全不含原纤的粒状对位芳族聚酰胺颗粒，(4)任选地其它少量添加剂，以及(5)水。
纤维状间位芳族聚酰胺材料的碎片纤维状间位芳族聚酰胺材料碎片的加入量要达到占诸组分中总固体的10～90wt％，优选占诸组分中总固体的25～60wt％，以及最优选占诸组分中总固体的25～55wt％。
优选纤维状间位芳族聚酰胺材料的平均最大尺寸不超过50mm，更优选12～50mm，以及最优选12～25mm。纤维状间位芳族聚酰胺材料碎片可以是纤维、纤条体、织物碎片、纤维片材碎片、浆粕或它们的混合物。在把浆粕组分组合到一起之前，任何连续长丝状纤维都能被切成较短的纤维，如短纤维或纤维屑。间位芳族聚酰胺纤维基本或完全不含原纤。纤维状间位芳族聚酰胺材料可包括一层或多层织物和/或纤维片的碎片。
在优选实施方案中，纤维状间位芳族聚酰胺材料包括一层或多层纤维状间位芳族聚酰胺纸，其中每一层都包含纸组分，纸组分包括间位芳族聚酰胺纤维或非粒状、纤维状或膜状的间位芳族聚酰胺纤条体。纤维状间位芳族聚酰胺纸可以是已用过的纸或未用过的新纸。纸可以取自辊或包装，或取自从未上过卷的纸或在制造过程中产生的碎片。一层或多层纤维状间位芳族聚酰胺纸可以是压延的、未压延的或组合了压延和未压延纸的纸层。优选单层或多层是未压延的，并优选各未压延层的厚度为2～40密耳，密度为0.1～0.4g/cm3，更优选厚度为5～23密耳，密度为0.2～0.4g/cm3。压延纸可通过把一层和多层压延在一起而制成，虽然可以组合的最大层数不限，但一般把6层或更少层压延在一起。优选把1～4层未压延纸压延在一起以制成压延纸。压延纸的厚度为1～30密耳，密度为0.7～1.2g/cm3，优选厚度为1～8密耳，密度为0.8～1.1g/cm3，在一种实施方案中，总体纸包含50wt％压延纸和50wt％未压延纸。
在一个实施方案中，间位芳族聚酰胺纤维在纤维状间位芳族聚酰胺纸内的浓度为纸的5～97wt％，线密度为0.5～10分特以及长度为2～25mm。更优选间位芳族聚酰胺纤维的浓度为纸的30～60wt％，线密度为0.5～5分特以及长度为2～8mm。在此同一实施方案中，非粒状、纤维状或膜状的间位芳族聚酰胺纤条体在纤维状间位芳族聚酰胺纸内的浓度为纸的3～95wt％，平均长度为0.2～1mm，长径比为5∶1～10∶1以及厚度不超过1μm。更优选，间位芳族聚酰胺纤条体的浓度为纸的40～70wt％，厚度为0.1～0.5μm。
图3是包含适用于作为本发明方法中组分的间位芳族聚酰胺纤维屑和非粒状、纤维状或膜状的间位芳族聚酰胺纤条体的间位芳族聚酰胺材料碎片的显微照片图像。
在另一个实施方案中，纤维状间位芳族聚酰胺，除了有非粒状、纤维状或膜状的间位芳族聚酰胺纤条体以外，还可包括对位芳族聚酰胺纤维屑。这两种组分，即间位芳族聚酰胺纤条体和对位芳族聚酰胺纤维屑，都可获自一层或多层THERMOUNT牌芳纶纸的碎片。
对位芳族聚酰胺纤维对位芳族聚酰胺纤维的加入量要达到在诸组分总固体中的浓度为10～90wt％，优选占诸组分总固体的40～75wt％，最优选占诸组分总固体的40～55wt％。对位芳族聚酰胺纤维的线密度优选不大于10分特，更优选0.5～10分特，最优选0.8～2.5分特。还优选对位芳族聚酰胺纤维沿其纵轴的平均长度不大于10cm，更优选平均长度为0.65～2.5cm，最优选平均长度为0.65～1.25cm。图4是能用作本发明方法中组分的对位芳族聚酰胺纤维屑(
中为“纤维”而非“纤维屑”-译注)的显微照片图像。
对位芳族聚酰胺颗粒任选地，在一种实施方案中，浆粕组分还包括基本或完全不含原纤的粒状对位芳族聚酰胺颗粒。如果加入这些颗粒，则它们应加到在诸组分总固体中的浓度不超过50wt％，优选占诸组分总固体的20～50wt％，最优选占诸组分总固体的25～35wt％。与等量的纤维或纤条体相比，这些颗粒有较小的表面积。鉴于由对位芳族聚酰胺纤维制成，颗粒对所产生浆粕的优异耐磨和分散性有贡献。由于这些颗粒基本不含原纤，因此它们也起混炼剂的作用，促使其它成分分散在混合物和淤浆中。起此种作用的颗粒通常被称为加工助剂或助剂。基本或完全不含原纤的粒状对位芳族聚酰胺颗粒的平均最大尺寸为50～2000μm，优选50～1500μm，最优选75～1000μm。但是，小于约50μm的颗粒将丧失在摩擦和密封用途中的有效性。大于约2000μm的颗粒在混合时不能充分保持分散在含有其它组分的水中。图5是能用作本发明方法中组分的对位芳族聚酰胺颗粒的显微照片图像。
