專利名稱：：硼酚醛纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于高分子功能纖維材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及到硼酚醛纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
：酚醛纖維是由酚和醛在酸或堿催化作用下合成，再經(jīng)紡絲和固化反應(yīng)獲得的一種聚酚醛結(jié)構(gòu)的高分子化合物，交聯(lián)度大于85%。由于酚醛纖維具有較高的殘?zhí)柯?，在高溫下酚醛纖維能有效地轉(zhuǎn)化為炭纖維而保持纖維原有的形狀，并且強(qiáng)度大幅度提高。酚醛纖維的比重為1.27g/cm3,相對(duì)于其它纖維而言，具有輕質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，酚醛纖維的極限氧指數(shù)(LimitedOxygenIndex,L.O丄)高達(dá)3040，遠(yuǎn)高于一般的合成纖維，具有良好的抗燃性能；其最突出的特點(diǎn)是瞬時(shí)耐高溫性能，能暴露在2500'C高溫火焰中，不延燃，移出火焰后不燃燒；其獨(dú)特的三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)，使之在任何溫度下都不會(huì)熔融，并且收縮率較低；導(dǎo)熱系數(shù)低，如3mm厚的酚醛纖維無(wú)紡織物，其熱導(dǎo)率僅為0.026W/mK;此外，由于酚醛纖維組成中僅含有C，H，O三種元素，在高溫火焰中發(fā)煙量極少，特征信號(hào)低，同時(shí)無(wú)有毒氣體產(chǎn)生。因此非常適合作為耐燒蝕隔熱材料用于飛行器的防熱結(jié)構(gòu)材料中。盡管酚醛纖維具有優(yōu)良的防熱、耐焰性能，但由于酚醛纖維交聯(lián)結(jié)構(gòu)中的酚羥基未參與交聯(lián)反應(yīng)，酚羥基的存在及其苯環(huán)的共軛效應(yīng)，使其鄰、對(duì)位的亞甲基非?；顫?，受熱、氧化作用下易形成過(guò)氧化物，在進(jìn)一步的高溫狀態(tài)下發(fā)生裂解。因此，用適當(dāng)?shù)奈娮踊鶊F(tuán)如B-O基取代酚羥基，改善苯環(huán)上的電子富積狀態(tài)，降低亞甲基的活性，提高酚醛纖維的交聯(lián)程度，使相鄰的芳環(huán)在高溫下穩(wěn)定，不易于發(fā)生裂解，進(jìn)而提高纖維的成碳率；此外高鍵能B-O的引入也可提高炭化纖維的強(qiáng)度。由此，可非常有效的阻止熱的傳導(dǎo)及氧化，極大地改善酚醛纖維的抗燒蝕和隔熱性能。有關(guān)硼酚醛纖維方面的研究迄今尚未見(jiàn)報(bào)道
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種方法簡(jiǎn)單、所制備的酚醛樹(shù)脂纖維強(qiáng)度高、耐燒蝕和隔熱性能好的硼酚醛纖維的制備方法。解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是它包括下述步驟1、配料將酚類化合物與醛類化合物、醋酸錳按摩爾比為l:0.50.9:0.0010.005加入容器。上述的酚類化合物為苯酚、間甲苯酚、間二甲苯酚中的任意一種，醛類化合物為甲醛或乙醛或與甲醛等質(zhì)量的多聚甲醛，多聚甲醛是聚合度為8ioo的低分子量聚甲醛，由天津市博迪化工有限公司生產(chǎn)。2、化學(xué)反應(yīng)將反應(yīng)物在攪拌狀態(tài)下加熱至95100'C反應(yīng)35小時(shí)，加入與酚類化合物摩爾比為0.010.22的硼化物，繼續(xù)反應(yīng)0.52小時(shí)。上述的硼化物為硼酸或硼酸三甲酯或硼酸三乙酯。