包含m-POD沉析纤维的纤维纸及其制备方法
包含m-POD沉析纤维的纤维纸及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及包含m-POD沉析纤维的纤维纸，制备所述纤维纸的方法，以及所述纤 维纸的用途，例如，用于制造绝缘材料、结构材料或电子元器件。
【背景技术】
[0002] 由各种高性能合成纤维制备得到的纤维纸可以用于制造绝缘材料、结构材料和电 子元器件等，在电力电子、航空航天和交通等领域得到广泛的应用。其中，用于制造绝缘材 料的纤维纸需要具备良好的耐温性能，以满足机电产品在高温下使用的需要。绝缘材料耐 温等级的提尚，可大大提尚机电广品承受过热和超负荷的能力，可提尚其防护等级、安全性 和可靠性，同时提高效率和功率。目前，市场中广泛用于高温绝缘材料的芳纶纸，其耐温等 级只有200-220°C，在更高温度下寿命较短，并不能适应现有电气技术的发展趋势。
[0003] 芳族聚噁二挫（aromatic polyoxadiazole)是一类耐高温芳杂环高分子，其分子 链中芳香基团和噁二挫环交替排列。芳族聚噁二挫纤维主要包括对位聚苯噁二挫（P_P〇D) 纤维和间位聚苯噁二唑（m-P0D)纤维。二者的热分解温度均可达500°C以上，高于间位芳 纶、芳砜纶等耐高温纤维。另一方面，其在高温下的长期使用过程中，线密度基本不发生变 化，高温下的尺寸稳定性优于目前广泛使用的间位芳纶、聚苯硫醚、芳砜纶等耐高温纤维。
[0004] 然而，现有技术中尚未有适合工业化生产的包含芳族聚噁二唑的纤维纸的制备方 法，以提供耐温性能优良的纤维纸。
【发明内容】
[0005] 在本发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术 人员所通常理解的含义。并且，本文中所涉及的操作步骤均为相应领域内广泛使用的常规 步骤。同时，为了更好地理解本发明，下面提供相关术语的定义和解释。
[0006] 如本文中使用的，"芳族聚噁二唑"为一种聚合物，其具有芳香基团和噁二唑基 团（如式（a)所示）交替排列的分子结构，所述芳香基团包括但不限于：单环芳基，例如： 1，4-亚苯基、1，3-亚苯基；稠环芳基，例如：亚萘基、亚蒽基；联芳基，例如：联苯撑、联萘 撑；二亚苯基醚；二亚苯基乙烯。应当注意的是，芳族聚噁二唑的分子结构中，噁二唑基团 可能被酰肼基团（如式（b)所示）所替代。因此，在本申请中，当提及"芳族聚噁二唑"时， 其不排除分子结构中酰肼基团的存在，例如，本发明的包含如式（c)所示的重复单元的芳 族聚噁二唑，其可能含有如式（b)所示的酰肼基团。
[0007]
[0008] 如本文中使用的，术语"m-P0D"是指间位聚苯噁二挫，其分子链中，如式（c)和式 (d)所示的两种重复单元占全部重复单元的摩尔百分比不小于90%。
[0009]
[0010] 如本文中使用的，术语"P-P0D"是指对位聚苯噁二挫，其分子链中，如式（e)和式 (f)所示的两种重复单元占全部重复单元的摩尔百分比不小于90%。
[0011]
[0012] 如本文中使用的，术语"含有m-POD的溶液"与"m-POD溶液"具有同样的含义，并 可互换使用。
[0013] 如本文中使用的，术语"沉析纤维"又被称为"纤条体"，是指由薄膜状或不规则 纤维状的细小颗粒构成的极其细分的聚合物产物。基本上存在两类沉析纤维：薄膜状沉 析纤维和纤维状或丝状沉析纤维。薄膜状沉析纤维基本上是二维颗粒，所述颗粒具有约 0. l-10mm的长度和0. 1-50 ym的厚度，优选地，其长宽比为50-1000。纤维状或丝状纤条体 一般具有2-3_的长度，10-50 y m的宽度和0. 1-1 y m的厚度。沉析纤维的制备方法包括但 不限于：使聚合物溶液在液体凝固浴中流动，所述液体凝固浴与所述溶液的溶剂相溶或不 相溶。所述溶液在聚合物凝固时遭受强剪切应力和湍流。
[0014] 如本文中使用的，术语"纤维"可与"长丝"互换使用，是指长度与宽度之比高的、 相对柔韧的、宏观上均匀的物体，所述宽度是指垂直于其长度的横截面的宽度。纤维的横截 面可以是任何形状，但通常是近似圆形的。纺丝到卷装线轴上的纤维称为连续纤维。被切 成短长度的纤维称为短切纤维，此过程中纤维的性能不发生变化。被切成甚至更小的长度 的纤维称为短绒。纱线、复丝或丝束包括多根纤维。纱线可被缠结和/或合股。
[0015] 如本文中使用的，术语"纤维纸"是指以天然纤维和/或合成纤维为原料，经抄 造制得的片状材料。所述天然纤维包括但不限于：矿物纤维，例如石棉纤维；植物纤维，例 如棉纤维、木纤维；所述合成纤维包括但不限于：无机纤维，例如碳纤维、金属纤维；有机纤 维，例如粘胶纤维、腈纶纤维、涤纶纤维、芳族聚噁二唑纤维。
[0016] 如本文中使用的，术语"打浆度"也被称为"扣解度"，用于反映打浆程度，以衡量纸 料脱水难易程度。
[0017] 如本文中使用的，术语"沉析剂"是指在沉析纤维的制备中，使聚合物凝固的试剂， 包括但不限于水、硫酸、磷酸和含硫酸盐的水溶液。
[0018] 如本文中使用的，术语"定量"是指已知面积的纸或纸板的质量。
[0019] 如本文中使用的，术语"紧度"指每立方米的纸或纸板的质量，又称表观密度。
[0020] 如本文中使用的，术语"抗张强度"是指在一定测试条件下，单位宽度的纸样所承 受的最大作用力。
[0021] 如本文中使用的，术语"伸长率"是指纸样受张力至断裂时的伸长量与原长之比。
[0022] 如本文中使用的，术语"撕裂度"是指纸样撕裂一定长度所需的力。
[0023] 如本文中使用的，术语"介电强度"是指试样被击穿时，单位厚度承受的最大电 压。
[0024] 如本文中使用的，术语"粘度"可与"黏度"互换使用，是指流体间相互阻滞流动的 性质，是由于流体层之间存在着内部摩擦引起的。在一定温度下，给定流体的剪切应力除 以剪切速度等于常数，此常数称为动态粘度或绝对粘度，通常简称为粘度。因此，本文中术 语"粘度"既用来表示流体间相互阻滞流动的性质，又表示如上定义的用于衡量此性质的参 数。
[0025] 如本文中使用的，术语"表观粘度"是指对于聚合物溶液等非牛顿流体，在一定温 度和一定剪切速度下，在一段时间内粘度变化最小而趋于稳定得到的值。
[0026] 如本文中使用的，术语"特性粘度"可与"特性粘数"或"极限粘数"互换使用，是指 在溶液浓度无限稀释时的比浓粘度或比浓对数粘度，其数值不随浓度而改变，在规定的浓 度及溶剂中，其决定于聚合物的结构及分子量，故可用作聚合物的特征值，常用来反映同类 聚合物分子量的大小。
[0027] 如本文中使用的，术语"发烟硫酸"是指三氧化硫的硫酸溶液，其中三氧化硫的含 量为：例如5-50?1:%、5〇-7〇￥1:%，例如5￥1:%、2〇￥1:%、25￥1:%、4〇￥1:%、5〇￥1:%等。