在一个优选实施方案中，总固体组分可包括28wt％纤维状间位芳族聚酰胺材料的碎片、44wt％对位芳族聚酰胺纤维和28wt％对位芳族聚酰胺颗粒。
聚合物适合用于制造本发明的芳族聚酰胺材料、芳族聚酰胺纤维和芳族聚酰胺颗粒的聚合物是合成芳族聚酰胺。该聚合物必须具有成纤分子量才能成形为纤维。该聚合物可包括以芳族为主的聚酰胺均聚物、共聚物及它们的混合物，其中至少85％酰胺(-CONH-)键直接连接在2个芳环上。这些环可以是未取代或取代的。当2个环沿分子链彼此间位取向时，该聚合物是间位芳族聚酰胺。当2个环沿分子链彼此对位取向时，该聚合物是对位芳族聚酰胺。优选共聚物含有不超过10％的其它二胺替代成形该聚合物时所用的主要二胺，或不超过10％的其它二酰氯替代成形该聚合物时所用的主要二酰氯。添加剂可与芳族聚酰胺一起使用；而且已发现，高达13wt％的其它聚合物材料可与芳族聚酰胺共混或结合。优选的对位芳族聚酰胺是聚(对苯二甲酰对苯二胺)(PPD-T)及其共聚物。优选的间位芳族聚酰胺是聚间苯二甲酰间苯二胺(MPD-1)及其共聚物。
任选的其它添加剂其它添加剂可任选地加入，只要它们在混合步骤中保持悬浮在溶液中且不明显改变精磨步骤对上面列出的必要固体组分的作用即可。合适的添加剂包括颜料、染料、抗氧化剂、阻燃化合物，以及其它加工和分散助剂。优选浆粕组分不包括石棉。换句话说，制成的浆粕不含石棉。
水水的加入量要达到它在全部组分中的浓度为95～99wt％，优选占全部组分的97～99wt％。另外，水可先加入。其它组分的加入速率应保持在混合组合的组分时在水中分散最佳。
混合步骤在混合步骤中，诸组分被混合成基本均匀的淤浆。所谓“基本均匀”是指该淤浆的随机样品中各起始组分的重量百分浓度与组合步骤中它在全部组分中的相应浓度相同，误差范围为±10wt％，优选±5wt％，最优选±2wt％。例如，如果在整个混合物中固体的浓度是50wt％纤维状间位芳族聚酰胺材料和50wt％对位芳族聚酰胺纤维，则在混合步骤中基本均匀的混合物意味着，该淤浆的每一个随机样品都满足(1)间位芳族聚酰胺的浓度为50wt％±10wt％，优选±5wt％，最优选±2wt％，和(2)对位芳族聚酰胺的浓度为50wt％±10wt％，优选±5wt％，最优选±2wt％。混合可在任何包含旋转桨叶的容器内完成。混合可在诸组分加入以后或在诸组分加入或组合期间进行。
精磨步骤在精磨步骤中，诸浆粕组分被同时共精磨、转化或改性如下。纤维状间位芳族聚酰胺材料碎片被切断和/或塑炼成不含原纤的纤维状和非纤维状间位芳族聚酰胺颗粒。对位芳族聚酰胺纤维屑被原纤化、切断和塑炼成具有茎梗和原纤的不规则形状的纤维结构。如果对位芳族聚酰胺颗粒与其它组分一起加入，则至少部分对位芳族聚酰胺颗粒被塑炼为较小、较圆、基本不含原纤的颗粒。所有固体都被分散，使精磨淤浆基本均匀。“基本均匀”如前定义。该精磨步骤优选包括让混合淤浆通过1或多个圆盘精磨机，或者使淤浆通过单一精磨机循环回来。所谓“圆盘精磨机”是指含有1对或多对彼此相对旋转从而靠圆盘之间的剪切作用来精磨诸组分的精磨机。在一种适用类型的圆盘精磨机中，把要精磨的淤浆泵进彼此间距很小且能相对旋转的圆形转子与定子圆盘之间。每个圆盘都有面朝另一圆盘的表面，其上带有至少部分地沿径向延伸的表面沟槽。可使用的优选圆盘精磨机公开在美国专利4,472,241中。如果必须达到均匀分散和充分精磨，可让混合淤浆通过圆盘精磨机一次以上或通过由至少2台圆盘精磨机组成的系列。当混合淤浆仅在1台精磨机内精磨时，制成的淤浆趋于精磨得不充分和分散得不均匀。会形成完全或基本上由1种固体组分，或另一种，或2种，或者，如果有3种，则全部3种组分组成的成簇或成团的聚集体，而不是分散成基本均匀的分散体。此种成簇或成团的聚集体，在混合淤浆通过精磨机一次以上或通过1台以上的精磨机时，发生破碎并分散在淤浆中的倾向较大。
由于含多种组分的基本均匀的淤浆在本方法的该步骤中经受共精磨，故任一类非浆粕组分(例如，对位芳族聚酰胺纤维)是在所有其它类非浆粕组分(例如，芳族聚酰胺材料碎片和任选地对位芳族聚酰胺颗粒)的存在下被精磨进浆粕中的，同时那些其它组分也受到精磨。用此种非浆粕组分的共精磨所制成的浆粕优于仅将2种浆粕混合在一起所产生的浆粕共混物。加入2种浆粕，然后仅仅将它们混合在一起，不能制成按照本发明由非浆粕组分共精磨进浆粕中所产生的浆粕那样的基本均匀、紧密相连的纤维组分。