3、制備硼酚醛樹(shù)脂反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)生成物放入真空度為-0.05-0.09MPa的真空烘箱內(nèi)809(TC干燥19小時(shí)，制備成硼酚醛樹(shù)脂。4、制備初生纖維將硼酚醛樹(shù)脂放入熔融紡絲裝置內(nèi)紡絲，熔融紡絲的具體方法按照專利號(hào)為3714111的美國(guó)專利所公開(kāi)的制備方法制備成初生纖維。5、配制固化液取水、酸、醛類化合物、硼化物配制成固化液，水與、酸、醛類化合物、硼化物的摩爾比為l:0.010.19:0.050.3:00.06;上述的醛類化合物為甲醛或乙醛或與甲醛等質(zhì)量的多聚甲醛，硼化物為硼酸或硼酸三甲酯或硼酸三乙酯；上述的酸為鹽酸或硫酸或草酸或磷酸，即用1摩爾鹽酸或1/2摩爾硫酸或1/2摩爾草酸或1/3摩爾磷酸。6、固化反應(yīng)將初生纖維置于固化浴中，初生纖維質(zhì)量為固化液總質(zhì)量的1%5%，l10小時(shí)升溫至70100°C,恒溫反應(yīng)14小時(shí)。7、洗滌干燥反應(yīng)結(jié)束后，取出纖維，用去離子水沖洗35次，自然晾干。8、熱處理將洗滌干燥后的纖維放入管式爐，氮?dú)饬魉贋?0mL/min，在氮?dú)鈿夥罩校?50270'C熱處理17小時(shí)，制備成硼酚醛纖維。9、性能指標(biāo)測(cè)試對(duì)所制備的硼酚醛纖維的拉伸強(qiáng)度、彈性模量、殘?zhí)柯省O限氧指數(shù)進(jìn)行測(cè)試。在本發(fā)明的配料工藝步驟1中，酚類化合物與醛類化合物、醋酸錳的優(yōu)選摩爾比為l:0.60.9:0.0020.004。在化學(xué)反應(yīng)工藝步驟2中，加入與酚類化合物優(yōu)選摩爾比為0.070.16的硼化物。在配制固化液工藝步驟5中，水與酸、醛類化合物、硼化物的優(yōu)選摩爾比為1:0.040.16:0.10.25:0.010.05。在燒蝕處理工藝步驟8中，在氮?dú)鈿夥罩?，?yōu)選在17025(TC熱處理35小時(shí)。在本發(fā)明的配料工藝步驟1中，酚類化合物與醛類化合物、醋酸錳的最佳摩爾比為l:0.7:0.0025。在化學(xué)反應(yīng)工藝步驟2中，加入與酚類化合物最佳摩爾比為0.10的硼化物。在配制固化液工藝步驟5中，水與酸、醛類化合物、硼化物的最佳摩爾比為1:0丄0.2:0.03。在熱處理工藝步驟8中，在氮?dú)鈿夥罩校罴言?1(TC熱處理4小時(shí)。本發(fā)明在制備熱塑性酚醛樹(shù)脂時(shí)加入硼化物制備成前驅(qū)體原料，經(jīng)熔融紡絲并在含有硼化物的固化液中進(jìn)行固化反應(yīng)，制備成硼酚醛纖維。本發(fā)明與現(xiàn)有的樹(shù)脂纖維制備方法相比，制備方法簡(jiǎn)便，所制備的硼酚醛纖維強(qiáng)度高、殘?zhí)扛?，具有?yōu)良的抗氧化和耐燒蝕隔熱性能。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1以苯酚1摩爾為例制備成硼酚醛纖維所用的其它原料以及制備方法包括下述步驟1、配料取苯酚94g、質(zhì)量濃度為37%的甲醛水溶液56.82g、醋酸錳0.43g裝入250mL三口燒瓶，苯酚與甲醛、醋酸錳的摩爾比為l:0.7:0.0025。2、化學(xué)反應(yīng)將反應(yīng)物在攪拌狀態(tài)下加熱至98"C反應(yīng)4小時(shí)，再加入硼酸6.2g,苯酚與硼酸的摩爾比為l:0.10，繼續(xù)反應(yīng)0.5小時(shí)。3、制備硼酚醛樹(shù)脂反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)生成物放入真空度為-0.07MPa的真空烘箱內(nèi)85。C干燥5小時(shí)，制備成硼酚醛樹(shù)脂。4、制備初生纖維將硼酚醛樹(shù)脂放入熔融紡絲裝置內(nèi)紡絲，熔融紡絲的具體方法按照專利號(hào)為3714111的美國(guó)專利所公開(kāi)的制備方法制備成初生纖維。