一种亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕的制备方法及应用

本发明属于复合材料领域，更具体地，涉及一种亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕的制备方法及应用。

背景技术：

1、聚苯硫醚是一种由苯环和硫原子反复交替排列组成的热塑性聚合物，因此，其具有良好的阻燃性，极限氧指数为34，遇到明火时不会滴漏，离开火源后迅速熄灭。聚苯硫醚的化学和耐溶剂性优异，在200℃下几乎不溶于有机溶剂。此外，聚苯硫醚具有良好的热稳定性、加工性能、优异的机械性能等，因此常被用于航空航天、化工、电子电器等领域。然而，也正是由于聚苯硫醚苯环和硫原子交替排列的结构，使得聚苯硫醚分子内部的硫原子和苯环不具有亲水性，苯环的刚性结构和硫原子的性质共同决定了聚苯硫醚在水分子中的溶解性和相互作用较弱，从而表现出较差的亲水性。同时，由于聚苯硫醚的熔点高，熔融过程中容易与空气中的氧气发生热氧化交联反应，导致其流动性降低，增加了加工的难度。

2、为了解决上述问题，近年来，研究者们通过表面活化处理、亲水改性以及和其他材料(如氧化石墨烯)复合等方法，通过引入亲水性基团或改变聚苯硫醚表面性质，提高聚苯硫醚对水的接纳能力和润湿性能，从而改善聚苯硫醚的亲水性。同时，通过控制加工条件来改善聚苯硫醚的加工性能。

3、然而，表面改性技术虽然可以改善聚苯硫醚的亲水性，但采取常见的表面改性技术通常也会影响聚苯硫醚的其它性能，如机械强度、热稳定性等，同时改性过程可能会增加一定成本，并且改性后的聚苯硫醚材料可能并不适用于所有需要高亲水性的应用场景。另外，虽然降低加工温度、调整熔融温度和注射速度等参数可以改善聚苯硫醚的加工性能，但是这种方法不仅效果十分有限，并且可能牺牲结晶度、热稳定性等其他性能。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕的制备方法，来解决聚苯硫醚亲水性差以及加工难度大的问题。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

3、将1-萘磺酸钠与聚苯硫醚粉体树脂混合后作为原料送入双螺杆挤出机，所述原料熔融后通过所述双螺杆挤出机的模头被挤出成连续的条带；

4、将所述条带切成固定的长度即制备出聚苯硫醚改性母粒，再将所述聚苯硫醚改性母粒与聚苯硫醚树脂切片混合，得到聚苯硫醚混合料；

5、将所述聚苯硫醚混合料干燥后，经过熔喷机熔喷纺丝，得到亲水聚苯硫醚超细纤维无纺布；其中，所述熔喷机使用的温度高于1-萘磺酸钠的熔点，以使干燥后的聚苯硫醚混合料在熔喷温度下具有熔指突变性从而实现高流动性；

6、对所述亲水聚苯硫醚超细纤维无纺布进行打浆处理，得到亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕。

7、进一步地，所述聚苯硫醚粉体树脂与聚苯硫醚树脂切片熔指均为80～120。

8、进一步地，所述1-萘磺酸钠与聚苯硫醚粉体树脂是以质量比1～1.5:5进行混合；所述聚苯硫醚改性母粒与聚苯硫醚树脂切片是以质量比为1～3:100混合。

9、进一步地，用于熔喷的聚苯硫醚混合料在熔喷温度下的熔指为320～410；所述熔喷温度为310～330℃。

10、进一步地，所述聚苯硫醚混合料的干燥条件为140～160℃下干燥4～6小时。

11、进一步地，所述打浆处理过程中，循环研磨的时间为10～120min，筛分所用压力筛的狭缝型筛孔孔隙为0.2～0.3mm。

12、进一步地，制备得到的亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕长度为1～3mm。

13、第二方面，本发明提供了一种亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕，所述亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕采用根据第一方面所述的一种亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕的制备方法制备得到。

14、第三方面，本发明提供了一种复合材料，以聚四氟乙烯、碳纤维、聚酰亚胺、pbo、对位芳纶、间位芳纶和杂环芳纶短切纤维中的任一种和如第二方面所述的亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕为原料，通过纤维疏解分散、湿法抄造成网、干燥和热压工艺制备得到所述复合材料。