脱水步骤然后，将精磨淤浆脱水至总含水量不超过60wt％，优选总含水量为4～60wt％，最优选总含水量为5～58wt％。脱水可进行如下将浆粕收集在脱水装置如卧式过滤器上，如果需要，还可通过加压或压榨浆粕滤饼来进一步脱水。脱水浆粕然后可任选地干燥到所要求的含湿量，和/或可包装或卷绕成卷。
图1和2现在将参考图1和2来说明本方法。在通篇本详述中，所有附图中类似的字母代表类似的单元。
参考图1，该图给出按照本发明制造“湿”芳族聚酰胺浆粕的湿法实施方案的方框图。浆粕成分1被加入到容器2中。容器2配备有内部混合器，类似于洗衣机中的混合器。该混合器将诸组分分散到水中，形成基本均匀的淤浆。混合淤浆被转移到精磨淤浆的第一精磨机3中。然后，任选地，该精磨淤浆可以被转移到第二精磨机4中，以及任选地然后到第三精磨机5中。虽然画出的是3台精磨机，但可以使用任意数目的精磨机，取决于所要求的均匀性和精磨程度。在该精磨机系列的最后一台精磨机之后，精磨淤浆任选地被转移到过滤器或筛料器6中，使小于所选筛目或网眼尺寸的分散固体通过，而让大于所选筛目或网眼尺寸的分散固体循环回一个或多个精磨机中，例如，通过管线7，或到专门精磨此种循环淤浆的精磨机8，然后由此让精磨淤浆通到过滤器或筛料器6中。经恰当精磨的淤浆从过滤器或筛料器6来到卧式真空滤水机9，在此脱水，使浆粕的水浓度不超过全部组分的75wt％。淤浆从一点到另一点的转移可用任何传统方法和设备，例如，借助1或多台泵10来实施。然后，浆粕被输送到烘箱11，以脱除更多的水份，直至浆粕的水浓度不超过全部组分的60wt％。然后，在打包机12中包装该精磨浆粕。
参考图2，该图给出按照本发明制造“干”浆粕的干法实施方案的方框图。该干法，除了卧式真空滤水机9以后的部分之外，与湿法相同。经那台滤水机以后，浆粕经过压榨机13，脱去更多的水，直至浆粕的水浓度不超过全部组分的20wt％。然后，浆粕经过松解机14，使浆粕蓬松化，然后经转子15，以脱去更多的水分。然后，像湿法一样，让浆粕通过烘箱11并在打包机12中打包。
II.本发明方法的第二实施方案在第二实施方案中，制造间位和对位芳族聚酰胺浆粕的方法与上述方法的第一实施方案除了下面的不同之处以外全部相同。不是一次性组合所有的浆粕组分，而是分阶段加入组分。例如，可以把所有组分所需的部分或全部水与(i)纤维状间位芳族聚酰胺材料的碎片或(ii)对位芳族聚酰胺纤维屑组合。把这些组分混合成第一基本均匀的悬浮体。然后精磨该悬浮体。如果悬浮体包括纤维状间位芳族聚酰胺材料的碎片，则精磨就包括分裂至少部分纤维状间位芳族聚酰胺材料碎片并把至少部分间位芳族聚酰胺材料切断和/或塑炼成不含原纤的纤维状或非纤维状间位芳族聚酰胺颗粒。如果悬浮体包括对位芳族聚酰胺纤维，则精磨就包括把至少部分对位芳族聚酰胺纤维原纤化、切断和塑炼成不规则形状的原纤化纤维结构。然后，如需要，就加入更多的水，以把水含量增加到占全部组分的95～99wt％。然后加入先前尚未加入的其它组分(i)纤维状间位芳族聚酰胺材料碎片或(ii)对位芳族聚酰胺纤维。如果加水，则其它组分可以在加入之前、之后或同时加入。然后，如必要，把所用组分混合成基本均匀的淤浆。然后一起，即同时，共精磨淤浆。如果部分间位芳族聚酰胺材料已在第一精磨步骤中经过精磨，则共精磨步骤包括分裂至少部分纤维状间位芳族聚酰胺材料碎片和/或切断和/或塑炼至少部分间位芳族聚酰胺材料，使全部或基本全部纤维状间位芳族聚酰胺材料碎片转变成不含原纤的纤维状或非纤维状间位芳族聚酰胺颗粒。如果部分对位芳族聚酰胺纤维已在第一精磨步骤中经过精磨，则第二精磨步骤包括原纤化、切断和塑炼至少部分对位芳族聚酰胺纤维，使全部或基本全部对位芳族聚酰胺纤维转变成不规则形状的原纤化纤维结构。该共精磨步骤也包括分散所有的固体，使精磨淤浆基本均匀。然后象本方法第一实施方案那样脱水。两种方法都产生相同或基本相同的间位和对位芳族聚酰胺浆粕。
本发明的浆粕用本发明的方法生产的所得产物是适用于作产品中增强材料的间位和对位芳族聚酰胺浆粕。该浆粕包含(a)不含原纤的纤维状或非纤维状间位芳族聚酰胺颗粒，(b)不规则形状的对位芳族聚酰胺纤维结构，(c)任选地，基本不含原纤的粒状对位芳族聚酰胺颗粒，(d)任选地，其它少量添加剂，以及(e)水。
各固体组分在浆粕中的浓度当然对应于制造该浆粕时所用的相应组分的前述浓度。优选不含原纤的纤维状和非纤维状间位芳族聚酰胺颗粒及不规则形状的对位芳族聚酰胺原纤化纤维结构的长度加权平均值不超过1.3mm。