5、配制固化液取水90g、質(zhì)量濃度為36%的鹽酸50.70g、質(zhì)量濃度為37%的甲醛8U0g、硼酸9.3g，按常規(guī)方法配制成固化液，即水、鹽酸、甲醛、硼酸的摩爾比為1:0丄0.2:0.03。6、固化反應(yīng)取初生纖維2g放入固化液100g中，均速升溫6小時(shí)至IO(TC恒溫反應(yīng)2.5小時(shí)。7、洗滌干燥反應(yīng)結(jié)束后，取出纖維，用去離子水沖洗35次，自然晾干。8、熱處理將洗滌干燥后的纖維放入管式爐，氮?dú)饬魉贋?0mL/min下，21(TC熱處理4小時(shí)，制備成硼酚醛纖維。9、性能指標(biāo)測(cè)試對(duì)所制備的硼酚醛纖維的拉伸強(qiáng)度、彈性模量、殘?zhí)柯?、極限氧指數(shù)進(jìn)行測(cè)試。實(shí)施例2以苯酚1摩爾為例制備成硼酚醛纖維所用的其它原料以及制備方法包括下述步驟在配料工藝步驟1中，取苯酚94g、質(zhì)量濃度為37Q/。的甲醛水溶液40.54g、醋酸錳0.173g裝入250mL三口燒瓶，苯酚與甲醛、醋酸錳的摩爾比為1:0.5:0.001。在化學(xué)反應(yīng)工藝步驟2中，將反應(yīng)物在攪拌狀態(tài)下加熱至95"C反應(yīng)5小時(shí)，再加入硼酸0.62g，硼酸與苯酚的摩爾比為O.Ol，繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)。在制備酚醛樹(shù)脂工藝步驟3中，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)生成物放入真空度為-0.05MPa的真空烘箱內(nèi)8(TC干燥9小時(shí)，制備成硼酚醛樹(shù)脂。在配制固化液工藝步驟5中，取水90g、質(zhì)量濃度為36%的鹽酸5.07g、質(zhì)量濃度為37%的甲醛121.62g、硼酸Og，即水、鹽酸、甲醛、硼酸的摩爾比為1:0.01:0.3:0按常規(guī)方法配制成固化液。在固化反應(yīng)工藝步驟6中，取初生纖維lg放入固化液100g中，10小時(shí)升溫至IO(TC，恒溫反應(yīng)1小時(shí)。在熱處理工藝步驟8中，將洗滌干燥后的纖維放入管式爐，氮?dú)饬魉贋?0mL/min，在氮?dú)鈿夥罩校?50°C熱處理7小時(shí)，其它工藝步驟與實(shí)施例l相同，制備成硼酚醛纖維。實(shí)施例3以苯酚1摩爾為例制備成硼酚醛纖維所用的其它原料以及制備方法包括下述步驟在配料工藝步驟1中，取苯酚94g、質(zhì)量濃度為37%的甲酸水溶液72.97g、醋酸錳0.865g裝入250mL三口燒瓶，苯酚與甲醛、醋酸錳的摩爾比為1:0.9:0.005。在化學(xué)反應(yīng)工藝步驟2中，將反應(yīng)物在攪拌狀態(tài)下加熱至10(TC反應(yīng)3小時(shí)，再加入硼酸13.64g，硼酸與苯酚的摩爾比為0.22，繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)。在制備酚醛樹(shù)脂工藝步驟3中，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)生成物放入真空度為-0.09MPa的真空烘箱內(nèi)9(TC干燥1小時(shí)，制備成硼酚醛樹(shù)脂。在配制固化液工藝步驟5中，取水90g、質(zhì)量濃度為36%的鹽酸96.32g、質(zhì)量濃度為37%的甲醛水溶液20.27g、硼酸18.6g，按常規(guī)方法配制成固化液，即水、鹽酸、甲醛、硼酸的摩爾比為l:0.19:0.05:0.06按常規(guī)方法配制成固化液。在固化反應(yīng)工藝步驟6中，取初生纖維5g放入固化液100g中，1小時(shí)升溫至70。C,恒溫反應(yīng)4小時(shí)。在熱處理工藝步驟8中，將洗滌干燥后的纖維放入管式爐，氮?dú)饬魉贋?0mL/min,在氮?dú)鈿夥罩校?7(TC熱處理1小時(shí)，其它工藝步驟與實(shí)施例1相同，制備成硼酚醛纖維。