[0028] 如本文中使用的，术语"肼盐"是指肼与无机酸形成的盐，包括但不限于硫酸肼、氯 化肼、硝酸肼。
[0029] 如本文中使用的，术语"分散性"是指纤维在水等分散介质中均匀分散为单根纤维 而不发生团聚，并悬浮于分散介质中而不沉淀的性能。评价分散性一般可利用适当的透明 容器对纤维悬浮液进行观察和/或拍照，直接了解纤维的分布和絮聚现象；或者使用市售 仪器，例如图形识别设备及软件进行检测；也可以通过对纤维制品，例如纤维纸页的匀度、 纤维分布等进行检测以评价分散性。
[0030] 纤维的分散性用一定质量纤维中未分散的纤维根数表示，例如100g纤维中未分 散的根数。此数值越小，说明纤维的分散性越好。
[0031] 如本文中使用的，术语"细度"是纤维的尺寸形态之一，表示纤维的粗细程度。
[0032] 如本文中使用的，术语"疵点"是指纤维上呈现的削弱其质量性能和/或影响其外 观的缺陷，包括僵丝、并丝、硬丝、注头丝、未牵伸丝、胶块、硬板丝、粗纤维等异状纤维。疵点 的多少用疵点含量表示，即一定质量纤维所含的疵点的质量。
[0033] 如本文中使用的，术语"封端剂"是指通过与聚合物端基进行反应而使聚合终止的 物质。在芳族聚噁二唑的合成中，所述封端剂包括但不限于带有单羧基或单胺基的脂肪族 和芳香族化合物，例如乙酸、丙酸、苯甲酸、正丁胺、苯胺等。
[0034]如本文中使用的，术语"颗粒"是指以离散颗粒、丸粒、珠粒或团粒存在为特征的物 质状态，而不管其大小、形状或形态如何。
[0035] 如本文中使用的，术语"15-50ym颗粒"是指尺寸（即颗粒的最长维度中的直 径）为15-50 ym的颗粒，例如尺寸为15-20 ym的颗粒、尺寸为20-30 ym的颗粒、尺寸为 30-40 y m的颗粒、尺寸为40-50 y m的颗粒。
[0036] 如本文中使用的，术语"环化度"是指芳族聚噁二唑中噁二唑基团的摩尔量与噁二 唑和酰肼两种基团总摩尔量的比值。
[0037] 如本文中使用的，术语"断裂比强度"是指拉伸试验中，纤维单位线密度（未拉伸 前）的断裂强度。
[0038] 如本文中使用的，术语"wt % "是指质量百分数。
[0039] 如本文中使用的，术语"约"应该被本领域技术人员理解，并将随其所用之处的上 下文而有一定程度的变化。如果根据术语应用的上下文，对于本领域技术人员而言，其使用 不是清楚的，那么"约"的意思是不超过所述数值或范围的正负10%。
[0040] 如本文中使用的，术语"绝缘材料"是指电工绝缘材料，又称电介质，即使带电体 与其他部分隔离的材料；可分为气体、液体、固体三大类，其中，固体绝缘材料包括但不限于 绝缘漆、绝缘胶、绝缘纸、绝缘纤维及绝缘浸渍纤维制品、漆布漆管、电工用薄膜、粘带等。
[0041] 如本文中使用的，术语"绝缘纸"是指用作绝缘材料的片状制品，其由天然纤维和 /或合成纤维抄造得到。
[0042] 如本文中使用的，术语"复合绝缘材料"与"绝缘复合材料"具有相同的含义，并可 互换使用，均是指由两种或两种以上不同性质的材料组成的绝缘材料，包括但不限于复合 绝缘纸和层压绝缘制品。
[0043] 如本文中使用的，术语"复合绝缘纸"是指由绝缘纸与其他材料，例如薄膜等经叠 合、胶黏而得到的绝缘制品，所述薄膜包括但不限于聚酯薄膜和聚酰亚胺薄膜。
[0044] 如本文中使用的，术语"层压绝缘制品"是指由两层或更多层基材经叠合、热压结 合而成的具有层状结构的绝缘制品。所述基材包括但不限于纤维、布和纤维纸；优选地，所 述基材浸有胶黏剂，所述胶黏剂包括但不限于各种热固性树脂，例如酚醛树脂、环氧树脂、 聚酰亚胺树脂等。所述层压绝缘制品可以是板、管、棒或其他形状，也可加工成各种绝缘和 结构零部件。
[0045] 如本文中使用的，术语"结构材料"是指以力学性能为基础，用以制造受力构件所 用的材料，同时，对其物理或化学性能也有一定要求，如光泽、热导率、抗辐照、抗腐蚀、抗氧 化等。
[0046] 如本文中使用的，术语"夹层结构材料"是一种具有夹层结构的材料，通常由两侧 的板材夹以中间的芯层构成，包括但不限于泡沫夹层结构、波板夹层结构和蜂窝夹层结构。 [0047] 如本文中使用的，术语"蜂窝夹层结构"是指芯层为蜂窝材料的夹层结构材料，所 述蜂窝材料包括但不限于铝蜂窝、玻璃钢蜂窝和纤维纸蜂窝。
[0048] 如本文中使用的，术语"电子元器件"是指电子元件和电小型的机器、仪器的组成 部分，其本身常由若干零件构成，可以在同类产品中通用，包括但不限于电阻、电容器、电位 器、电子管、电子变压器、继电器、印刷电路板、集成电路等。
[0049] 如本文中使用的，术语"印刷电路板"是电子元器件的一种，其以覆铜箔层压板 (覆铜板）为基本材料，在其上印制或蚀刻导电引线，和/或安装其他电子元器件。所述覆 铜板是以增强材料浸以树脂，一面或双面覆以铜箔并经热压而制成的一种板状 材料。所述 增强材料包括但不限于纤维布和纤维纸。
[0050] 为克服现有纤维纸存在的耐温性能差的缺陷，本发明提供了一种以m-POD沉析纤 维为原料制备纤维纸的方法，以及根据上述方法得到的纤维纸。
[0051] 在一个方面，本发明提供了一种纤维纸，其包含短切纤维和m-POD沉析纤维；或由 短切纤维和m-POD沉析纤维制得；
[0052] 优选地，所述m-POD沉析纤维和所述短切纤维的质量比为30-70 :30-70 ;
[0053] 优选地，所述m-POD沉析纤维具备以下特征中至少之一：
[0054] (a)所述m-POD沉析纤维的比表面积为2-100m2/g ;
[0055] (b)所述m-POD沉析纤维的打浆度为25-100° SR，优选为50-80° SR ;
[0056] 优选地，所述m-POD沉析纤维的长度为0. l-7mm，长宽比为50-1000 ;
[0057] 优选地，所述m-POD沉析纤维的厚度为3-30 y m，更优选为3-15 y m。
[0058] 在一个优选的实施方案中，所述纤维纸包含短切纤维和m-P0D沉析纤维；优选地， 所述m-P0D沉析纤维与所述短切纤维的质量比为30-70 :30-70,例如30-60:40-70、40-65 : 35-60、50-70:30-50，例如 30:70、35:65、40:60、50:50、60:40、65:35、70:30。
[0059] 在一个优选的实施方案中，所述m-P0D沉析纤维的比表面积为18_40m2/g，例如 18-20m 2/g、20-30m2/g、30-40m2/g ;
[0060] 在一个优选的实施方案中，所述m-P0D沉析纤维的打浆度为50-80° SR，例如 50-60° SR、60-80° SR、65-75° SR、70-80° SR。
