一种水溶性的聚酰亚胺树脂乳液的制备方法及增强聚酰亚胺纤维纸基材料的方法
【专利摘要】一种水溶性的聚酰亚胺树脂乳液的制备方法及增强聚酰亚胺纤维纸基材料的方法，将聚酰亚胺树脂与十二烷基苯磺酸钠混合后于30～70℃搅拌乳化20～70min，且在搅拌乳化过程中滴加水，制备出固含量为5-20％的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液。将水溶性的聚酰亚胺树脂乳液的固含量用水稀释至0.5～5％，然后在稀释后的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液中浸渍聚酰亚胺纤维纸基材料，将浸渍后的聚酰亚胺纤维纸基材料烘至绝干，即完成了对聚酰亚胺纤维纸基材料的增强。该方法能够避免有机溶剂的污染，且采用该方法处理过的聚酰亚胺纤维纸基材料的物理性能大幅增大，又不影响聚酰亚胺纤维纸基材料的耐温性。
【专利说明】一种水溶性的聚酰亚胺树脂乳液的制备方法及增强聚酰亚 胺纤维纸基材料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于造纸工业和化学工业交叉领域，具体涉及一种水溶性的聚酰亚胺树脂 乳液的制备方法及增强聚酰亚胺纤维纸基材料的方法。
【背景技术】
[0002] 单根聚酰亚胺纤维具有优异的耐高低温性、绝缘性、高强度、高模量，与聚芳香酰 胺Kevlar纤维、芳纶纤维相比，聚酰亚胺纤维较具有更高的热稳定性、更高的弹性模量、更 低的吸水性、更高的极限氧指数、更高的耐水解性以及更高的耐辐射性等特点；据理论计 算，由均苯二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺纤维弹性模量可达到500GPa，仅次于碳纤维。聚 酰亚胺纤维是由聚酰亚胺树脂经干法纺丝、湿法纺丝、干湿法纺丝、静电纺丝、熔融纺丝、液 晶纺丝制成。
[0003] 基于聚酰亚胺纤维优异的综合性能，开发聚酰亚胺纤维纸具有十分广阔的市场价 值，可以做成纸蜂窝型纸基材料用于航空航天领域、微波炉变压器领域，干式变压器领域、 电机领域、复合绝缘材料领域。例如，制成蜂窝材料用于航空航天是研究的热点。蜂窝纸既 节约材料，又承重力强，这种结构纸的出现解决了航空航天研究中结构强度与结构重量之 间的矛盾。制备蜂窝纸时首先将纸页一层层粘结起来，再纵向裁剪成一段一段，这就是蜂窝 纸芯，将一段段的蜂窝纸芯粘结起来，通过机器的拉伸作用，出现蜂窝结构。聚酰亚胺蜂窝 纸具有轻质、绝缘性能、耐高低温性等性能。蜂窝纸的制备过程需要一定的拉伸作用，因此， 纸页必须要有一定的强度。聚酰亚胺纤维纸基材料是由聚酰亚胺纤维经过湿法成型抄造的 纸页，虽然聚酰亚胺单根纤维具有很高的强度，但由于其表面钝化，没有氢键，因此，纤维与 纤维之间几乎没有结合力，所以由其抄造的纸基材料强度非常低，因此，提高聚酰亚胺纤维 纸的强度是目前首要完成的任务。
[0004] 传统的提高聚酰亚胺纸基材料强度的方式有：1、在湿法成型过程中添加芳纶浆 柏，通过后期热压后，芳纶浆柏软化，提高纤维间的结合力，从而提高纸基强度；2、采用溶剂 型的聚酰亚胺树脂浸渍纸页，溶剂型树脂固化，有机溶剂挥发，树脂将纤维粘结起来，从而 提高强度。现有专利是将聚酰亚胺树脂制备成聚酰亚胺树脂乳液，从而提高纸页的强度。
[0005] 通过采用传统溶剂型浸渍纸页的方式增强有很大缺点。溶剂型聚酰亚胺树脂原材 料的黏度非常大。高粘度的树脂使用时流动性差，操作不便，因此，一般是采用有机溶剂-N， N-二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等将一定固含量的溶剂型聚酰亚胺树脂 稀释至很低（如1?5% )，再去浸渍纸基材料。稀释聚酰亚胺树脂原材料时用到的大量的 有机溶剂，在使用过程中易对人体造成伤害，有机溶剂挥发后更是对环境造成很大的危害， 且有机溶剂难运输、难储藏。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种水溶性的聚酰亚胺树脂乳液的制备方法及增强聚酰 亚胺纤维纸基材料的方法，该方法能够避免有机溶剂的污染，且采用该方法处理过的聚酰 亚胺纤维纸基材料的物理性能大幅增大，又不影响聚酰亚胺纤维纸基材料的耐温性。