實(shí)施例4在以上的實(shí)施例13的配料工藝步驟1和配制固化液工藝步驟5中，所用的甲醛用多聚甲醛替換，用量與甲醛相同?；瘜W(xué)反應(yīng)步驟2和配制固化液工藝步驟5中，所用的硼酸用硼酸三甲酯替換，也可用硼酸三乙酯替換，硼酸三甲酯、硼酸三乙酯的摩爾數(shù)與相應(yīng)實(shí)施例中硼酸的摩爾數(shù)相同。其它工藝步驟與相應(yīng)的實(shí)施例相同。實(shí)施例5在以上的實(shí)施例13的配料工藝步驟1和配制固化液工藝步驟5中，所用的甲醛用乙醛替換，乙酸的摩爾數(shù)與相應(yīng)實(shí)施例中甲醛的摩爾數(shù)相同?；瘜W(xué)反應(yīng)步驟2和配制固化液工藝步驟5中，所用的硼酸用硼酸三甲酯替換，也可用硼酸三乙酯替換，硼酸三甲酯、硼酸三乙酯的摩爾數(shù)與相應(yīng)實(shí)施例中硼酸的摩爾數(shù)相同。其它工藝步驟與相應(yīng)的實(shí)施例相同。實(shí)施例6在以上的實(shí)施例15的配制固化液工藝步驟5中，所用的鹽酸用硫酸替換，也可用草酸替換，硫酸或草酸的摩爾數(shù)與相應(yīng)實(shí)施例中鹽酸摩爾數(shù)的二分之一；以上的實(shí)施例15的配制固化液工藝步驟5中，所用的鹽酸還可用磷酸替換，磷酸的摩爾數(shù)與相應(yīng)實(shí)施例中鹽酸摩爾數(shù)的三分之一。其它工藝步驟與相應(yīng)的實(shí)施例相同。實(shí)施例7在以上的實(shí)施例16的配料工藝步驟1中，所用的苯酚用間甲苯酚替換，也可用間二甲苯酚替換，間甲苯酚或間二甲苯酚的摩爾數(shù)與苯酚的摩爾數(shù)相同。其它工藝步驟與相應(yīng)的實(shí)施例相同。為了確定本發(fā)明所用材料的最佳配比以及最佳工藝條件，發(fā)明人進(jìn)行了大量的試驗(yàn)室研究試驗(yàn)，各種試驗(yàn)情況如下實(shí)驗(yàn)儀器真空干燥箱，型號(hào)為DZF-6050，由上海一恒科技有限公司生產(chǎn)；動(dòng)態(tài)粘彈譜儀，型號(hào)為Q800DMA，由美國(guó)TA公司生產(chǎn)；管式爐，型號(hào)為SK3-3-12F，由天津市華城新型節(jié)能電爐廠生產(chǎn)；氧指數(shù)測(cè)定儀，型號(hào)為L(zhǎng)FY-606，由山東省紡織研究院生產(chǎn)；熱分析系統(tǒng)，型號(hào)為Q1000DSC+LNCS+FACSQ600SDT，由美國(guó)TA公司生產(chǎn)。1、合成硼酚醛樹(shù)脂所用硼化物配比的確定取苯酚94g、質(zhì)量濃度為37%的甲醛56.76g、醋酸錳0.4325g裝入250ml三口燒瓶，苯酚與甲醛、醋酸錳的摩爾比為l:0.7:0.0025，98-C攪拌反應(yīng)4小時(shí)，再分別加入與苯酚摩爾比為O.Ol、0.04、0.07、0.10、0.13、0.16、0.19、0.22的硼酸，繼續(xù)反應(yīng)0.5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)生成物放入真空度為-0.07MPa的真空烘箱內(nèi)85-C干燥5小時(shí)，制備成硼酚醛樹(shù)脂，經(jīng)熔融紡絲，制成初生纖維。按水與鹽酸、甲醛、硼酸的摩爾比為1:0.1:0.2:0.03配制成固化液中，取初生纖維2g放入固化液100g中，均速升溫6小時(shí)至100。C恒溫反應(yīng)2.5小時(shí)，用去離子水沖洗35次，自然晾干。固化后的纖維放入管式爐內(nèi)，氮?dú)饬魉贋?0mL/min，在氮?dú)鈿夥眨?10'C熱處理4小時(shí)，制備成硼酚醛纖維。用動(dòng)態(tài)粘彈譜儀對(duì)硼酚醛纖維的拉伸強(qiáng)度和彈性模量，用熱分析系統(tǒng)測(cè)定殘?zhí)柯?