[0061] 在一个优选的实施方案中，所述m-P0D沉析纤维的长度为0. l-2mm，长宽比为 50-1000,厚度为 6-15 ym。
[0062] 在如上所述的纤维纸中，优选地，所述m-P0D沉析纤维由m-P0D聚合物制得，所 述 m-P0D 聚合物在 25 °C 下的特性粘度为 1. 0-5. 0dL/g，例如 1. 0-2. 0dL/g、1. 0-3. 0dL/g、 4. 0-5. 0dL/g、2. 5-5. 0dL/g ;优选为 1. 0-2. 0dL/g，更优选为 1. 5-1. 8dL/g。
[0063] 在如上所述的纤维纸中，优选地，所述m-P0D聚合物由包含以下步骤的方法制得：
[0064] (1)组合发烟硫酸、间苯二甲酸和肼盐以形成反应混合物，其中，肼盐的加入量为 全部待加入肼盐摩尔量的 30-85%，例如 30-75%、30-70%、30-50%、35-85%、35-50%、 35.5-60 %,37.5-70 %,40-85 %,40-70 %,40-50 %,50-80 %,50-70 %,50-60 %,70-80%； 发烟硫酸的加入量为全部待加入发烟硫酸摩尔量的30-95%，例如30-87. 5%、30-70%、 30-50 %,30-36. 8 %,36. 8-87. 5 %,40-95 %,40-50 %,50-90 %,50-70 %,60-70%, 70-90%、80-95% ;反应 1-3 小时，例如 1-1. 5 小时、1-2 小时、1. 5-2 小时、2-2. 5 小时、2-3 小时、2. 5-3小时；
[0065] (2)加入剩余的肼盐和发烟硫酸，反应1-5小时，例如1-2小时、1-3小时、1-4小 时、2-3小时、2-4小时、3-4小时、3-5小时、4-5小时；
[0066] 其中，所述间苯二甲酸、肼盐和发烟硫酸的总的摩尔比为1 :0. 4-1. 5 :8_20,例如 1:0. 4-1:8-10、1:0. 8-1. 5:8-19、1:1-1. 5:10-15、1:0. 5-1:15-20,1:0. 8-1. 3:8-19。
[0067] 在一个优选的实施方案中，所述步骤（1)的反应温度为70_120°C，例如70_80°C、 80-90°C>90-100°C> 100-110°CUl〇-120°C ；
[0068] 在一个优选的实施方案中，所述步骤⑵的反应温度为100-160 °C，例如 100-110°C、110-120°c、120-130°c、130-140°C、140-150°c、150-160°c;
[0069] 在一个优选的实施方案中，所述肼盐选自硫酸肼和氯化肼；优选地，所述肼盐为硫 酸肼；
[0070] 在一个优选的实施方案中，所述发烟硫酸中三氧化硫的含量为5_50wt%，例如 5-10wt%,10-20wt%,20-30wt%,3〇-40wt%,4〇-50wt%；
[0071] 在一个优选的实施方案中，所述步骤（1)和所述步骤（2)在搅拌下进行。
[0072]在如上所述的纤维纸中，优选地，所述m-P0D沉析纤维由包含以下步骤的方法制 得：
[0073] i)将含有m-POD聚合物的溶液与沉析剂混合，在剪切作用下形成沉析纤维；优选 地，所述剪切作用通过搅拌实现；
[0074] 优选地，所述方法还包含以下步骤：
[0075] ii)将沉析纤维和沉析剂进行分离；
[0076] iii)对经过分离的沉析纤维进行洗涤。
[0077] 优选地，所述含有m-POD聚合物的溶液由如上述定义的包含步骤（1)和（2)的方 法制得。
[0078] 在一个优选的实施方案中，所述沉析剂选自水、3_98wt %硫酸、3_98wt %磷酸、含 硫酸盐的水溶液，例如l_16wt %硫酸钠水溶液、l_5wt %硫酸钾水溶液。
[0079] 在一个优选的实施方案中，所述沉析剂的温度为20-70°C，优选为30-60°C。
[0080] 在一个优选的实施方案中，所述含有m-POD的聚合物溶液与沉析剂的流速为 0-10m/s，优选为5-8m/s ;优选地，所述含有m-POD的聚合物溶液与沉析剂的流速相同。
[0081] 在一个优选的实施方案中，所述沉析剂与所述含有m-P0D的聚合物溶液的质量比 为 1-50 :1，优选为 20-50 :1。
[0082] 在如上所述的纤维纸中，优选地，所述短切纤维选自聚酰胺短切纤维、芳族聚噁二 唑短切纤维、聚对苯撑苯并二噁唑短切纤维和聚酰亚胺短切纤维；
[0083] 优选地，所述聚酰胺为芳族聚酰胺；
[0084] 优选地，所述芳族聚酰胺选自聚间苯二甲酰间苯二胺和聚对苯二甲酰对苯二胺；
[0085] 优选地，所述芳族聚噁二唑为p-POD ;
[0086] 优选地，所述短切纤维的长度为2_20mm ;
[0087] 更优选地，所述短切纤维的长度为2-8mm ;
[0088] 优选地，所述短切纤维的细度为0? 1-5. 0D。
[0089] 在如上所述的纤维纸中，优选地，所述p-P0D短切纤维具备以下特征中至少之一：
[0090] (a)所述p-P0D短切纤维的断裂比强度大于2. 50cN/dtex，例如大于2. 60cN/dtex、 大于 3. 00cN/dtex、大于 3. 30cN/dtex 或大于 3. 60cN/dtex ;
[0091] (b)所述p-P0D短切纤维的起始分解温度高于400 °C，例如高于450 °C、高于 470°C、高于 500°C、高于 510°C、高于 515°C ;
[0092] (c)所述p-P0D短切纤维的环化度大于80%，例如大于82 %、大于85 %、大于 88%、大于90%、大于92%、大于95%、大于97%、大于98%、大于99%;
[0093] (d)所述p-P0D短切纤维的分散性小于10根/100g，例如小于9根/100g、小于8 根/l〇〇g、小于7根/l〇〇g、小于6根/100g、小于5根/100g、小于4根/100g或小于3根 /l〇〇g;
[0094] 和
[0095] (e)所述p-P0D短切纤维的疵点含量小于5mg/100g，例如小于4mg/100g、小于 3mg/100g、小于 2mg/100g、小于 lmg/100g。
[0096] 在一个优选的实施方案中，所述p-P0D短切纤维的起始分解温度高于500°C，且环 化度大于90%。
[0097]在一个优选的实施方案中，所述p-P0D短切纤维的断裂比强度大于3. 30cN/dtex， 且分散性小于10根/l〇〇g。
[0098] 在一个优选的实施方案中，所述P-P0D短切纤维的断裂比强度大于3. 30cN/dtex， 且疵点含量小于5mg/100g。
[0099] 在如上所述的纤维纸中，优选地，所述p-POD短切纤维由具备以下特征中至少之 一的含有P-P0D聚合物的溶液制得：