优选不含原纤的纤维状和非纤维状间位芳族聚酰胺颗粒的平均最大尺寸不超过10,000μm，更优选50～7,500μm，最优选50～5,000μm。
不规则形状的对位芳族聚酰胺原纤化纤维结构具有茎梗和原纤。原纤很重要，起钩子或扣件或毛爪的作用，使相邻颗粒粘结并维系在浆粕和最终产品中，从而提供最终产品的整体性。对位芳族聚酰胺原纤化纤维结构的平均最大尺寸优选不超过5mm，更优选0.1～5mm，最优选0.1～3mm。对位芳族聚酰胺纤维结构接触且部分地包缠在至少部分间位芳族聚酰胺颗粒周围。
如果浆粕中含有对位芳族聚酰胺颗粒，则对位芳族聚酰胺纤维结构另外还接触且部分地包缠在至少一部分这些较圆的基本不含原纤的对位芳族聚酰胺颗粒周围。优选这些对位芳族聚酰胺颗粒的平均最大尺寸为至少50μm，更优选50～100μm，最优选50～75μm的尺寸。当对位芳族聚酰胺纤维结构接触并部分包缠在间位芳族聚酰胺颗粒(和，如果存在，对位芳族聚酰胺颗粒)周围时，这两种组分能在不止一个点上接触；它们彼此间能够，但非必需，沿组分间整个曲线长度连续接触。例如，凡是在对位芳族聚酰胺纤维结构部分地包缠在间位芳族聚酰胺颗粒(和，如果存在，对位芳族聚酰胺颗粒)周围时，在或沿对位芳族聚酰胺纤维结构的原纤能接触间位芳族聚酰胺颗粒(和，如果存在，对位芳族聚酰胺颗粒)并在其周围形成部分茧状物。优选对位芳族聚酰胺纤维结构接触且部分包缠在至少25％，优选50％和最优选75％间位芳族聚酰胺颗粒(和，如果存在，对位芳族聚酰胺颗粒)周围。
该间位和对位芳族聚酰胺浆粕的加拿大标准游离度(CSF)，作为其滤水特性的量度，按TAPPI试验T227 om-92测定时，为100～700ml，优选250～450ml。
浆粕的表面积是原纤化程度的量度且影响由该浆粕制成产品的孔隙率。优选本发明浆粕的表面积是7～11m2/g。
图6是按照本发明方法制造的间位和对位芳族聚酰胺浆粕的显微照片的图像。
据信，基本均匀分布在整个增强材料以及摩擦和密封材料中的这些芳族聚酰胺颗粒和纤维结构，靠间位和对位芳族聚酰胺聚合物的高温特性以及对位芳族聚酰胺纤维的原纤化倾向，提供大量增强部位并提高耐磨性。当共精磨时，间位和对位芳族聚酰胺材料的共混非常充分，以致在摩擦或密封材料中总有一些对位芳族聚酰胺纤维结构紧挨着间位芳族聚酰胺颗粒，因而总能分担使用中的应力和磨耗。
密封材料本发明还涉及密封材料和制造密封材料的方法。密封材料被用于或作为阻挡层来防止流体和/或气体的泄漏和在2个物品连接在一起的情况下，用来防止污染物的进入。密封材料的典型应用是垫片。密封材料包含粘结剂；任选地至少一种填料；以及包含本发明的间位和对位芳族聚酰胺浆粕的纤维增强材料。合适的粘结剂包括腈橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶以及它们的混合物。粘结剂可与所有其它起始材料一起加入。粘结剂一般在垫片生产过程中将诸干组分混合在一起的第一步骤中加入。其它组分任选地包括未硫化橡胶颗粒和橡胶溶剂，或橡胶在溶剂中的溶液，以使粘结剂涂布填料和浆粕的表面。合适的填料包括硫酸钡、粘土、滑石粉以及它们的混合物。
制造密封材料的合适方法是，例如，从材料的淤浆制造垫片的打浆机-加入法或湿法，或采用所谓的压延法或干法，此时，将诸成分组合在弹性体或橡胶溶液中。
摩擦材料本发明的浆粕能作为增强材料用于摩擦材料。所谓“摩擦材料”是指利用其摩擦特性如停止或转移运动能量的摩擦系数、高温稳定性、耐磨性、对噪音和震动的阻尼性能等的材料。摩擦材料的典型应用包括制动垫、刹车块、干离合器面层、离合器面层段、制动垫背衬/绝缘层、自动变速器纸和摩擦纸。
鉴于这些新应用，本发明还涉及摩擦材料和制造摩擦材料的方法。具体地说，摩擦材料包含摩擦改性剂；任选地至少一种填料；粘结剂；和包含本发明间位和对位芳族聚酰胺浆粕的纤维增强材料。合适的摩擦改性剂是金属粉末，如铁、铜和锌；磨料，如氧化镁和氧化铝；润滑剂，如合成和天然石墨，以及钼和锆的硫化物；以及有机摩擦改性剂，如合成橡胶和腰果壳树脂颗粒。合适的粘结剂是热固性树脂，如酚醛树脂(即，纯(100％)酚醛树脂和各种各样以橡胶或环氧改性的酚醛树脂)、蜜胺树脂、环氧树脂和聚酰亚胺树脂以及它们的混合物。合适的填料包括重晶石、碳酸钙、硅灰石、滑石粉、各种粘土以及它们的混合物。