，用氧指?shù)測(cè)定儀測(cè)定極限氧指數(shù)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表l。表1硼化物在合成硼酚醛樹(shù)脂中的配比對(duì)硼酚醛纖維性能的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由表1可見(jiàn)，硼酸與苯酚的摩爾比為0.010.22時(shí)所制備的硼酚醛纖維的拉伸強(qiáng)度、彈性模量、殘?zhí)柯屎蜆O限氧指數(shù)性能較好，最佳為0.10。2、固化液中硼化物配比的確定取苯酚94g、質(zhì)量濃度為37%的甲醛56.76g、醋酸錳0.4325g裝入250mL三口燒瓶，苯酚與甲醛、醋酸錳的摩爾比為l:0.7:0.0025，98。C攪拌反應(yīng)4小時(shí)，再加入與苯酚摩爾比為0.10的硼酸，繼續(xù)反應(yīng)0.5小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)生成物放入真空度為-0.07MPa的真空烘箱內(nèi)85'C干燥5小時(shí)，制備成硼酚醛樹(shù)脂，經(jīng)熔融紡絲，制成初生纖維。按水與鹽酸、甲醛、硼酸的摩爾比為l:0.1:0.2:00.06配制成固化液中，取初生纖維2g放入固化液100g中，均速升溫6小時(shí)至10(TC恒溫反應(yīng)2.5小時(shí)。將纖維取出，洗滌干燥，熱處理工藝步驟與實(shí)驗(yàn)1相同，制備成硼酚醛纖維。所用的測(cè)試儀器與實(shí)驗(yàn)1相同，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。表2固化液中硼化物配比對(duì)硼酚醛纖維性能的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由表2可見(jiàn)，固化液中水與鹽酸、甲醛、硼酸的摩爾比為1:0.1:0.2:00.06時(shí)，所制備的硼酚醛纖維的拉伸強(qiáng)度、彈性模量、殘?zhí)柯屎蜆O限氧指數(shù)等性能較好。3、固化液中酸配比的確定取苯酚94g、質(zhì)量濃度為37%的甲醛56.76g、醋酸錳0.4325g裝入250mL三口燒瓶中，苯酚與甲醛、醋酸錳的摩爾比為l:0.7:0.0025。98。C攪拌反應(yīng)4小時(shí)，再加入與苯酚摩爾比為0.10的硼酸，制備硼酚醛樹(shù)脂和初生纖維的工藝步驟與實(shí)驗(yàn)2相同。按水與鹽酸、甲醛、硼酸的摩爾比為l:0.010.19:0.2:00.06配制成固化液中，取初生纖維2g放入固化液100g中，均速升溫6小時(shí)至IO(TC恒溫反應(yīng)2.5小時(shí)。洗滌干燥、熱處理工藝步驟與實(shí)驗(yàn)1相同，制備成硼酚醛纖維。所用的測(cè)試儀器與實(shí)驗(yàn)1相同，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。表3固化液中酸配比對(duì)硼酚醛纖維性能的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>由表3可見(jiàn)，固化液中水與鹽酸、甲醛、硼酸的摩爾比為l:0.010.19:0.2:0.03時(shí)，所制備的硼酚醛纖維的拉伸強(qiáng)度、彈性模量、殘?zhí)柯屎蜆O限氧指數(shù)等性能較好。4、固化液中醛類化合物配比的確定取苯酚94g、質(zhì)量濃度為37%的甲醛56.76g、醋酸錳0.4325g裝入250mL三口燒瓶，苯酚與甲醛、醋酸錳的摩爾比為l:0.7:0.0025，98。C攪拌反應(yīng)4小時(shí)，再加入與苯酚摩爾比為0.10的硼酸，制備硼酚醛樹(shù)脂和初生纖維的工藝步驟與實(shí)驗(yàn)2相同。按水與鹽酸、甲醛、硼酸的摩爾比為1:0.1:0.050.3:0.3配制成固化液中，取初生纖維2g放入固化液100g中，均速升溫6小時(shí)至10(TC恒溫反應(yīng)2.5小時(shí)。