[發明專利]環氧氯丙烷增韌高鄰位酚醛纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201310375098.4
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103469342A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 焦明立;楊凱;劉紅燕;陳燕;張旺璽
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: D01F6/78
• 分類號: D01F6/78;D01F11/08;D01D5/08
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 范之敏

技術領域

本發明屬于高分子阻燃功能纖維的制備領域，具體的說涉及到一種通過環氧氯丙烷增韌高鄰位酚醛纖維的制備方法。

背景技術

酚醛纖維是一種三維交聯的阻燃有機纖維，于1968年由美國金剛砂(Carborundum)?公司的J.?Economy博士首次研制成功的[US?Pat.?3650102]。原計劃作為一種廉價碳纖維應用于航空航天中，但試驗發現酚醛基碳纖維的機械強度不足，無法滿足航天需求；而其本身的阻燃、耐燒蝕等特性促進了酚醛纖維的進一步開發。該纖維的問世打破了三維交聯樹脂無法成纖的固有觀念。

酚醛纖維由于結構中連接兩個苯環的亞甲基的存在，紡絲用樹脂的分子量小、結構復雜導致的紡絲、取向困難及纖維固化交聯形成的體型結構等造成了纖維力學性能較差。為提高可紡性將酚醛樹脂與成纖性好的熱塑性樹脂共混紡絲來提高其可紡性[US?Pat.?4110277]；或聚合時加入長鏈分子改變酚醛的剛性結構等方法，制備具有優良可紡性和牽伸性的酚醛樹脂纖維[CN?Pat.?200810079786.5]。但由于酚醛樹脂化學結構的限制，纖維力學性能的改善大都在百分之幾的范圍內，很難在原有基礎上大幅度的提高酚醛纖維的力學性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題克服通用酚醛纖維的拉伸強度低、韌性差的缺點，提供一種環氧氯丙烷增韌高鄰位酚醛纖維的制備方法。

為了解決上述問題采用以下技術方案：一種環氧氯丙烷增韌高鄰位酚醛纖維的制備方法，包括下述步驟：（1）?將苯酚、甲醛、乙酸鋅加熱至沸騰，進行反應，其中，環氧氯丙烷在反應前加入或反應結束后加入；（2）?加入濃硫酸繼續沸騰反應，高溫水洗，降溫，然后在減壓脫水中不斷升溫，除去溶液中及反應產生的水及雜質，得到環氧氯丙烷增韌高鄰位酚醛樹脂；（3）?獲得的環氧氯丙烷增韌酚醛樹脂進行熔融紡絲，牽伸獲得高鄰位酚醛纖維原絲，高鄰位酚醛纖維原絲在含有甲醛、HCl的凝固浴中升溫固化交聯，獲得環氧氯丙烷增韌高鄰位酚醛纖維。

步驟（1）中，苯酚：甲醛的質量比為1：0.24~0.30，苯酚：乙酸鋅的質量比為1：0.005~0.04，苯酚：環氧氯丙烷的質量比為1：0.05~0.4。

步驟（1）中，將環氧氯丙烷、苯酚、甲醛、乙酸鋅加熱至沸騰，進行反應2~10小時。

步驟（1）中，將苯酚、甲醛、乙酸鋅加熱至沸騰，進行反應2~10小時，然后加入環氧氯丙烷。

步驟（2）中，苯酚：濃硫酸的質量比為1：0.001~0.01。

步驟（2）中，加入濃硫酸繼續沸騰反應的時間為0.5~4小時。

降溫到60~95℃，減壓脫水溫度在70~130℃。

步驟（3）中，熔融紡絲的溫度為90~150℃，甲醛、HCl在凝固浴中的質量分數分別為10~25%、10~25%，凝固浴在10小時內從室溫升至95℃，并維持0.1~3小時。

本發明中使用的高鄰位酚醛分子，結構規整、可控，配制的原液粘度低，紡絲難度小；環氧氯丙烷的加入增加了酚醛分子的柔順性，提高了最終獲得纖維的韌性；對位反應活化能低，在醛、酸溶液中固化時間短，交聯速率快，提高了固化速率；通過交聯形成的纖維，分子結構相對規整，纖維的強度和韌性都得到了提高。

與現有技術相比具有反應簡單易行，原液可紡性好，固化速率快，力學性能高的優點。

具體實施方式

實施例1：一種環氧氯丙烷增韌高鄰位酚醛纖維的制備方法，包括下述步驟：（1）將環氧氯丙烷、苯酚、甲醛、乙酸鋅加熱至沸騰，進行反應；（2）加入濃硫酸繼續沸騰反應，高溫水洗，降溫，然后在減壓脫水中不斷升溫，除去溶液中及反應產生的水及雜質，得到環氧氯丙烷增韌高鄰位酚醛樹脂；（3）獲得的環氧氯丙烷增韌酚醛樹脂進行熔融紡絲，牽伸獲得高鄰位酚醛纖維原絲，高鄰位酚醛纖維原絲在含有甲醛、HCl的凝固浴中升溫固化交聯，獲得環氧氯丙烷增韌高鄰位酚醛纖維。

實施例2：一種環氧氯丙烷增韌高鄰位酚醛纖維的制備方法，其中，苯酚：甲醛（按甲醛100%含量計）的質量比為1：0.24~0.30，苯酚：乙酸鋅的質量比為1：0.005~0.04，苯酚：環氧氯丙烷的質量比為1：0.05~0.4。，苯酚：濃硫酸的質量比為1：0.001~0.01。

其他同實施例1。