[0100] (a)所述溶液包含P-P0D聚合物和发烟硫酸，所述溶液中，P-P0D聚合物的特性 粘度不小于1. 70dL/g，例如不小于1. 73dL/g，不小于1. 95dL/g，不小于2. 02dL/g，不小于 2. lldL/g ;并且，所述溶液在温度为100-160°C的条件下，表观粘度为50-120Pa ? S，例如 50_80Pa .SjO-UOPa .SJO-UOPa .SdOO-llOPa ?S、110_120Pa .S ;优选地，所述表观粘度 为 70-120Pa ? S，例如 70-80Pa ?S、80-90Pa ? S、90-100Pa ? S、100-110Pa ?S、110-120Pa *S ;
[0101] (b)所述溶液不含封端剂，例如，所述溶液不含苯甲酸或苯胺；例如，所述溶液不 含苯甲酸；和
[0102] (c)所述溶液中，15-50 ym颗粒的含量低于100个/mL，例如低于90个/mL、低于 80个/mL、低于70个/mL、低于60个/mL、低于50个/mL、低于40个/mL、低于30个/mL、低 于20个/mL、低于10个/mL。
[0103] 在一个优选的实施方案中，所述溶液包含p-POD聚合物和发烟硫酸，所述溶液中， P-P0D聚合物的特性粘度不小于1. 70dL/g，所述溶液在温度为100-160°C的条件下，表观粘 度为 70-120Pa *S，例如 70-80Pa ?S、80-90Pa .S、90-100Pa ?S、100-110Pa ?S、110-120Pa .S， 例如 72Pa ? S、82Pa ? S、88Pa ? S、92Pa ? S、113Pa ? S。
[0104] 在一个优选的实施方案中，所述溶液包含p-POD聚合物和发烟硫酸，并且所述溶 液不含苯甲酸。
[0105] 在一个优选的实施方案中，所述溶液包含P-P0D聚合物和发烟硫酸，其中， 15-50 y m颗粒的含量低于30个/mL。
[0106] 在如上所述的纤维纸中，优选地，所述含有p-P0D聚合物的溶液由包含以下步骤 的方法制得：
[0107] (1)组合发烟硫酸、对苯二甲酸和肼盐以形成反应混合物，其中，肼盐的加入量为 全部待加入肼盐摩尔量的 30-85%，例如 30-75%、30-70%、30-50%、35-85%、35-50%、 35. 5-60%,37. 5-70%,40-85%, 40-70%,40-50%,50-80%,50-70%,50-60%,70-80% ； 发烟硫酸的加入量为全部待加入发烟硫酸摩尔量的30-95%，例如30-87. 5%、30-70%、 30-50 %,30-36. 8 %,36. 8-87. 5 %,40-95 %,40-50 %,50-9 0 %,50-70 %,60-70%, 70-90%、80-95% ;反应 1-3 小时，例如 1-1. 5 小时、1-2 小时、1. 5-2 小时、2-2. 5 小时、2-3 小时、2. 5-3小时；
[0108] (2)加入剩余的肼盐和发烟硫酸，反应1-5小时，例如1-2小时、1-3小时、1-4小 时、2-3小时、2-4小时、3-4小时、3-5小时、4-5小时；
[0109] 其中，所述对苯二甲酸、肼盐和发烟硫酸的总的摩尔比为1 :0. 4-1.5 :8-20,例如 1:0. 4-1:8-10、1:0. 8-1. 5:8-19、1:1-1. 5:10-15、1:0. 5-1:15-20,1:0. 8-1. 3:8-19。
[0110] 在一个优选的实施方案中，所述步骤（1)的反应温度为70-120°C，例如70-80°C、 80-90°C>90-100°C> 100-110°CUl〇-120°C ；
[0111] 在一个优选的实施方案中，所述步骤⑵的反应温度为100-160 °C，例如 100-110°C、110-120°c、120-130°c、130-140°C、140-150°c、150-160°c ;
[0112] 在一个优选的实施方案中，所述肼盐选自硫酸肼和氯化肼；优选地，所述肼盐为硫 酸肼；
[0113]在一个优选的实施方案中，所述发烟硫酸中三氧化硫的含量为5_50wt %，例如 5-10wt%,10-20wt%,20-30wt%,3〇-40wt%,4〇-50wt%；
[0114] 在一个优选的实施方案中，所述步骤（1)和所述步骤（2)在搅拌下进行。
[0115] 在如上所述的纤维纸中，优选地，所述p-POD短切纤维由包括以下步骤的方法制 得：
[0116] (I'）将如上所述的含有p-POD聚合物的溶液制成p-POD纤维；
[0117] (II'）将步骤（I'）得到的p-POD纤维切断得到p-POD短切纤维。
[0118] 在一个更为优选的实施方案中，所述步骤（I'）包括：
[0119] (I' a)将含有p-POD聚合物的溶液从喷丝头的孔喷出形成原液细流；
[0120] (I' b)使原液细流凝固成初生纤维；
[0121] (I' c)对初生纤维进行卷装或后处理，例如水洗、干燥、拉伸等。
[0122] 进一步优选地，所述步骤（I ' a)还包括对含有p-POD聚合物的溶液进行过滤，所述 过滤可以通过本领域技术人员已知的方法进行。
[0123] 如上所述的纤维纸，优选地，其由包含以下步骤的方法制得：
[0124] (I)将短切纤维和m-POD沉析纤维进行打浆、除杂、分散，制成水浆；
[0125] (II)利用水浆进行抄造，得到湿纸页，对湿纸页进行压榨和干燥；
[0126] (III)对干燥后的纸页进行热轧；
[0127] (IV)对热轧后的纸页进行压光；
[0128] 在一个优选的实施方案中，所述m-POD沉析纤维选自如上述定义的m-POD沉析纤 维；
[0129] 在一个更为优选的实施方案中，所述短切纤维选自如上述定义的p-P0D短切纤 维；
[0130] 在以上优选的实施方案中，优选地，所述步骤（I)中，所述m-P0D沉析纤维和所述 短切纤维的质量比为30-70:30-70;
[0131] 优选地，所述步骤（I)中，水浆的纤维总浓度为0. 001-0. lwt %;
[0132] 优选地，所述步骤（I)中还包括加入分散剂的步骤；
[0133] 优选地，所述分散剂在水浆中的浓度为0_2wt% ;
[0134] 优选地，所述分散剂选自表面活性剂、水溶性高分子化合物、酸、无机盐中的一种 或多种；
[0135] 优选地，所述表面活性剂选自季铵盐、脂肪酸盐和磺酸盐；
[0136] 优选地，所述水溶性高分子化合物选自聚氧化乙烯、聚丙烯酸或其共聚物、聚乙烯 醇或其衍生物类和天然高分子衍生物类；
[0137] 优选地，所述酸选自盐酸、硫酸和硝酸；
[0138] 优选地，所述无机盐选自硫酸钠、硫代硫酸钠和磷酸钠；
[0139] 优选地，所述步骤（II)采用湿法抄造；
