本发明涉及合成纤维制造，具体是一种间位芳纶沉析纤维及其制备方法和应用。
背景技术：
1、间位芳纶沉析纤维一般呈膜状或纤条状，具有优良的力学性能、化学稳定性、阻燃性以及突出的耐高温性和绝缘性能。间位芳纶沉析纤维作为高性能纸基材料的关键原材料，在间位芳纶纸中起着填充短切纤维和黏结作用，它的结构与性能对纸页成形、纸张品质至关重要。
2、目前，国产的芳纶纸多使用湿纺纺丝得到的芳纶短纤维与沉析纤维互混，再通过外界热压制备得到，但制得的芳纶纸，沉析纤维与短纤维的抱合差，粘连效果差，对纸张的整体性能影响较大。
3、有研究表明，沉析纤维尺寸小，可以更好地填充孔隙，提高纸的紧度，纸越致密，其击穿强度越大，而沉析纤维膜状结构越大，与短切纤维的结合作用就会越强，配抄纸的撕裂度也越大。因此制得尺寸合适的间位芳纶沉析纤维对芳纶纸的性能提升具有重要意义。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种间位芳纶沉析纤维及其制备方法和应用，本发明提供的制备方法能够得到尺寸分布范围较宽的间位芳纶沉析纤维，成纸时较细纤维可作为空隙填充的部分，尺寸较大的纤维成纸时提供更好的结合能力，制得的纸页粘结性能优异，因此纸页的强度更高。
2、本发明提供了一种间位芳纶沉析纤维的制备方法，包括以下步骤：
3、将间位芳纶聚合物原液进行静电溶吹，同时在热气流的作用下进行纺丝，将得到的纺丝物在水中进行超声，得到间位芳纶沉析纤维；所述静电溶吹的气压为0.1 mpa~0.4mpa，所述静电溶吹的电压为18 kv~25 kv；所述热气流的温度为40℃~70℃。
4、本发明所述间位芳纶聚合物原液进行静电溶吹同时在热气流的作用下进行纺丝，所述静电溶吹的接收距离为50 cm~100 cm，然后将得到的纺丝物在水中进行超声分散成型，形成间位芳纶沉析纤维，所述超声的频率为27 khz~33 khz和功率为36 w~44 w。
5、本发明将所述间位芳纶聚合物原液加入静电溶吹装置中，设置所述静电溶吹的气压和电压，同时通入热气流对所述间位芳纶聚合物原液进行纺丝，所述间位芳纶聚合物原液在静电场、重力及热风牵伸的作用下形成超细纤维，同时在热风的作用下，一部分溶剂挥发，在超细纤维落在水面的瞬间，在超声的作用下纤维互相碰撞再次粘结或分散，同时内部的溶剂与水进一步发生溶剂交换，最终纤维凝固成型为尺寸分布范围较宽的，纤维条状或丝膜状的间位芳纶沉析纤维。本发明所述的制备方法得到的间位芳纶沉析纤维的尺寸分布范围为100 nm~100 μm。
6、本发明所述间位芳纶聚合物原液的固含量为3 wt%~10 wt%，优选为4 wt%~8 wt%，更优选为4 wt%~6 wt%。具体而言，本发明所述间位芳纶聚合物原液为间位芳纶聚合物的n,n-二甲基乙酰胺溶液，其中所述间位芳纶聚合物的质量含量即为所述间位芳纶聚合物原液的固含量。本发明所述间位芳纶聚合物原液的温度为40℃~70℃。
7、本发明所述间位芳纶聚合物由间苯二胺和间苯二甲酰氯反应得到。具体而言，将间苯二胺和间苯二甲酰氯在溶剂中低温缩聚制备得到。在本发明的某些实施例中，所述溶剂选自n,n-二甲基乙酰胺。在本发明的某些实施例中，所述间苯二胺的摩尔浓度为1.0mol/l~1.5 mol/l，所述间苯二甲酰氯的过量比为0.99~1.01。在本发明的某些实施例中，所述反应的温度为-5℃~15℃，反应时间为60 min~120 min。
8、本发明还提供了一种上述任一技术方案所述的制备方法得到的间位芳纶沉析纤维，其尺寸分布范围为100 nm~100 μm，成纸时较细纤维可作为空隙填充的部分，尺寸较大的纤维成纸时提供更好的结合能力，制得的纸页粘结性能优异。此外，此发明间位芳纶沉析纤维成型时较沉析机成型凝固浴用量少，减少了废水处理的压力，适用于连续性生产。
9、本发明还提供了由芳纶短切纤维和上述任一技术方案所述的制备方法得到的间位芳纶沉析纤维构成的纸品。在本发明的某些实施例中，将质量比为 (6~7) ：(3~4)的芳纶短切纤维和所述间位芳纶沉析纤维进行抄纸，经过高温高压处理，得到所述纸品。本发明所得到的纸品基于上述间位芳纶沉析纤维大的尺寸分布范围而具有优异的粘结性能和强度。
10、本发明提供了一种间位芳纶沉析纤维及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法，利用静电溶吹技术结合热气流牵引使得间位芳纶聚合物原液形成超细纤维，并在后续进行超声使之再次粘结或分散，从而得到尺寸分布范围宽的间位芳纶沉析纤维，成纸时较细纤维可作为空隙填充的部分，尺寸较大的纤维成纸时提供更好的结合能力，制得的纸页粘结性能优异。本发明提供的制备方法针对间位芳纶聚合物制备间位芳纶沉析纤维，该方法不适用于对位芳纶，原因是：对位芳纶通常是由对苯二胺和对苯二甲酰氯使用低温溶液聚合得到，制备时直接形成对位芳纶树脂，不同于间位芳纶的浆液状态，无法直接在凝固浴中成形为沉析纤维。试验表明，本发明所述制备方法得到的间位芳纶沉析纤维用于制成纸品后，所得纸品的抗张强度达到3 kn/m，纵向伸长率达到8.4%，横向伸长率达到6.1%，纵向初始撕裂强度达到12.3 n，横向初始撕裂强度达到8.2 n，击穿强度达到26.2 kv/mm。
1.一种间位芳纶沉析纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述间位芳纶聚合物原液的固含量为3 wt%~10 wt%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述间位芳纶聚合物原液为间位芳纶聚合物的n,n-二甲基乙酰胺溶液。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述间位芳纶聚合物原液的温度为40℃~70℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超声的频率为27 khz~33 khz和功率为36 w~44 w。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述静电溶吹的接收距离为50 cm~100 cm。
7.根据权利要求1~6中任一所述的制备方法，其特征在于，所述间位芳纶聚合物由间苯二胺与间苯二甲酰氯反应得到；
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为-5℃~15℃，所述反应的时间为60 min~120 min。
9.权利要求1~8中任一所述的制备方法得到的间位芳纶沉析纤维，其特征在于，其尺寸分布范围为100 nm~100 μm。
10.纸品，其特征在于，其由权利要求1~8中任一所述的制备方法得到的间位芳纶沉析纤维构成。