制造摩擦材料的实际步骤可能因所要求的摩擦材料的类型而异。例如，制造模塑摩擦零件的方法一般涉及将所需的组分组合在模具内，固化该零件，以及，如需要，成形、热处理和磨削该零件。自动变速器纸和摩擦纸一般可制备如下将所需的组分组合在淤浆中并用传统造纸方法在造纸机上造纸。
试验方法在以下实施例中采用下列试验方法。
加拿大标准游离度(CSF)是从淤浆或颗粒分散体中脱水容易程度的熟知量度。游离度按TAPPI试验T227确定。从该试验中得到的数据被表示为加拿大游离度值，它代表在规定条件下从含水淤浆中排出的水的毫升数。数值大表明游离度高和排水倾向大。数值低表明分散体有排水慢的倾向。游离度与浆粕的原纤化程度成反比，因为较大的原纤数目会降低通过成形纸垫排水的速度。
长度加权平均值用“FiberExpert”台式分析仪(现在亦称之为“PulpExpertFS”，可获自Metso Automation of Helsinki，Finland)测定。该分析仪用数字CCD相机摄取当浆粕淤浆流过分析仪时浆粕的照片图像，然后，混合计算机分析这些图像中的纤维并计算它们的长度加权平均值。
温度所有温度都以摄氏度℃测量。
旦数按照ASTM D 1577测定，是用9000米纤维重量的克数表示的纤维线密度。旦数在Textechno of Munich，Germany制造的Vibroscope上测定。旦数×(10/9)等于分特数。
实施例现在将通过以下具体实施例来说明本发明。所有份数和百分数一律指重量，除非另行指出。按照本发明的方法制备的实施例用数字表示。
实施例1在本发明的该实施例中，本发明的浆粕从间位芳族聚酰胺纸、对位芳族聚酰胺纤维和对位芳族聚酰胺树脂颗粒原料制造。间位芳族聚酰胺纸被喂进Retech RG52/100旋转研磨机(获自Vecoplan，LLC.，总部在Archdale，North Carolina)，研磨机把纸切成邮票大小的碎片，它们能通过3/4英寸(19mm)网眼。
一部分对位芳族聚酰胺纤维制备如下在Lummus Cutter(可获自Lummus Industries，总部在Columbus，Georgia)上把原来在筒子上的对位芳族聚酰胺纱切到标称尺寸为1/2英寸(1.27cm)。另一部分对位芳族聚酰胺纤维制备如下用剪断机把原来不在筒子上并具有多种长度的对位芳族聚酰胺以直角切割2到3次，以形成大多数纤维短于3/4英寸(1.91cm)和平均长度约1/2英寸(1.27cm)的随机长度纤维。
对位芳族聚酰胺树脂颗粒制备如下在螺杆挤出机内使对苯二胺和对苯二酰氯连续反应，如U.S.专利3,884,881一般公开，但用N甲基吡咯烷酮/氯化钙作为溶剂形成从溶剂中沉淀出来的屑状聚合物。萃取去溶剂，洗涤并烘干聚合物屑，得到混合粒度的颗粒状粉末。
然后把如上所述制备的3个组分和水按下列浓度组合进称为流体力学制浆机的高速搅拌混合槽内对位芳族聚酰胺纤维44wt％；间位芳族聚酰胺材料28wt％(即14wt％压延间位芳族聚酰胺纸和14wt％未压延间位芳族聚酰胺纸)，对位芳族聚酰胺颗粒28wt％，并把它们混合成基本均匀的、可泵汲的、总固体浓度约2～3wt％的淤浆。该淤浆被泵过由3台精磨机构成的系列，如U.S.专利4,472,241所述。精磨机同时完成下列功能(1)分裂纤维状间位芳族聚酰胺纸碎片并把间位芳族聚酰胺纸碎片切断和/或塑炼成间位芳族聚酰胺颗粒；(2)把对位芳族聚酰胺纤维原纤化、切断并塑炼成具有茎梗和原纤的不规则形状的纤维结构。
(3)把对位芳族聚酰胺颗粒塑炼成较小、较圆且基本不含原纤的颗粒；和(4)分散所有的固体，使精磨淤浆基本均匀。“基本均匀”如前定义。
然后，用卧式过滤器使精磨淤浆脱水并在烘箱内烘到含水量为湿浆粕的50wt％。然后用打包机把湿浆粕包装成包。当用FiberExpert测定时，浆粕中所有组分的长度加权平均值不超过1.3mm，。
实施例2重复实施例1的步骤，但在用卧式过滤器使浆粕脱水后，要用机械压机压榨该浆粕以进一步脱水，然后用获自总部在Santa Rosa，California的Bepex Corporation的Fluffer使浆粕篷松化，以更好地分离压实的湿浆粕。然后在烘箱内烘干篷松的湿浆粕，使总含水量为约8wt％，然后，如U.S.专利5,084,136所公开，在超速旋转器内进一步加工，以进一步篷松化和分散该烘干的浆粕。所用的超速旋转器是获自总部在Voister-hauser，Germany的Altenburger MachinenJackering GmbH的IIIA型超速旋转器。然后把干浆粕包装成包。