[0140]优选地，所述步骤（II)使用斜网成型器或圆网成型器进行抄造，优选地，使用圆 网成形器进行抄造；
[0141] 优选地，所述步骤（III)中，采用双温双压区工艺进行热轧。在一个优选的实施方 案中，第一组控制热轧线压力0-100kg/cm，乳辊表面温度为240-320°C，乳速为l_30m/min， 辊压压力20-400kg/cm;第二组控制热轧线压力30-200kg/cm，轧辊表面温度为180-240°C， 乳速为 l_30m/min，棍压压力 20_400kg/cm。
[0142] 在另一方面，本发明提供了一种制备纤维纸的方法，其特征在于使用如上定义的 m-POD沉析纤维；更优选地，还使用如上定义的p-POD短切纤维；
[0143] 优选地，所述方法包含以下步骤：
[0144] (I)将短切纤维和m-POD沉析纤维进行打浆、除杂、分散，制成水浆；
[0145] (II)利用水浆进行抄造，得到湿纸页，对湿纸页进行压榨和干燥；
[0146] (III)对干燥后的纸页进行热轧；
[0147] (IV)对热轧后的纸页进行压光；
[0148] 优选地，所述步骤（I)中，所述m-P0D沉析纤维和所述短切纤维的质量比为30-70: 30-70；
[0149] 优选地，所述步骤（I)中，水浆的纤维总浓度为0. 001-0. lwt%;
[0150] 优选地，所述步骤（I)中还包括加入分散剂的步骤；
[0151] 优选地，所述分散剂在水衆中的浓度为〇_2wt%;
[0152] 优选地，所述分散剂选自表面活性剂、水溶性高分子化合物、酸、无机盐中的一种 或多种；
[0153] 优选地，所述表面活性剂选自季铵盐、脂肪酸盐和磺酸盐；
[0154] 优选地，所述水溶性高分子化合物选自聚氧化乙烯、聚丙烯酸或其共聚物、聚乙烯 醇或其衍生物类和天然高分子衍生物类；
[0155] 优选地，所述酸选自盐酸、硫酸和硝酸；
[0156] 优选地，所述无机盐选自硫酸钠、硫代硫酸钠和磷酸钠；
[0157] 优选地，所述步骤（II)采用湿法抄造；
[0158] 优选地，所述步骤（II)使用斜网成型器或圆网成型器进行抄造，优选地，使用圆 网成形器进行抄造；
[0159] 优选地，所述步骤（III)中，采用双温双压区工艺进行热轧。在一个优选的实施方 案中，第一组控制热轧线压力0-100kg/cm，乳辊表面温度为240-320°C，乳速为l_30m/min， 辊压压力20-400Kg/cm;第二组控制热轧线压力30-200kg/cm，轧辊表面温度为180-240°C， 乳速为 l_30m/min，棍压压力 20_400kg/cm。
[0160] 在一个方面，本发明提供了如上所述的纤维纸用作绝缘纸的用途。本发明的纤维 纸可用于电气设备的绝缘，例如用于导线包纸、层绝缘、相绝缘、静电环、撑条和垫块等。
[0161] 另一方面，本发明提供了如上所述的纤维纸用于制备制品的用途。
[0162] 优选地，所述制品选自绝缘材料、结构材料和电子元器件。
[0163] 在一个优选的实施方案中，所述绝缘材料为复合绝缘材料，例如复合绝缘纸和层 压绝缘制品。例如，如上所述的纤维纸可与例如聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜等经叠合、胶粘得 到复合绝缘纸；或经浸渍胶黏剂、叠合、热压得到层压绝缘制品。
[0164] 在一个优选的实施方案中，所述结构材料为夹层结构材料，例如蜂窝夹层结构。例 如，如上所述的纤维纸可用于组成蜂窝夹层结构的面板和/或蜂窝芯。
[0165] 在一个优选的实施方案中，所述电子元器件为印刷电路板。例如，所述纤维纸浸渍 树脂（例如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚四氟乙烯树脂），烘干，制成半固化片；根据需要的 厚度，将一层或多层半固化片通过加温加压和铜片复合在一起，制成覆铜板，将覆铜板根据 不同需要制成各种印刷电路板。
[0166] 再一方面，本发明提供了一种制品，其包含一层或多层如上所述的纤维纸；
[0167] 优选地，所述制品选自绝缘材料、结构材料和电子元器件；
[0168] 在一个优选的实施方案中，所述绝缘材料为复合绝缘材料，例如复合绝缘纸和层 压绝缘制品。例如，如上所述的纤维纸可与例如聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜等经叠合、胶粘得 到复合绝缘纸；或经浸渍胶黏剂、叠合、热压得到层压绝缘制品。
[0169] 在一个优选的实施方案中，所述结构材料为夹层结构材料，例如蜂窝夹层结构。例 如，所述蜂窝夹层结构的面板和/或蜂窝芯包含一层或多层如上所述的纤维纸。
[0170] 在一个优选的实施方案中，所述电子元器件为印刷电路板。例如，所述纤维纸浸渍 树脂（例如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚四氟乙烯树脂），烘干，制成半固化片；根据需要的 厚度，将一层或多层半固化片通过加温加压和铜片复合在一起，制成覆铜板，将覆铜板根据 不同需要制成各种印刷电路板。
[0171] 本发明的有益效果
[0172] 本发明提供的含有m-POD沉析纤维的纤维纸，具有以下有益效果：
[0173] (1)本发明的含有m-POD沉析纤维的纤维纸，具有良好的均匀性、机械强度、电绝 缘性以及耐热性能，可以满足高温度、高精度、高湿度、轻量化等严格工作条件下的产品要 求。
[0174] (2)在优选的实施方案中，本发明的纤维纸由m-POD沉析纤维和p-POD短切纤维制 成，产品具有十分优良的均匀性、介电强度和机械强度。
[0175] (3)在更为优选的实施方案中，本发明的纤维纸由m-POD沉析纤维和具备优良性 能（例如力学性能、分散性、纯净度和/或热稳定性）的P-P0D短切纤维制成，产品的长期 使用温度可达240°C，在此温度下的电气热老化寿命和机械热老化寿命均大于22年。同时， 产品具有十分优良的均匀性、介电强度和机械强度。
[0176] 本发明的纤维纸用作绝缘材料，能显著地提高产品的高温绝缘等级，可以在C级 以上场合长期使用，也可用于制备复合绝缘材料，还可以加工成高性能蜂窝夹层结构和印 刷电路板材料，广泛用于电子电气、交通、军工和航空航天等领域。
【附图说明】
[0177] 图1为本发明的纤维纸的生产工艺流程图。 具体实施方案
[0178] 下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会 理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体 条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为 可以通过市购获得的常规产品。