洗滌干燥、熱處理工藝步驟與實(shí)驗(yàn)1相同，制備成硼酚醛纖維。所用的測(cè)試儀器與實(shí)驗(yàn)l相同，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。表4固化浴中醛配比對(duì)硼酚醛纖維性能的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由表4可見(jiàn)，固化液中，水與鹽酸、甲醛、硼酸的摩爾比為1:0.1:0.050.3:0.03時(shí)，所制備的硼酚醛纖維的拉伸強(qiáng)度、彈性模量、殘?zhí)柯屎蜆O限氧指數(shù)等性能較好。5、硼酚醛纖維熱處理溫度的確定取苯酚94g、質(zhì)量濃度為37%的甲醛56.76g、醋酸錳0.4325g裝入250mL三口燒瓶，苯酚與甲醛、醋酸錳的摩爾比為l:0.7:0.0025，98'C攪拌反應(yīng)4小時(shí)，再加入與苯酚摩爾比為0.10的硼酸，制備硼酚醛樹(shù)脂和初生纖維的工藝步驟與實(shí)驗(yàn)2相同。按水與鹽酸、甲醛、硼酸的摩爾比為l:0.1:0.2:0.3配制成固化液中，取初生纖維14g放入固化液700g中，均速升溫6小時(shí)至IOO'C恒溫反應(yīng)2.5小時(shí)。洗滌干燥步驟與實(shí)驗(yàn)1相同，固化后的纖維均分成7組，分別放入管式爐內(nèi)，氮?dú)饬魉贋?0mL/min，在氮?dú)鈿夥?，分別在150、170、190、210、230、250、27(TC熱處理4小時(shí),制備成7種硼酚醛纖維。所用的測(cè)試儀器與實(shí)驗(yàn)l相同。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5。表5熱處理溫度對(duì)硼酚醛纖維性能的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由表5可見(jiàn)，當(dāng)熱處理溫度在15027(TC時(shí)，所制備的硼酚醛纖維的拉伸強(qiáng)度、彈性模量、殘?zhí)柯屎蜆O限氧指數(shù)等性能較好，最佳熱處理溫度為210°C。6、纖維熱處理時(shí)間的確定制備硼酚醛樹(shù)脂所用的原料及其配比與實(shí)驗(yàn)5相同，初生纖維、所用的固化液和固化反應(yīng)、洗滌干燥步驟與實(shí)驗(yàn)5相同。固化后的纖維均分成7組，分別放入管式爐內(nèi)，氮?dú)饬魉贋?0mL/min，在氮?dú)鈿夥?，?1(TC分別熱處理l、2、3、4、5、6、7小時(shí),制備成7種硼酚醛纖維。所用的測(cè)試儀器與實(shí)驗(yàn)1相同。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表6。表6熱處理時(shí)間對(duì)硼酚醛纖維性能的影響熱處理時(shí)間(h)1234567拉伸強(qiáng)度(MPa)239259266278269252222彈性模量(MPa)3999414742584389427841874109殘?zhí)柯?％)63.264.565.466.965.163.962.3極限氧指數(shù)(％)36.336.837.137.538.838.638.9由表6可見(jiàn)，當(dāng)熱處理時(shí)間為17小時(shí)，所制備的硼酚醛纖維的拉伸強(qiáng)度、彈性模量、殘?zhí)柯屎蜆O限氧指數(shù)等性能較好，最佳熱處理時(shí)間為4小時(shí)。