[發明專利]一種改性酚醛樹脂纖維及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201611180405.3
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106811825B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 張金柱;盛杰;任方華;張安;張小鴿;劉頂
• 申請（專利權）人: 山東圣泉新材料股份有限公司
• 主分類號: D01F6/94
• 分類號: D01F6/94;D01F1/10;H01G11/36;H01G11/44
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯桂麗

本發明涉及一種改性的酚醛樹脂纖維的制備方法，所述方法包括如下步驟：(1)混合石墨烯類物質和聚合物，攪拌得到混合液；(2)將所述石墨烯類物質以步驟(1)所述混合液的形式與酚醛樹脂進行復合，得到改性的熱固性酚醛樹脂；(3)將步驟(2)得到的改性的熱固性酚醛樹脂，靜電紡絲得到酚醛纖維原絲后，固化交聯得到改性的酚醛樹脂纖維膜。本發明通過將石墨烯與酚醛樹脂復合，獲得了改性的酚醛樹脂，經過紡絲后得到改性酚醛纖維膜。本發明創新性的通過將石墨烯與聚合物混合的形式加入酚醛樹脂解決了單純加入石墨烯容易團聚，分散性不好的問題，同時解決了酚醛樹脂的可紡性問題，提高了酚醛纖維以及酚醛基納米炭纖維的的強度和韌度等。

技術領域

本發明屬于酚醛樹脂改性領域，涉及一種改性酚醛樹脂纖維及其制備方法。

背景技術

酚醛纖維是酚醛樹脂經過紡絲、固化得到的一種三維網狀結構的纖維，1968年，由美國金剛砂公司首次研制成功[J.Economy,R.A.Clark.Fibers from Nocolacs[P].USPat.3650102,1968]。酚醛纖維具有突出的耐高溫，耐燃，耐腐蝕和抗熔融等特性，極氧指數高，并且具有自熄性；燃燒時收縮率小，煙少；基于以上優異性能，酚醛纖維的應用范圍遍布大量工業領域。但由于其苯環密度高，兩相鄰苯環間只有亞甲基相連，因而很脆，造成酚醛纖維的韌性低、斷裂伸長率小，酚羥基易氧化，使其耐熱性、耐氧化性、耐堿性受到一定程度的影響，這些缺點使產品的性能降低，使用受到一定限制。

針對酚醛纖維強度低這一問題，研究人員業做了大量的工作。CN 102383216公開了一種超細酚醛纖維的制備方法是通過在合成酚醛樹脂的過程中加入一定配比的聚乙烯醇溶液，并通過調節酚、醛、聚乙烯醇、催化劑的配比得到具有可紡性良好的酚醛紡絲原液，并且添加物對酚醛纖維固有性能無影響的優點。該專利通過減小纖維的直徑使得纖維的強度增加，但這種方法對纖維強度的提高十分有限。

CN 103215693氧化石墨烯修飾的酚醛樹脂基超細多孔炭纖維及制備方法是通過將氧化石墨烯超聲分散在有機溶劑中，然后將熱固性酚醛樹脂以及高分子量線性聚合物加入到上述溶液中直到完全溶解，并通過靜電紡絲成復合纖維，后經固化炭化得到石墨烯/酚醛樹脂基炭纖維；該專利中氧化石墨烯在有機溶劑中的分散性是普遍不好的。

石墨烯的加入雖然能夠改善酚醛纖維的強度等特性，但是石墨烯容易團聚，在酚醛樹脂中分散不好，反而影響其在酚醛樹脂中的效果。

本領域有需求開發一種具有優異耐熱性、高強度和高韌性的酚醛纖維。

發明內容

針對現有技術中，酚醛纖維力學性能差、力學強度不高，耐熱性能不好等不足，本發明的目的之一在于提供一種改性的酚醛樹脂纖維的制備方法，所述方法包括如下步驟：

(1)混合石墨烯類物質和聚合物，攪拌得到混合液；

(2)將所述石墨烯類物質以步驟(1)所述混合液的形式與酚醛樹脂進行復合，得到改性的熱固性酚醛樹脂紡絲原液；

(3)將步驟(2)得到的改性的熱固性酚醛樹脂紡絲原液靜電紡絲得到酚醛纖維原絲后，固化交聯得到改性的酚醛樹脂纖維。

本發明在酚醛樹脂中以石墨烯類物質和聚合物混合的形式摻雜進石墨烯類物質，石墨烯類物質和聚合物之間存在較弱的鍵和作用(如范德華力等)，有效阻止了石墨烯類物質的團聚，實現了石墨烯類物質在酚醛樹脂中的均勻分散。

此外，在酚醛樹脂的制備過程中，聚合物的加入還能夠省略后續紡絲步驟中為了提高可紡性加入的聚合物。

本發明所述聚合物沒有特殊限定，任何能夠增加可紡性的聚合物均可用于本申請。