[0179] m-POD聚合物及其沉析纤维的制各
[0180] 1. m-POD聚合物的合成
[0181] (1)主要原料：
[0182] 发烟硫酸（三氧化硫含量为5_50wt% )、间苯二甲酸（IPA)、硫酸肼（HS)。
[0183] (2)聚合设备：
[0184] 反应釜：带程控升温程序，加热方式为油加热、电加热或蒸汽加热，带大功率力矩 搅拌器（功率：10-30KV，可调转数：60-120rpm)，带在线粘度计（量程0-300000Pa ? S)，带 三氧化硫尾气吸收装置。
[0185] (3)聚合实施例
[0186] 以下实施例中的投料量均按照摩尔当量（即份数）计算，发烟硫酸的摩尔当量以 三氧化硫的 摩尔当量计算。
[0187] m-POD聚合实施例1
[0188] 步骤（1):将5份发烟硫酸通过计量装置加入反应釜，再将1份IPA和0.5份HS混 合均匀后一起加入反应釜，搅拌均匀后，程序升温至l〇〇°C，搅拌转数为lOOrpm，在100°C下 反应2小时。
[0189] 步骤（2):开启尾气吸收装置，同时加入3份发烟硫酸及0.3份HS继续反应，程序 升温至120°C。在120°C下反应2小时，停止搅拌。反应结束后，通过反应釜自带的尾气处 理装置将未反应的三氧化硫除去。
[0190] m-P0D聚合实施例2
[0191] 反应原料为IPA、HS和发烟硫酸，按照表1中的投料量进行，反应时间、反应温度和 搅拌转数与实施例1相同。
[0192] 2?特性粘度的测量
[0193] 将聚合物溶液滴入水中凝固沉淀，将得到的聚合物过滤，用大量水多次冲洗至中 性，在100°C下烘干至恒重。
[0194] 将纯化后的聚合物0. lg溶解于20mL浓硫酸中，25°C下使用乌氏粘度计测量其特 性粘度。聚合实施例1和2得到的m-P0D的特性粘度分别为1. 66dL/g和1. 8dL/g。
[0195] 表1 m-P0D聚合实施例1-2中反应物的投料量
[0196]
[0197] 3. m-P0D沉析纤维制备例
[0198] 原料：聚合实施例1和2制得的m-P0D溶液
[0199] 设备：CN201020010015. 3中公开的密闭式合成纤维纸浆沉析机
[0200] m-P0D沉析纤维制备例1
[0201]配制温度为30°C，浓度为60wt %的硫酸作为沉析剂。使聚合实施例1得到的m-P0D 溶液和沉析剂进入沉析机中，二者流速均为lOm/s，流量比为20 :1，沉析机转速lOOOOrpm。 沉析纤维从沉析机流出后进入储存罐，停留2小时。用带轧辊的压力分离设备对沉析纤维 进行初步分离和挤压处理，沉析剂回收处理。经过初步分离和挤压处理的沉析纤维用多次 逆流的洗涤方式洗涤至中性，得到沉析纤维1。
[0202] m-POD沉析纤维制备例2
[0203]配制温度为60°C，浓度为25wt %的硫酸作为沉析剂。使聚合实施例2得到的m-POD 溶液及沉析剂进入沉析机中，流速为5m/s，流量比为50 :1，沉析机转速lOOOOrpm。沉析纤 维从沉析机流出后进入储存罐，停留5小时。用带轧辊的压力分离设备对沉析纤维进行初 步分离和挤压处理，沉析剂回收处理。经过初步分离和挤压处理的沉析纤维用多次逆流的 洗涤方式洗涤至中性，得到沉析纤维2。
[0204] 4.沉析纤维的测试：
[0205] 按照仪器说明书记载的使用方法，对m-POD沉析纤维进行以下测试：
[0206] (1)使用氮吸附表面积测试仪（V-Sorb 2800P，金埃谱）测定m-POD沉析纤维的比 表面积。
[0207] (2)使用肖氏打浆度仪（HK，恒科仪器）测定m-P0D沉析纤维的打浆度。
[0208](3)使用Q600热分析仪（美国TA公司），在N2中测试间位P0D沉析纤维的起始 分解温度和玻璃化转变温度。
[0209] 使用同样的测试方法对市售芳纶沉析纤维（深圳市灿森科技有限公司）进行测 试。
[0210] 表2 m-P0D沉析纤维和芳纶沉析纤维参数对比
[0211]
[0212] 从表2可以看出，本发明的m-P0D沉析纤维具有高于芳纶沉析纤维的玻璃化转 变温度和起始分解温度，说明m-P0D沉析纤维具有更优良的耐高温性能。此外，本发明的 m-P0D沉析纤维具有更高的比表面积和打浆度，非常适合于纤维纸的抄造。
[0213] d-POD聚合物及其短切纤维的制各
[0214] 1. p-P0D聚合物的合成
[0215] (1)主要原料：
[0216] 发烟硫酸（三氧化硫含量为5_50wt % )、对苯二甲酸（PTA)、硫酸肼（HS)。
[0217] (2)聚合设备：
[0218] 反应釜：带程控升温程序，加热方式为油加热、电加热或蒸汽加热，带大功率力矩 搅拌器（功率：10-30KV，可调转数：60-120rpm)，带在线粘度计（量程0-300000Pa ? S)，带 三氧化硫尾气吸收装置。
[0219] (3)聚合实施例
[0220] p-POD聚合实施例1
[0221] 步骤（1):将7份发烟硫酸通过计量装置加入反应釜，再将1份PTA和0. 7份HS混 合均匀后一起加入反应釜，搅拌均匀后，程序升温至l〇〇°C，搅拌转数为lOOrpm，在100°C下 反应2小时。
[0222] 步骤（2):开启尾气吸收装置，同时加入3份发烟硫酸及0.3份HS继续反应，程序 升温至120°C。在120°C下反应2小时，停止搅拌，此时测得表观粘度为113Pa ? S。使用乌 氏粘度计检测聚合物的最终特性粘度的结果为2. lldL/g。反应结束后，通过反应釜自带的 尾气处理装置将未反应的三氧化硫除去。
[0223] p-POD聚合实施例2-4
[0224] 反应原料为PTA、HS和发烟硫酸，按照表3中的投料量进行，反应时间、反应温度和 搅拌转数与实施例3相同。
[0225] 表3 p-POD聚合实施例1-4中反应物的投料量
[0226]
[0227] 2?粘度测量
[0228] 表观粘度：
[0229] 反应结束后，聚合物溶液的最终表观粘度通过在线粘度计测量，结果如表4所示。
[0230] 特性粘度：
[0231] 将p-POD聚合物溶液滴入水中凝固沉淀，将得到的聚合物过滤，用大量水多次冲 洗至中性，在l〇〇°C下烘干至恒重。将纯化后的聚合物0. lg溶解于20mL浓硫酸中，25°C下 使用乌氏粘度计测量其特性粘度，结果如表4所示。
[0232] 表4 p-POD聚合实施例1-4的粘度测量结果
[0233]
[0234] 3.苯甲酸含量检测：
[0235] 将p-POD聚合实施例1-4得到的p-POD溶液分别滴入水中，聚合物开始析出，使 用大量水冲洗至聚合物呈中性。将聚合物溶于98%浓硫酸中，使用紫外线分光光度计测 定225nm处的吸光值，与标准样品进行对比，计算出苯甲酸的含量。结果表明，各实施例中 P-P0D溶液均不含苯甲酸。