[0007] 为了达到上述目的，本发明水溶性的聚酰亚胺树脂乳液的制备方法按照 (1 : 0.02)?（1 : 0.05)的摩尔比将聚酰亚胺树脂与十二烷基苯磺酸钠混合后于30? 70°C搅拌乳化20?70min，且在搅拌乳化过程中滴加水，制备出固含量为5-20 %的水溶性 的聚酰亚胺树脂乳液。
[0008] 所述的搅拌乳化时的搅拌速度为200?500r/min。
[0009] -种利用所述的制备方法制备的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液增强聚酰亚胺纤维 纸基材料的方法，首先将水溶性的聚酰亚胺树脂乳液的固含量用水稀释至〇. 5?5%，然后 在稀释后的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液中浸渍聚酰亚胺纤维纸基材料，将浸渍后的聚酰亚 胺纤维纸基材料烘至绝干，即完成了对聚酰亚胺纤维纸基材料的增强。
[0010] 在稀释后的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液中浸渍聚酰亚胺纤维纸基材料时的浸渍 量为5?60%。
[0011] 所述的烘至绝干的温度为105?130°C。
[0012] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0013] 本发明以十二烷基苯磺酸钠作为乳化剂，并且对乳温度及乳化时间进行了合理的 优化，从而制备出固含量为5-20%的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液；利用该方法制得水溶性 的聚酰亚胺树脂乳液是以水为分散体系，因此壁面了有机溶剂的污染，绿色环保；实验结果 表明，采用该树脂乳液浸渍聚酰亚胺纤维纸页，纸页的物理性能大幅增加，又不影响聚酰亚 胺纤维纸页耐温性。
【具体实施方式】
[0014] 实施例1 :
[0015] 本实施例水溶性的聚酰亚胺树脂乳液的制备方法为：按照1 : 0. 03的摩尔比将聚 酰亚胺树脂与十二烷基苯磺酸钠混合后放在水浴于54°C搅拌乳化40min，且在搅拌乳化过 程中采用恒压滴液漏斗滴加水，直至体系由刚开始的W/0相转变为0/W相，制备出固含量为 20%的水溶性聚酰亚胺树脂乳液。加入去离子水，整个实验过程的实验现象为粘度先上升 后下降。取一表面皿，表面皿上滴一滴去离子水，整个实验过程的实验现象为粘度先上升后 下降。取一表面皿，表面皿上滴一滴去离子水，取搅拌乳化时的反应体系，当反应体系能够 与水互溶即为滴定的终点，或者取一滴搅拌乳化时的反应体系加入水中，搅拌乳化时的反 应体系能够完全的分散在水中成雾状即为滴定终点。
[0016] 本实施例利用上述制备方法制备的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液增强聚酰亚胺纤 维纸基材料的的方法是：取固含量为20%的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液，按照浸渍量将树 脂乳液用水稀释至5%，然后在稀释后的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液中浸渍聚酰亚胺纤维 纸基材料，浸渍量为5%，将浸渍后的聚酰亚胺纤维纸基材料放入烘箱中于130°C烘至绝 干，即完成了对聚酰亚胺纤维纸基材料的增强。
[0017] 实施例2:
[0018] 本实施例水溶性的聚酰亚胺树脂乳液的制备方法为：按照1 : 0. 05的摩尔比将聚 酰亚胺树脂与十二烷基苯磺酸钠混合后放在水浴于30°C搅拌乳化70min，且在搅拌乳化过 程中采用恒压滴液漏斗滴加水，直至体系由刚开始的w/ο相转变为ο/w相，制备出固含量为 5%的水溶性聚酰亚胺树脂乳液。加入去离子水，整个实验过程的实验现象为粘度先上升后 下降。取一表面皿，表面皿上滴一滴去离子水，整个实验过程的实验现象为粘度先上升后下 降。取一表面皿，表面皿上滴一滴去离子水，取搅拌乳化时的反应体系，当反应体系能够与 水互溶即为滴定的终点，或者取一滴搅拌乳化时的反应体系加入水中，搅拌乳化时的反应 体系能够完全的分散在水中成雾状即为滴定终点。