实施例3按以下方式制备掺混了本发明浆粕的圆盘形制动垫。把约20kg包含7wt％腰果壳树脂、17wt％无机填料、21wt％石墨、焦炭和润滑剂、18wt％无机磨料以及16wt％软金属的含非-石棉基础复合粉末，放在50L Littleford混合器内一起混合10～20min。该混合器含有2个高速切碎器，它们带有“星-棒”构型的刀片和一根转动较慢的犁。
然后，把5kg已充分共混的基础复合粉末与本发明的浆粕(50wt％对位芳族聚酰胺和50wt％间位芳族聚酰胺的共精磨浆粕)组合，浆粕用量占复合粉末与浆粕总重量的3.8wt％。然后，再混合5～10min，使浆粕分散在基础复合粉末中。一旦混好，所得的制动垫组合物便具有正常视觉外观，纤维良好分散在基础复合粉末中并完全被粉末包覆，基本无浆粕的可见成球或任何组分的分离现象。
然后把该制动垫组合物倒进用于前盘制动垫的单腔钢模内并冷压至约5/8英寸(16mm)标准厚度，然后从模内取出，形成重约200g的预成形制动垫。该预型坯没有过分的回弹或溶胀，而且其牢固性足以承受正常处理而不损坏。制造12个复制预型坯。然后将这些预型坯放进2个多腔模内，放进市售压机，在300(149℃)压制-固化(粘结剂酚醛交联-反应)约15min，并周期性地卸压，以允许酚醛反应气体逸出，然后在340(171℃)略加约束的烘箱内固化4h，以完成酚醛粘结剂的交联。然后将该固化的模塑垫磨削至所要求的约半英寸(13mm)厚度。当与含等量全对位芳族聚酰胺浆粕或丙烯酸浆粕的市售制动垫作目测比较时，看不出该试验垫有明显差别，而且它具有配混料进入背衬板孔的良好流动性以及无边缘碎落现象。
然后对掺混了本发明浆粕的制动垫样品进行试验以确定其摩擦性能。在Link Engineering，Detroit，MI制造的Chase Machine上，用汽车工程师协会(SAE)试验程序J661，评估取自试验垫的试样，一般为1英寸×1英寸，厚约3/16英寸(5mm)，以确定在恒压和控制温度下对加热钢鼓的拖曳试验期间的热和冷摩擦系数。周期性地测定样品的磨耗(厚度损失)。用切取自其它复制垫的另外2个试样重复该试验。掺混了本发明浆粕的制动垫样品表现出与含等量全对位芳族聚酰胺浆粕的市售垫基本相同的热和冷摩擦特性。对掺混了本发明浆粕的制动垫样品的试验还表明，垫与垫之间的均匀性和平均摩擦等级也与含基本等量的全对位芳族聚酰胺浆粕的制动垫基本相当。
然后，用测力计(Link Testing Laboratories Inc.，in Detroit，MI的单活塞测力计，滚动半径为289.0mm)，按试验方法J2681(ISO-SWG4)，测量试验垫在各种不同制动条件下的摩擦和磨耗。该试验由各为5～200次制动的17工况组成，还测定摩擦系数随所施的制动压力、温度、制动速度和减速速率而变化的情况。该试验还有2个高温衰退段，在此期间，制动垫在恒定减速期间承受不断增高的高起始温度，并达到600℃以上的温度。用本发明本实施例的浆粕制成的垫的结果表现出非常少的衰退，且即便衰退，也能很好地恢复(这里，衰退被定义为在最高温度施加制动时摩擦的损失)，在非衰退段具有0.25～0.4的可接受摩擦系数，未出现垫表面龟裂，以及垫和转子都有可接受的磨耗速率。
实施例4本实施例说明如何能将本发明的浆粕掺混进“打浆机-加入”的密封用垫片中。把水、橡胶、胶乳、填料、化学品和本发明浆粕按要求用量组合成淤浆。在该实施例中，浆粕由50wt％对位芳族聚酰胺未压延纸的碎片和50wt％对位芳族聚酰胺纤维制成。在循环丝网(例如，造纸机网或金属丝网)上，淤浆被基本排出含水量，在加热隧道中被烘干，并在加热压延辊上被硫化成最厚约2.0mm的材料。
此种打浆机-加入的垫片材料的密封性一般不如相应的压缩-纤维材料，但最适合中等压力高温应用。该打浆机-加入的垫片可用来制造辅助引擎垫片，或在进一步加工之后用于汽缸盖垫片。为此，要将该半成品层压到钉齿金属片的两面并靠钉齿物理定位。
实施例5本实施例说明如何能将本发明的浆粕掺混到由压延法制造的垫片中。把如实施例4的组分，但不包括水，在一起彻底干混，然后与用适当溶剂制备的橡胶溶液进行共混。
混合后，一般用间歇法把配混料输送至辊筒压延机。压延机由冷却的小辊和加热的大辊组成。配混料被喂入并靠2个辊筒的旋转运动被牵引到压延机辊隙中。配混料将粘附并围绕热的下辊自缠绕数层，一般达到约0.02mm厚，视压力而定，由此形成由配混料诸层累积构成的垫片材料。在此运行期间，溶剂蒸发，弹性体开始硫化。溶剂的挥发速率取决于加热辊的速度；如果速度太快，则在下一层配混料包上前溶剂无法充分逸出，会使垫片材料起泡。如果速度太慢，则材料会太干，使垫片材料的相继层之间不能形成足够的粘结并出现分层。