權(quán)利要求1、一種硼酚醛纖維的制備方法，其特征在于它包括下述步驟(1)配料將酚類化合物與醛類化合物、醋酸錳按摩爾比為1∶0.5～0.9∶0.001～0.005加入容器；上述的酚類化合物為苯酚、間甲苯酚、間二甲苯酚中的任意一種，醛類化合物為甲醛或乙醛或與甲醛等質(zhì)量的多聚甲醛，多聚甲醛是聚合度為8～100的低分子量聚甲醛；(2)化學(xué)反應(yīng)將反應(yīng)物在攪拌狀態(tài)下加熱至95～100℃反應(yīng)3～5小時(shí)，加入與酚類化合物摩爾比為0.01～0.22的硼化物，繼續(xù)反應(yīng)0.5～2小時(shí)；上述的硼化物為硼酸或硼酸三甲酯或硼酸三乙酯；(3)制備硼酚醛樹(shù)脂反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)生成物放入真空度為-0.05～-0.09MPa的真空烘箱內(nèi)80～90℃干燥1～9小時(shí)，制備成硼酚醛樹(shù)脂；(4)制備初生纖維將硼酚醛樹(shù)脂放入熔融紡絲裝置內(nèi)紡絲，熔融紡絲的具體方法按照專利號(hào)為3714111的美國(guó)專利所公開(kāi)的制備方法制備成初生纖維；(5)配制固化液取水、酸、醛類化合物、硼化物配制成固化液，水與、酸、醛類化合物、硼化物的摩爾比為1∶0.01～0.19∶0.05～0.3∶0～0.06；上述的醛類化合物為甲醛或乙醛或與甲醛等質(zhì)量的多聚甲醛，硼化物為硼酸或硼酸三甲酯或硼酸三乙酯；上述的酸為鹽酸或硫酸或草酸或磷酸，即用1摩爾鹽酸或1/2摩爾硫酸或1/2摩爾草酸或1/3摩爾磷酸；(6)固化反應(yīng)將初生纖維置于固化浴中，初生纖維質(zhì)量為固化液總質(zhì)量的1％～5％，1～10小時(shí)升溫至70～100℃，恒溫反應(yīng)1～4小時(shí)；(7)洗滌干燥反應(yīng)結(jié)束后，取出纖維，用去離子水沖洗3～5次，自然晾干；(8)熱處理將洗滌干燥后的纖維放入管式爐，氮?dú)饬魉贋?0mL/min，在氮?dú)鈿夥罩校?50～270℃熱處理1～7小時(shí)，制備成硼酚醛纖維。2、按照權(quán)利要求1所述的硼酚醛纖維的制備方法，其特征在于在配料工藝步驟(l)中，其中酚類化合物與醛類化合物、醋酸錳的摩爾比為1:0.60.9:0.0020.004;在化學(xué)反應(yīng)工藝步驟(2)中，其中加入與酚類化合物摩爾比為0.070.16的硼化物；在配制固化液工藝步驟(5)中，其中水與酸、醛類化合物、硼化物的摩爾比為l:0.040.16:0.10.25:0.010.05;在熱處理處理工藝步驟(8)中，在氮?dú)鈿夥罩?，其中?7025(TC熱處理35小時(shí)。3、按照權(quán)利要求1所述的硼酚醛纖維的制備方法，其特征在于在配料工藝步驟(1)中，其中酚類化合物與醛類化合物、醋酸錳的最佳摩爾比為1:0.7:0.0025;在化學(xué)反應(yīng)工藝步驟(2)中，其中加入與酚類化合物摩爾比為O.IO的硼化物；在配制固化液工藝步驟(5)中，其中水與酸、醛類化合物、硼化物的摩爾比為l:0.1:0.2:0.03;在熱處理工藝步驟(8)中，在氮?dú)鈿夥罩校渲性?1(TC熱處理4小時(shí)。全文摘要一種硼酚醛纖維的制備方法，包括配料、化學(xué)反應(yīng)、制備硼酚醛樹(shù)脂、制備初生纖維、配制固化液、固化反應(yīng)、洗滌干燥、熱處理工藝步驟。本發(fā)明在制備熱塑性酚醛樹(shù)脂時(shí)加入硼化物制備成前驅(qū)體原料，經(jīng)熔融紡絲并在含有硼化物的固化液中進(jìn)行固化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)熱處理制備成硼酚醛纖維。本發(fā)明與現(xiàn)有的酚醛纖維制備方法相比，制備方法簡(jiǎn)便，采用本發(fā)明制備的硼酚醛纖維拉伸強(qiáng)度高、殘?zhí)柯矢?，具有?yōu)良的抗氧化和耐燒蝕隔熱性能。本發(fā)明可用于制備硼酚醛纖維。文檔編號(hào)D01F11/08GK101289768SQ20081015004公開(kāi)日2008年10月22日申請(qǐng)日期2008年6月13日優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日發(fā)明者劉春玲,盧燕妮,張文發(fā),洋李,鵬李,殷勇剛,董文生申請(qǐng)人:陜西師范大學(xué)