[0019] 本实施例利用上述制备方法制备的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液增强聚酰亚胺纤 维纸基材料的的方法是：取固含量为5%的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液，按照浸渍量将树 脂乳液用水稀释至〇. 5%，然后在稀释后的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液中浸渍聚酰亚胺纤 维纸基材料，浸渍量为30%，将浸渍后的聚酰亚胺纤维纸基材料放入烘箱中于105°C烘至 绝干，即完成了对聚酰亚胺纤维纸基材料的增强。
[0020] 实施例3 :
[0021] 本实施例水溶性的聚酰亚胺树脂乳液的制备方法为：按照1 : 0. 02的摩尔比将聚 酰亚胺树脂与十二烷基苯磺酸钠混合后放在水浴于70°C搅拌乳化20min，且在搅拌乳化过 程中采用恒压滴液漏斗滴加水，直至体系由刚开始的W/0相转变为0/W相，制备出固含量为 10 %的水溶性聚酰亚胺树脂乳液。加入去离子水，整个实验过程的实验现象为粘度先上升 后下降。取一表面皿，表面皿上滴一滴去离子水，整个实验过程的实验现象为粘度先上升后 下降。取一表面皿，表面皿上滴一滴去离子水，取搅拌乳化时的反应体系，当反应体系能够 与水互溶即为滴定的终点，或者取一滴搅拌乳化时的反应体系加入水中，搅拌乳化时的反 应体系能够完全的分散在水中成雾状即为滴定终点。
[0022] 本实施例利用上述制备方法制备的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液增强聚酰亚胺纤 维纸基材料的的方法是：取固含量为10%的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液，按照浸渍量将树 脂乳液用水稀释至3%，然后在稀释后的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液中浸渍聚酰亚胺纤维 纸基材料，浸渍量为60%，将浸渍后的聚酰亚胺纤维纸基材料放入烘箱中于120°C烘至绝 干，即完成了对聚酰亚胺纤维纸基材料的增强。
[0023] 表1乳液浸渍结果
[0024]
【权利要求】
1. 一种水溶性的聚酰亚胺树脂乳液的制备方法，其特征在于：按照（1 : 0.02)? (1 : 0.05)的摩尔比将聚酰亚胺树脂与十二烷基苯磺酸钠混合后于30?70°C搅拌乳化 20?70min，且在搅拌乳化过程中滴加水，制备出固含量为5-20%的水溶性的聚酰亚胺树 脂乳液。
2. 根据权利要求1所述的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液的制备方法，其特征在于：所述 的搅拌乳化时的搅拌速度为200?500r/min。
3. -种利用权利要求1或2所述的制备方法制备的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液增强聚 酰亚胺纤维纸基材料的方法，其特征在于：首先将水溶性的聚酰亚胺树脂乳液的固含量用 水稀释至0. 5?5%，然后在稀释后的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液中浸渍聚酰亚胺纤维纸 基材料，将浸渍后的聚酰亚胺纤维纸基材料烘至绝干，即完成了对聚酰亚胺纤维纸基材料 的增强。
4. 根据权利要求3所述的增强聚酰亚胺纤维纸基材料的方法，其特征在于：在稀释后 的水溶性的聚酰亚胺树脂乳液中浸渍聚酰亚胺纤维纸基材料时的浸渍量为5?60%。
5. 根据权利要求3所述的增强聚酰亚胺纤维纸基材料的方法，其特征在于：所述的烘 至绝干的温度为105?130°C。
【文档编号】D21H13/26GK104262641SQ201410490137
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】陆赵情, 吴珍 申请人:陕西科技大学