阅读说明：本技术 一种连续长丝束酚醛纤维的制备方法 (Preparation method of continuous filament bundle phenolic fiber ) 是由 刘占军 张东卿 李宏弟 宋燕 郭全贵 于 2019-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种连续长丝束酚醛纤维的制备方法,属于酚醛纤维制备方法技术领域,解决熔纺工艺在工程放大和规模化生产中存在的技术问题,解决方案为：利用热固性酚醛树脂受热进一步交联固化这一特点,将热固性酚醛树脂制备成纺丝原液,然后经过纺丝、凝固浴成型、牵伸得到酚醛树脂原丝,再经过加热交联固化后可得到酚醛纤维。本发明可制备出传统的熔纺工艺难以制备的长丝束酚醛纤维,同时还具有工艺连续、易于工程放大、节能、环保、对人员防护和设备防腐要求低等优点。(The invention relates to a preparation method of continuous filament bundle phenolic fiber, belonging to the technical field of phenolic fiber preparation methods, solving the technical problems of melt spinning process in engineering amplification and large-scale production, and the solution is as follows: by utilizing the characteristic that thermosetting phenolic resin is further crosslinked and cured by heating, the thermosetting phenolic resin is prepared into spinning solution, then the spinning solution, the coagulating bath forming and the drafting are carried out to obtain phenolic resin protofilaments, and the phenolic fibers can be obtained after the heating crosslinking and curing. The invention can prepare the long-tow phenolic fiber which is difficult to prepare by the traditional melt spinning process, and has the advantages of continuous process, easy engineering amplification, energy saving, environmental protection, low requirements on personnel protection and equipment corrosion prevention and the like.)

一种连续长丝束酚醛纤维的制备方法

技术领域

本发明涉及一种连续长丝束纤维的制备方法，具体的是涉及一种酚醛树脂溶液纺丝制备长丝束酚醛纤维的新工艺。

背景技术

酚醛纤维是一种集耐温、绝热、阻燃、耐腐蚀、隔音等多种功能为一体的特种纤维。在阻燃、高温热防护、保温隔热、绝缘隔音、化学防护以及飞机潜艇等室内高档阻燃装饰材料等应用领域，具有广阔的应用前景，在国际上一直被Kynol公司所垄断。

目前，酚醛纤维的生产厂家的生产工艺和科研机构的试验工艺都集中在熔纺工艺，由于工艺方法和树脂自身结构特征的限制，熔融纺丝只适合制备出一定长度的短切纤维，所制备出的纤维性能也较低。虽然经过多方改进，熔纺工艺所制备出酚醛纤维仍是偏脆、韧性差、力学性能偏低，给后续的纺纱织布工艺带来一定的困难，收率较低；而酚醛纤维的主要应用的又集中在纤维织物方面。同时，酚醛纤维的熔纺各工艺段只能分开进行，无法实现连续化生产；并且固化工艺中存在高温高浓度的盐酸和甲醛溶液，产生严重的污染和腐蚀。在纤维性能、连续长丝制备、工艺连续性、工程放大和环保方面该工艺都具有一定的缺陷和局限性。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，解决熔纺工艺在工程放大和规模化生产中存在的技术问题，本发明提供一种连续长丝束酚醛纤维的制备方法。

本发明的设计构思为：酚醛纤维湿法纺丝工艺是利用热固性酚醛树脂受热进一步反应交联这一特点，将树脂制备成纺丝原液，然后经过纺丝、凝固浴成型、牵伸得到酚醛树脂原丝，再经过加热交联固化后可得到酚醛纤维。

本发明通过以下技术方案予以实现。

一种连续长丝束酚醛纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备纺丝原液：热固性酚醛树脂与PVA的混合溶液制备纺丝原液，制得的纺丝原液的粘度范围为5000-20000mPa.s；