[0236] 4.颗粒含量检测：
[0237] 对p-POD聚合实施例4得到的p-POD溶液进行过滤，使用ZL-B油质颗粒检测仪对 溶液中的颗粒杂质进行检测，溶液中15-50 ym颗粒的含量为22个/mL，颗粒杂质的含量较 低。
[0238] 5. p-POD短切纤维的制备
[0239] (1)原料：经过过滤的p-POD聚合实施例1-4得到的p-POD溶液
[0240] (2)纺丝实施例：
[0241] 纺丝实施例1:
[0242] 由p-POD聚合实施例1制得的p-POD溶液经脱泡后，通过齿轮泵（输送压力约 0. 5MPa)输送至纺丝箱体，经分配管和计量装置进入纺丝组件，经过喷丝头形成原液细流， 喷出速度为20米/分钟，喷丝头孔数为10000孔，喷丝头孔径为0. 1mm。
[0243]原液细流进入硫酸凝固浴中（硫酸含量50wt %，50°C )，凝固浴的流量为20立方 米/小时。初生丝束随后进入牵伸辊中进行4倍拉伸。纤维经过水洗和120°C烘干至中性。
[0244] 纺丝实施例2-4与纺丝实施例1的步骤和条件相同，原料分别为p-POD聚合实施 例2-4得到的p-POD溶液。
[0245] 纤维的细度用YG002C纤维细度分析仪（上海精密科学仪器有限公司）测量。由 上述各纺丝实施例得到的P-P0D纤维的细度为0. 1-5. 0D。
[0246] 分别对纺丝实施例1-4制得的p-POD纤维进行切断：使纤维以80米/分钟的速度 进入纤维切断机，切成长度为2-20mm的短切纤维，得到p-POD短切纤维1-4。
[0247] 6.纤维性能检测
[0248] (1)使用全自动纤维强力检测仪（电子万能试验机强力机3360系列，美国英斯特 朗（Instron))检测纤维的断裂比强度。
[0249] (2)使用拍照观察的方法检测纤维的分散性，纤维疵点含量依据国标GB/T 14339-2008,采用YG041原棉杂质分析机测试。
[0250] (3)热稳定性测试：采用美国TA公司Q600热分析仪，氮气气氛，温度范围为 50°C _800°C，升温速率为 10°C /min。
[0251] (4)环化度测定：将纤维磨制成粉末后，采用TGA分析法，测定试样在200-400°C下 的脱水失重，按照以下公式计算出环化率（⑶）：
，式中：Wh2〇S 聚合物在200-400 °C下的失重。
[0252] 表5 p-POD纤维的性能检测结果
[0253]
[0254] 从表5可以看出，由纺丝实施例1-4得到的p-POD纤维，断裂比强度大于3. 30CN/ dtex，分散性小于10根/100g，疵点含量小于5mg/100g，具有良好的力学性能、分散性和纯 净度。
[0255] 表6p-POD纤维的性能检测结果
[0256]
[0257] 从表6可以看出，由纺丝实施例1和4得到的p-POD纤维的起始分解温度在500°C 以上，环化度高于90 %，且断裂比强度大于3. 30 CN/dtex，具有良好的热稳定性和力学性 能。
[0258] 造纸实施例
[0259] (1)原料：
[0260] 由m-POD沉析纤维制备例制得的m-POD沉析纤维1-2 ;
[0261] 由纺丝实施例制得的p-POD短切纤维1-4 ;
[0262] p-P0D短切纤维5,长度为2-8mm，其长丝按照CN200810177301. 6公开的方法制 得；
[0263] 聚对苯二甲酰对苯二胺短切纤维，长度为2-8mm，其长丝按照CN201110133796公 开的方法制得；
[0264] 聚间苯二甲酰间苯二胺短切纤维，长度为2-8mm，其长丝按照CN200910259778. 3 公开的方法制得。
[0265] (2)制备方法，如图1所示：
[0266] (I)打浆、除杂、分散：将短切纤维水溶液按lwt%浓度在水力疏解机中疏解制成 纸浆A，然后经过锥形除杂器净化除杂两次；另将m-POD沉析纤维按2wt %浓度在水力碎 浆机中疏解，并于打浆机中打浆，控制打浆度约50-80° SR，输送到锥形除杂器净化除杂两 次，制成浆液B，添加聚氧化乙烯（PE0)。按比例将浆液A和浆液B在配料池中混合均匀后 形成水浆，其中，PE0的浓度为0. lwt%。
[0267] 经稳浆箱调节浆液的上网压头，在流浆箱中，浆液被均匀分布到造纸成型网上，上 网浓度为〇. 〇6wt %，多余的浆液溢流至白水池。
[0268] (II)抄造、压榨、干燥：当浆液沿造纸成形网运行时，借助伏辊的作用，使水从纸 浆中滤出。湿纸页离开网面，经压榨进一步脱去水分，进入纸机干燥部进行干燥。
[0269] (III)热轧：采用双温双压区的热轧工艺对纸页热轧，其中第一组热轧线压力 25kg/cm，乳棍表面温度为300°C，乳速为15m/min;第二组热乳线压力100kg/cm，乳棍表面 温度为220°C，乳速为15m/min。
[0270](IV)压光：热轧后的纸经过压光机整饰，控制温度200°C，得到纤维纸。
[0271] 造纸实施例1
[0272] 原料：聚间苯二甲酰间苯二 胺短切纤维，m-POD沉析纤维2,二者质量百分比为 50% :50%〇
[0273] 造纸实施例2
[0274] 原料：p-POD短切纤维7, m-POD沉析纤维2,二者质量百分比为60% :40 %。
[0275] 造纸实施例3
[0276] 原料：p-P0D短切纤维1，m-P0D沉析纤维1，二者质量百分比为65% :35%。
[0277] 造纸实施例4
[0278] 原料：p-P0D短切纤维4, m-P0D沉析纤维2,二者质量百分比为65% :35%。
[0279] 造纸实施例5
[0280] 原料：p-P0D短切纤维3, m-P0D沉析纤维2,二者质量百分比为60% :40 %。
[0281] 造纸实施例6
[0282] 原料：p-P0D短切纤维4, m-P0D沉析纤维2,二者质量百分比为50% :50%。
[0283] 造纸实施例7
[0284] 原料：聚对苯二甲酰对苯二胺短切纤维，m-P0D沉析纤维2,二者质量百分比为 70% :30%〇
[0285] 造纸对比例1
[0286] 原料：p-POD短切纤维4,聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维，二者质量百分比为 70% :30%〇
[0287]9.纤维纸性能检测：
[0288] 纤维纸的定量和厚度分别采用定量测定仪HK_208(恒科仪器）和厚度测定仪 HK-210(恒科仪器）测量；伸长率采用抗张试验机DCP-KZ300(四川长江造纸仪器）测量， 撕裂度根据Tappi T4190M标准，采用DCP-SLY1000型阿尔门道夫撕裂度测定仪（四川长江 造纸仪器）测定；介电强度检测依据GB/T 1408. 1-2006,采用介电强度测试仪QS37(北京 中航时代仪器设备有限公司）测定。