15、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

16、1、本发明使用熔点为300℃的1-萘磺酸钠在高于熔点的熔喷温度下呈现熔融状态，分子间相互作用力被削弱，流动性增强，使混合熔浆在熔喷温度下产生熔指突变性从而实现高流动性，使得熔喷出来的聚苯硫醚超细纤维更加纤细，成功解决了聚苯硫醚熔喷过程中流动性低、聚苯硫醚浆粕加工难度大的问题，所制备出来的亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕具有直径小、比表面积大、耐高温、阻燃的优点，在高性能复合纸和复合膜等材料上具有广泛应用，能够很好的增强高性能复合纸和复合膜等材料的机械性能、隔热性能、过滤效率和颗粒捕集能力。

17、2、1-萘磺酸钠是一种耐高温、高成碳率、高阻燃性物质，可以赋予聚苯硫醚超细纤维浆粕更高的阻燃性和耐灼烧性，可以应用于一些防火材料上。

18、3、1-萘磺酸钠具有着良好的亲水性，因为1-萘磺酸钠的加入，所制备出来的聚苯硫醚超细纤维浆粕同样具有了良好的亲水性能，有效解决了聚苯硫醚超细纤维浆粕分散性差的问题，避免了因聚苯硫醚疏水性而在制备浆料过程中泡沫多、分散不均的问题。

19、4、1-萘磺酸钠是一种阴离子型表面活性剂，可以提高聚苯硫醚纤维之间的静电相互作用，成功解决了聚苯硫醚浆粕在加工过程中可能产生的静电而造成的问题，避免了聚苯硫醚纤维因静电而产生的纤维聚集的问题，进一步提高了亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕的产品质量和加工效率。

技术特征：

1.一种亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕的制备方法，其特征在于，所述聚苯硫醚粉体树脂与聚苯硫醚树脂切片熔指均为80～120。

3.根据权利要求1所述的一种亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕的制备方法，其特征在于，所述1-萘磺酸钠与聚苯硫醚粉体树脂是以质量比1～1.5:5进行混合；所述聚苯硫醚改性母粒与聚苯硫醚树脂切片是以质量比为1～3:100混合。

4.根据权利要求1所述的一种亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕的制备方法，其特征在于，用于熔喷的聚苯硫醚混合料在熔喷温度下的熔指为320～410；所述熔喷温度为310～330℃。

5.根据权利要求1所述的一种亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕的制备方法，其特征在于，所述聚苯硫醚混合料的干燥条件为140～160℃下干燥4～6小时。

6.根据权利要求1所述的一种亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕的制备方法，其特征在于，所述打浆处理过程中，循环研磨的时间为10～120min，筛分所用压力筛的狭缝型筛孔孔隙为0.2～0.3mm。

7.根据权利要求1所述的一种亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕的制备方法，其特征在于，制备得到的亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕长度为1～3mm。

8.一种亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕，其特征在于，所述亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕采用根据权利要求1至7任一项所述的一种亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕的制备方法制备得到。

9.一种复合材料，其特征在于，以聚四氟乙烯、碳纤维、聚酰亚胺、pbo、对位芳纶、间位芳纶和杂环芳纶短切纤维中的任一种和如权利要求8所述的亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕为原料，通过纤维疏解分散、湿法抄造成网、干燥和热压工艺制备得到所述复合材料。

技术总结
本发明属于复合材料领域，公开了一种亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕的制备方法及应用。方法包括：采用1‑萘磺酸钠和聚苯硫醚粉体树脂混合制成聚苯硫醚改性母粒；再将聚苯硫醚改性母粒与聚苯硫醚树脂切片混合，得到聚苯硫醚混合料；将聚苯硫醚混合料干燥后，经过熔喷机熔喷纺丝，得到亲水聚苯硫醚超细纤维无纺布；其中，熔喷机使用的温度高于1‑萘磺酸钠的熔点，以使干燥后的聚苯硫醚混合料在熔喷温度下具有熔指突变性从而实现高流动性；之后采用打浆处理得到亲水性聚苯硫醚超细纤维浆粕。本发明制备的亲水聚苯硫醚超细纤维浆粕具有直径小、分散性好、亲水性好、耐高温、抗腐蚀、阻燃的优点，可用于高性能复合纸和复合膜等材料的制备。

技术研发人员：王罗新,张乾顺,吴文卓,王思腾,杨诗文,王桦
受保护的技术使用者：武汉纺织大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/11