一旦达到所要求的垫片材料厚度，就停下辊筒，从热辊上切下垫片材料并把它切割和/或冲裁到所要求的尺寸。无需进一步加压或加热，该材料就能用作垫片。按此方式，可制造最厚约7mm的垫片。然而，按此种方式制造的大多数垫片要薄得多，通常是约3mm或更薄的厚度。
权利要求
1.一种制造用作增强材料的间位和对位芳族聚酰胺浆粕的方法，包含(a)组合包括下列的浆粕组分(1)纤维状间位芳族聚酰胺材料碎片，占诸组分中总固体的10～90wt％，并具有不超过50mm的平均最大尺寸；(2)对位芳族聚酰胺纤维，占诸组分中总固体的10～90wt％，并具有不超过10cm的平均长度；以及(3)水，占全部组分的95～99wt％；(b)将诸组分混合成基本均匀的淤浆；(c)共精磨该淤浆，通过同时进行(1)分裂纤维状间位芳族聚酰胺纤维碎片，并把间位芳族聚酰胺材料切断和/或塑炼成不含原纤的纤维状和非纤维状间位芳族聚酰胺颗粒；以及(2)把对位芳族聚酰胺纤维原纤化、切断和塑炼成不规则形状的原纤化纤维结构；和(3)分散所有的固体，使精磨淤浆基本均匀；以及(d)从精磨淤浆中脱水到总含水量不超过60wt％，由此形成间位和对位芳族聚酰胺浆粕，其中对位芳族聚酰胺纤维结构接触并部分地包缠在至少部分间位芳族聚酰胺颗粒周围。
2.权利要求1的方法，其中纤维状间位芳族聚酰胺材料的碎片选自下列一组纤维、纤条体、织物碎片、纤维片材碎片、浆粕以及它们的混合物。
3.权利要求1的方法，其中纤维状间位芳族聚酰胺材料是厚度为2～40密耳和密度为0.1～0.4g/cm3的未压延纸。
4.权利要求1的方法，其中纤维状间位芳族聚酰胺材料包含纤维状间位芳族聚酰胺纸碎片，所述纸包含下列纸组分(i)间位芳族聚酰胺纤维，占纸的10～90wt％，长度为2～25mm；和(ii)非粒状、纤维状或膜状的间位芳族聚酰胺纤条体，占纸的90～10wt％，平均最大尺寸为0.2～1mm，长径比为5∶1～10∶1，厚度不超过2μm。
5.权利要求1的方法，其中诸组分还包括基本或完全不含原纤的粒状对位芳族聚酰胺颗粒，其量不超过诸组分中总固体的50wt％，并具有50～2000μm的平均最大尺寸；而且在精磨步骤中，将至少一部分对位芳族聚酰胺颗粒塑炼成较小、较圆、基本不含原纤的颗粒，由此，在形成的间位和对位芳族聚酰胺浆粕中，对位芳族聚酰胺纤维结构接触且部分地包缠在至少一部分较圆的、基本不含原纤的对位芳族聚酰胺颗粒周围。
6.权利要求1的方法，其中在组合步骤中，间位芳族聚酰胺材料占总固体的25～60wt％。
7.权利要求1的方法，其中在组合步骤中，不规则形状的对位芳族聚酰胺纤维结构占总固体的40～75wt％。
8.权利要求1的方法，其中在脱水步骤之后，水占整个浆粕的4～60wt％，且浆粕的加拿大标准游离度(CSF)介于100～700ml之间。
9.权利要求1的方法，其中精磨步骤包含让混合淤浆通过一系列固盘精磨机。
10.权利要求1的方法，其中在浆粕中，纤维状和非纤维状间位芳族聚酰胺颗粒和塑炼的不规则形状的对位芳族聚酰胺纤维结构的长度加权平均值不超过1.3mm。
11.一种制造用作增强材料的间位和对位芳族聚酰胺浆粕的方法，包含(a)组合诸组分，包括水和由下列组分组成的第一材料(1)纤维状间位芳族聚酰胺材料的碎片，占浆粕中总固体的10～90wt％并具有不超过50mm的平均最大尺寸；和(2)对位芳族聚酰胺纤维，占浆粕中总固体的10～90wt％并具有不超过10cm的平均长度；(b)将组合的诸组分混合成基本均匀的悬浮体；(c)精磨混合的悬浮体，通过同时进行(1)分裂至少部分纤维状间位芳族聚酰胺材料碎片，并把至少部分间位芳族聚酰胺材料切断和/或塑炼成不合原纤的间位芳族聚酰胺颗粒；或(2)将至少部分对位芳族聚酰胺纤维原纤化、切断和塑炼成不规则形状的原纤化纤维结构；(d)组合诸组分，包括精磨悬浮体、(a)组(1和2)的第二材料和，如需要，水，以便把水浓度增加到全部组分的95～99wt％；(e)如需要，混合诸组分，以形成基本均匀的淤浆；(f)共精磨该淤浆，通过同时进行(1)分裂至少部分纤维状间位芳族聚酰胺材料碎片和/或切断和/或塑炼至少部分间位芳族聚酰胺材料，使全部或基本全部纤维状间位芳族聚酰胺材料碎片转变成不含原纤的间位芳族聚酰胺颗粒；和(2)将至少部分对位芳族聚酰胺纤维原纤化、切断和塑炼，使全部或基本全部对位芳族聚酰胺纤维转变成不规则形状的原纤化纤维结构；以及(3)分散所有的固体，使精磨的淤浆基本均匀；以及(g)从精磨淤浆中脱水到总含水量不超过60wt％，由此形成间位和对位芳族聚酰胺浆粕，其中对位芳族聚酰胺纤维结构接触并部分地包缠在至少部分间位芳族聚酰胺颗粒周围。
