一种高强度复合树脂纤维的制备方法.pdf

本发明公开了一种高强度复合树脂纤维的制备方法，其特征在于：它由以下步骤完成：（1）、合成PN树脂：将PF树脂、碳酸氢钠、苄基三乙基溴化铵和溴丙炔按照质量比为100:（20～100）:（20～100）:（200～900）加入三口烧瓶中，加热搅拌，静止分离，得到PN树脂；（2）、制备PN-PF纤维：PF树脂和PN树脂按质量比为100:（1～10）混合，溶于丙酮搅拌，半小时内升温至80℃，溶液为棕色，在此温度下搅拌2h后换减压回流装置，再减压除丙酮，丙酮除尽后溶液为棕色粘稠状，倒料后凝结为棕黄色固体，再经熔融纺丝、固化后得到高强度复合树脂纤维。本发明与现有的酚醛纤维相比，具有更高的力学强度。

权利要求书
1.  一种高强度复合树脂纤维的制备方法，其特征在于：它由以下步骤完成：
（1）、合成PN树脂：
将PF树脂、碳酸氢钠、苄基三乙基溴化铵和溴丙炔按照质量比为100:（20～100）:（20～100）:（200～900）加入三口烧瓶中，加热搅拌，程序控温由室温以1℃/min的速度升至50～90℃，恒温6～10小时，静止分离，倒去二甲基甲酰胺，60℃恒温干燥60分钟，即可得到PN树脂；
（2）、制备PN-PF纤维：
PF树脂和PN树脂按质量比为100:（1～10）混合，将混合树脂溶于丙酮加入圆底烧瓶搅拌，半小时内升温至80℃，溶液为棕色，在此温度下搅拌2 h后换减压回流装置，再减压除丙酮，快速升温至180℃，同时加大减压量，丙酮除尽后溶液为棕色粘稠状，倒料后凝结为棕黄色固体，再经熔融纺丝、固化后得到高强度复合树脂纤维。

2.  根据权利要求1所述的一种高强度复合树脂纤维的制备方法，其特征在于：所述的步骤（1）中PN树脂合成的优选条件为PF树脂、碳酸氢钠、苄基三乙基溴化铵、溴丙炔的质量比为100:（20～60）:（20～80）:（200～600）。