S2、配制凝固浴溶液：凝固浴溶液由络合交联剂、脱水剂、酸碱中和试剂和水组成；

络合交联剂主要包括硼酸或者硼酸钙、硼酸钠、硼酸镁、硼酸钾等硼酸盐，含量为1-6wt%；

脱水剂主要包括硫酸镁、硫酸钠、硫酸铜、氯化钙等具有脱水效果的无机盐，含量为水溶液近饱和状态浓度；

酸碱中和试剂主要包括盐酸、硫酸、磷酸等无机酸，浓度1-5wt%；

S3、牵伸凝固：将步骤S1制得的纺丝原液在步骤S2中配制的凝固浴溶液中牵伸，牵伸凝固工艺为3-7段，总牵伸倍数为3-15倍；

S4、纤维的加热固化交联：将步骤S3牵伸后纤维水洗、干燥后进行加热固化交联，固化交联温度为100-180℃，时间为10-200分钟，再经过上油、收丝即可得到连续长丝束酚醛纤维。

本发明具有如下有益效果：

本发明提供的一种连续长丝束酚醛纤维的制备方法，可直接制备连续的长丝束酚醛纤维，工段之间连续性好，可实现工艺连续化生产；也不存在高污染、高腐蚀性的化学试剂，对人员防护和设备防腐要求低。同时，本发明纺丝工段不存在高温熔融过程，高温固化交联时间也大为缩短，节能效果显著。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

一种连续长丝束酚醛纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备纺丝原液：热固性酚醛树脂与PVA的混合溶液制备纺丝原液，纺丝原液的制备采用专利一种用于纺制酚醛纤维的原液及其制备方法（201110319102.6）中的制备方法，制得的纺丝原液的粘度范围为5000mPa.s；

S2、配制凝固浴溶液：凝固浴溶液为1wt%硼酸钠、37wt%硫酸钠和浓度为3%的硫酸的水溶液；

S3、牵伸凝固：将步骤S1制得的纺丝原液在步骤S2中配制的凝固浴溶液中牵伸，牵伸凝固工艺为7段，总牵伸倍数为15倍；

S4、纤维的加热固化交联：将步骤S3牵伸后纤维水洗、干燥后进行加热固化交联，固化交联温度为100℃，时间为200分钟，再经过上油、收丝即可得到连续长丝束酚醛纤维。

实施例2

一种连续长丝束酚醛纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备纺丝原液：热固性酚醛树脂与PVA的混合溶液制备纺丝原液，制得的纺丝原液的粘度范围为20000mPa.s；

S2、配制凝固浴溶液：凝固浴溶液为4wt%硼酸钙、74wt%氯化钙和浓度为5%的盐酸的水溶液;

S3、牵伸凝固：将步骤S1制得的纺丝原液在步骤S2中配制的凝固浴溶液中牵伸，牵伸凝固工艺为3段，总牵伸倍数为3倍；

S4、纤维的加热固化交联：将步骤S3牵伸后纤维水洗、干燥后进行加热固化交联，固化交联温度为200℃，时间为10分钟，再经过上油、收丝即可得到连续长丝束酚醛纤维。

实施例3

一种连续长丝束酚醛纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备纺丝原液：热固性酚醛树脂与PVA的混合溶液制备纺丝原液，制得的纺丝原液的粘度范围为13000mPa.s；

S2、配制凝固浴溶液：凝固浴溶液为6wt%硼酸、25wt%硫酸镁和浓度为1%的磷酸的水溶液；

S3、牵伸凝固：将步骤S1制得的纺丝原液在步骤S2中配制的凝固浴溶液中牵伸，牵伸凝固工艺为5段，总牵伸倍数为8倍；

S4、纤维的加热固化交联：将步骤S3牵伸后纤维水洗、干燥后进行加热固化交联，固化交联温度为140℃，时间为100分钟，再经过上油、收丝即可得到连续长丝束酚醛纤维。

以上所述仅为本发明的优选实施例而并不用于限制本发明，在实施例技术方案中对单个或者多个技术参数进行同等替换形成新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；对于本领域的技术人员来说，本发明可以进行各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。