12.权利要求11的方法，其中纤维状间位芳族聚酰胺材料的碎片选自下列一组纤维、纤条体、织物碎片、纤维片材碎片、浆粕以及它们的混合物。
13.权利要求11的方法，其中纤维状间位芳族聚酰胺材料是厚度为2～40密耳和密度为0.1～0.4g/cm3的未压延纸。
14.权利要求11的方法，其中纤维状间位芳族聚酰胺材料包含纤维状间位芳族聚酰胺纸的碎片，所述纸包含下列纸组分(i)间位芳族聚酰胺纤维，占纸的5～97wt％，线密度为1～10分特，以及长度为2～25mm；和(ii)非粒状、纤维状或膜状的间位芳族聚酰胺纤条体，占纸的95～3wt％，平均最大尺寸为0.2～1mm，长径比为5∶1～10∶1，厚度不超过1μm。
15.权利要求11的方法，其中诸组分还包含基本上或完全不含原纤的粒状对位芳族聚酰胺颗粒，其量不超过诸组分中总固体的50wt％，并具有50～2000μm的平均最大长度；以及在第一或第二精磨步骤中，将至少一部分对位芳族聚酰胺颗粒塑炼成较小、较圆、基本不含原纤的颗粒，由此，在形成的间位和对位芳族聚酰胺浆粕中，对位芳族聚酰胺纤维结构接触且部分地包缠在至少一部分基本不含原纤的较圆的对位芳族聚酰胺颗粒周围。
16.权利要求11的方法，其中在脱水步骤之后，间位芳族聚酰胺颗粒占总固体的25～60wt％。
17.权利要求11的方法，其中在脱水步骤之后，不规则形状的对位芳族聚酰胺纤维结构占总固体的40～75wt％。
18.权利要求11的方法，其中在脱水步骤之后，水占整个浆粕的4～60wt％，且浆粕的加拿大标准游离度(CSF)介于100～700ml之间。
19.权利要求11的方法，其中第一精磨步骤包含让混合悬浮体通过第一圆盘精磨机以及第二精磨步骤包含让混合淤浆通过第二圆盘精磨机。
20.权利要求11的方法，其中在浆粕中，间位芳族聚酰胺颗粒和不规则形状的对位芳族聚酰胺纤维结构的长度加权平均值不超过1.3mm。
21.一种用作增强材料的间位和对位芳族聚酰胺浆粕，包含(a)不含原纤的间位芳族聚酰胺颗粒，占总固体的10～90wt％；(b)不规则形状的对位芳族聚酰胺纤维结构，占总固体的10～90wt％并具有茎梗和原纤；(c)水，占整个浆粕的4～60wt％，因此对位芳族聚酰胺纤维结构接触且部分地包缠至少部分间位芳族聚酰胺颗粒周围。
22.权利要求21的芳族聚酰胺浆粕，还包含基本或完全不含原纤的粒状对位芳族聚酰胺颗粒，其量不超过总固体的50wt％。
23.权利要求21的浆粕，其中间位芳族聚酰胺颗粒占总固体的25～60wt％。
24.权利要求21的浆粕，其中不规则形状的对位芳族聚酰胺纤维结构占总固体的40～75wt％。
25.权利要求21的浆粕，其中水占整个浆粕的4～60t％，以及浆粕的加拿大标准游离度(CSF)为100～700ml。
26.一种摩擦材料，包含摩擦改性剂；粘结剂；和包含权利要求21的浆粕的纤维增强材料。
27.权利要求26的摩擦材料，其中摩擦改性剂选自下列一组金属粉末、磨料、润滑剂、有机摩擦改性剂及它们的混合物；以及粘结剂选自下列一组热固性树脂、蜜胺树脂、环氧树脂和聚酰亚胺树脂及它们的混合物。
28.一种密封材料，包含粘结剂；和包含权利要求21的浆粕的纤维增强材料。
29.权利要求28的密封材料，其中粘结剂选自下列一组腈橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶及它们的混合物。
全文摘要
本发明涉及作为增强材料用于产品如密封和摩擦材料中的间位和对位芳族聚酰胺浆粕。该浆粕包含(a)不含原纤的间位芳族聚酰胺颗粒，(b)不规则形状的对位芳族聚酰胺纤维结构，和(c)水，其中对位芳族聚酰胺纤维结构接触且部分地包缠在至少部分间位芳族聚酰胺颗粒周围。本发明还涉及制造这种芳族聚酰胺浆粕的方法。
文档编号D21H13/24GK1973086SQ200580020855
公开日2007年5月30日 申请日期2005年6月16日 优先权日2004年6月25日
发明者J·A·康利, L·O·伦德布拉德, E·A·梅里曼 申请人:纳幕尔杜邦公司