3.  根据权利要求1所述的一种高强度复合树脂纤维的制备方法，其特征在于：所述的步骤（2）中PF树脂和PN树脂的质量比为100:4～10。

说明书一种高强度复合树脂纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及一种树脂纤维的制备方法，属化工技术领域，具体地说是一种高强度复合树脂纤维的制备方法。
背景领域
酚醛纤维通常呈金黄色，也有本色、黄橙色、黄褐色，呈轻微卷曲状，结构为两苯酚间连接一亚甲基的三维交联的网络大分子化合物（交联程度大于85%），结构式为紧密的体型交联结构，价格低廉，性能优异。酚醛纤维具有耐低温、耐高温、耐燃和抗熔融等特性。固化后的酚醛纤维苯环间由亚甲基相连而造成纤维性脆即力学性能差，由于其本身存在结构缺陷，导致了酚醛纤维显脆性，且力学强度不高等性能，从而限制了其在某些领域中的应用。
PN树脂是以酚醛树脂为前驱体，在有机溶剂DMF、NaOH、相转移催化剂的存在下与溴丙炔在一定温度下合成的炔丙基醚化线型酚醛(PN)树脂，与端基含有炔基的树脂相比，合成PN树脂的工艺简单，成本也相对较低。由于PN树脂固化后的收缩率很小，固化时没有小分子物质放出，PN树脂固化压缩成型时所需要的压力也较小，同时PN树脂还具有良好的力学性能、耐热性能、粘结性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度复合树脂纤维的制备方法，它能克服上述酚醛纤维力学强度低的缺点，制备出一种PN树脂，并将PN树脂添加到PF树脂中，再经过熔融纺丝、固化后制备出一种高强度复合树脂纤维。
为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该一种高强度复合树脂纤维的制备方法，其特征在于：它由以下步骤完成：
（1）、合成PN树脂：
将PF树脂、碳酸氢钠、苄基三乙基溴化铵和溴丙炔按照质量比为100:（20～100）:（20～100）:（200～900）加入三口烧瓶中，加热搅拌，程序控温由室温以1℃/min的速度升至50～90℃，恒温6～10小时，静止分离，倒去二甲基甲酰胺（DMF），60℃恒温干燥60分钟，即可得到PN树脂；
（2）、制备PN-PF纤维：
PF树脂和PN树脂按质量比为100:（1～10）混合，将混合树脂溶于丙酮加入圆底烧瓶搅拌，半小时内升温至80℃，溶液为棕色，在此温度下搅拌2 h后换减压回流装置，再减压除丙酮，快速升温至180℃，同时加大减压量，丙酮除尽后溶液为棕色粘稠状，倒料后凝结为棕黄色固体，再经熔融纺丝、固化后得到高强度复合树脂纤维。
所述的步骤（1）中PN树脂合成的优选条件为PF树脂、碳酸氢钠、苄基三乙基溴化铵、溴丙炔的质量比为100:（20～60）:（20～80）:（200～600）。
最佳条件为：PF树脂、碳酸氢钠、苄基三乙基溴化铵、溴丙炔的质量比为100:40:60:600。
所述的步骤（2）中PF树脂和PN树脂的质量比为100:4～10。最佳条件为PF树脂和PN树脂的质量比为100:6。
本发明的有益效果是：本发明复合树脂纤维与现有的酚醛纤维相比，具有更高的力学强度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例，本领域普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形均在本发明的保护范围。
下述实施例中的沥青-酚醛纤维的性能测试方法如下：
1、PF-PN树脂软化点按照GB/T4507-1999《沥青软化点测定法（环球法）》测试。
2、沥青-酚醛纤维直径采用采用LEICA-DMLP，EC600型冷热台偏光显微镜测试。
3、沥青-酚醛纤维拉伸强度采用YG-004型电子强力机测试。
实施例1：
1、PN树脂合成
称取8g PF树脂于圆底烧瓶中，然后依次加入1.6g碳酸氢钠，6.4 g苄基三乙基溴化铵，48g溴丙炔在50℃下回流反应10小时，60℃恒温干燥60分钟，即可得到PN树脂，其软化点为150℃。
2、PN-PF纤维的制备
将PF树脂和PN树脂按质量比为100: 1溶于丙酮后加入圆底烧瓶搅拌，半小时内升温至80 ℃，然后在80 ℃恒温2 h后，快速升温至180 ℃进行减压蒸馏除去丙酮，丙酮除尽后溶液为棕色粘稠状，倒料后凝结为棕黄色复合树脂，其软化点为160 ℃，再经熔融纺丝、固化后得到高强度复合树脂纤维，其强度为165 MPa。
实施例2：
1、PN树脂合成
称取8gPF树脂于圆底烧瓶中，然后依次加入3.2g碳酸氢钠，4.8g苄基三乙基溴化铵，48g溴丙炔在80℃下回流反应8小时，60℃恒温干燥60分钟，即可得到PN树脂，其软化点为175℃。
2、PN-PF纤维的制备
将PF树脂和PN树脂按质量比为100:6溶于丙酮后加入圆底烧瓶搅拌，半小时内升温至80℃，然后在80℃恒温2h后，快速升温至180℃进行减压蒸馏除去丙酮，丙酮除尽后溶液为棕色粘稠状，倒料后凝结为棕黄色复合树脂，其软化点为196℃，再经熔融纺丝、固化后得到高强度复合树脂纤维，其强度为305MPa。
实施例3：
1、PN树脂合成
称取8gPF树脂于圆底烧瓶中，然后依次加入4.8g碳酸氢钠，8g苄基三乙基溴化铵，72g溴丙炔在90℃下回流反应6小时，60℃恒温干燥60分钟，即可得到PN树脂，其软化点为159℃。
2、PN-PF纤维的制备
将PF树脂和PN树脂按质量比为100:10溶于丙酮后加入圆底烧瓶搅拌，半小时内升温至80℃，然后在80℃恒温2h后，快速升温至180℃进行减压蒸馏除去丙酮，丙酮除尽后溶液为棕色粘稠状，倒料后凝结为棕黄色复合树脂，其软化点为178℃，再经熔融纺丝、固化后得到高强度复合树脂纤维，其强度为226MPa。
实施例4：
1、PN树脂合成
称取8gPF树脂于圆底烧瓶中，然后依次加入8.0g碳酸氢钠，1.6g苄基三乙基溴化铵，16g溴丙炔在90℃下回流反应10小时，60℃恒温干燥60分钟，即可得到PN树脂，其软化点为160℃。
2、PN-PF纤维的制备
将PF树脂和PN树脂按质量比为100:4溶于丙酮后加入圆底烧瓶搅拌，半小时内升温至80℃，然后在80℃恒温2h后，快速升温至180℃进行减压蒸馏除去丙酮，丙酮除尽后溶液为棕色粘稠状，倒料后凝结为棕黄色复合树脂，其软化点为175℃，再经熔融纺丝、固化后得到高强度复合树脂纤维，其强度为205MPa。
实施例5：
1、PN树脂合成
称取8gPF树脂于圆底烧瓶中，然后依次加入1.6g碳酸氢钠，4g苄基三乙基溴化铵，56g溴丙炔在70℃下回流反应7小时，60℃恒温干燥60分钟，即可得到PN树脂，其软化点为155℃。
2、PN-PF纤维的制备
将PF树脂和PN树脂按质量比为100:8溶于丙酮后加入圆底烧瓶搅拌，半小时内升温至80℃，然后在80℃恒温2h后，快速升温至180℃进行减压蒸馏除去丙酮，丙酮除尽后溶液为棕色粘稠状，倒料后凝结为棕黄色复合树脂，其软化点为170℃，再经熔融纺丝、固化后得到高强度复合树脂纤维，其强度为195MPa。