[0289] 各实施例制得的纤维纸的性能数据如表7-14所示。
[0290] 表7造纸实施例1的纤维纸性能数据
[0291]
[0292] 表8造纸实施例2的纤维纸性能数据
[0293]
[0294] 表9造纸实施例3的纤维纸性能数据
[0295]
[0296] 表10造纸实施例4的纤维纸性能数据
[0297]
[0298] 表11造纸实施例5的纤维纸性能数据
[0299]
[0300] 表12造纸实施例6的纤维纸性能数据
[0301]
[0302] 表13造纸实施例7的纤维纸性能数据
[0303]
[0304] 表14造纸对比例1的纤维纸性能数据
[0305]
[0306] 比较造纸实施例4和造纸对比例1可以看出，在使用同样的短切纤维，并且短切纤 维与沉析纤维的比例相近的情况下，使用m-POD沉析纤维得到的纤维纸，比使用聚间苯二 甲酰间苯二胺沉析纤维得到的纤维纸，具有更为优异的抗张强度、伸长率和介电强度，纤维 纸的性能得到改善。
[0307] 在优选的实施方案中，本发明的纤维纸使用了 p-POD短切纤维和m-POD沉析纤维。 比较造纸实施例1和造纸实施例6可以看出，与使用聚间苯二甲酰间苯二胺短切纤维相比， 使用P-P0D短切纤维得到的纤维纸具有更加改善的抗张强度、伸长率和介电强度。
[0308] 在更优选的实施方案中，本发明的纤维纸使用了 m-POD和性能（例如力学性能、分 散性、纯净度和/或热稳定性）更优良的P-P0D短切纤维。比较造纸实施例2和造纸实施 例5可以看出，与使用普通的p-POD短切纤维相比，使用性能更为优良的p-POD短切纤维得 到的纤维纸的纵向和横向伸长率大幅提高，性能更为优异。
[0309] 耐热性测试
[0310] 根据IEC60216标准和IEEE383-74标准对造纸实施例6中得到的纤维纸的耐热性 进行测试，根据表15中的测试数据推算得到：上述纤维纸的长期使用温度达到240°C，在此 温度下的电气热老化寿命和机械热老化寿命均大于22年。
[0311] 表15纤维纸热老化性能测试数据
[0312]
[0313] *介电强度下降至12kv/mm的时间
[0314] **纵向抗张强度降低一半的时间
[0315] 结果表明：本发明提供的含有m-POD沉析纤维的纤维纸，具有良好的均匀性、机械 强度和电绝缘性，特别具有优异的耐热性，可以在C级以上绝缘场合长期使用。
[0316] 尽管本发明的具体实施方案已经得到详细的描述，但本领域技术人员将理解：根 据已经公开的所有教导，可以对细节进行各种修改和变动，并且这些改变均在本发明的保 护范围之内。本发明的全部范围由所附权利要求及其任何等同物给出。
【主权项】
1. 一种纤维纸，其包含短切纤维和m-POD沉析纤维；或由短切纤维和m-POD沉析纤维 制得； 优选地，所述m-POD沉析纤维和所述短切纤维的质量比为30-70 :30-70 ; 优选地，所述m-POD沉析纤维具备以下特征中至少之一： 优选地，所述m-POD沉析纤维具备以下特征中至少之一： (a) 所述m-POD沉析纤维的比表面积为2-100m2/g; (b) 所述m-POD沉析纤维的打浆度为25-100°SR，优选为50-80°SR; 优选地，所述m-POD沉析纤维的长度为0.l-7mm，长宽比为50-1000 ; 优选地，所述m-POD沉析纤维的厚度为3-30ym，更优选为3-15ym。2. 权利要求1的纤维纸，所述m-POD沉析纤维由m-POD聚合物制得，所述m-POD聚合物 在25°C下的特性粘度为I. 0-5. 0dL/g，优选为I. 0-2. 0dL/g，更优选为I. 5-1. 8dL/g。3. 权利要求2的纤维纸，所述m-POD聚合物由包含以下步骤的方法制得： (1) 组合发烟硫酸、间苯二甲酸和肼盐以形成反应混合物，其中，肼盐的加入量为全 部待加入肼盐摩尔量的30-85%，发烟硫酸的加入量为全部待加入发烟硫酸摩尔量的 30-95%，反应1-3小时； (2) 加入剩余的肼盐和发烟硫酸，反应1-5小时； 其中，所述间苯二甲酸、肼盐和发烟硫酸的总的摩尔比为1 :〇. 4-1. 5 :8-20 ; 例如，所述步骤（1)的反应温度为70-120°C; 例如，所述步骤（2)的反应温度为100_160°C; 例如，所述肼盐选自硫酸肼和氯化肼；优选地，所述肼盐为硫酸肼； 例如，所述发烟硫酸中三氧化硫的含量为5-50wt% ; 例如，所述步骤（1)和所述步骤（2)在搅拌下进行。4. 权利要求1的纤维纸，所述m-POD沉析纤维由包含以下步骤的方法制得： i) 将含有m-POD聚合物的溶液与沉析剂混合，在剪切作用下形成沉析纤维；优选地，所 述剪切作用通过搅拌实现； 优选地，所述方法还包含以下步骤： ii) 将沉析纤维和沉析剂进行分离； iii) 对经过分离的沉析纤维进行洗涤； 优选地，所述含有m-POD聚合物的溶液由如权利要求3定义的方法制得。5. 权利要求1的纤维纸，所述短切纤维选自聚酰胺短切纤维、芳族聚噁二唑短切纤维、 聚对苯撑苯并二噁唑短切纤维和聚酰亚胺短切纤维； 优选地，所述聚酰胺为芳族聚酰胺； 优选地，所述芳族聚酰胺选自聚间苯二甲酰间苯二胺和聚对苯二甲酰对苯二胺； 优选地，所述芳族聚噁二唑为P-POD; 优选地，所述短切纤维的长度为2-20mm; 更优选地，所述短切纤维的长度为2-8mm; 优选地，所述短切纤维的细度为0. 1-5. 0D。6. 权利要求5的纤维纸，所述p-POD短切纤维具备以下特征中至少之一： (a)所述p-P0D短切纤维的断裂比强度大于2. 50cN/dtex; (b) 所述p-POD短切纤维的起始分解温度高于400°C; (c) 所述p-POD短切纤维的环化度大于80% ; (d) 所述p-POD短切纤维的分散性小于10根/100g;和 (e) 所述p-POD短切纤维的疵点含量小于5mg/100g。7. 权利要求6的纤维纸，所述p-POD短切纤维由具备以下特征中至少之一的含有 P-POD聚合物的溶液制得： (a) 所述溶液包含p-POD聚合物和发烟硫酸，所述溶液中，p-POD聚合物的特性粘度不 小于I. 70dL/g，并且，所述溶液在温度为100-160°C的条件下，表观粘度为50-120Pa?S;优 选地，所述表观粘度为70-120Pa?S; (b) 所述溶液不含封端剂；例如，所述溶液不含苯甲酸或苯胺；例如，所述溶液不含苯 甲酸；和 (c) 所述溶液中，15-50ym颗粒的含量低于100个/mL。8. 权利要求7的纤维纸，其中，所述含有p-POD聚合物的溶液由包含以下步骤的方法制 得： (1) 组合发烟硫酸、对苯二甲酸和肼盐以形成反应混合物，其中，肼盐的加入量为全 部待加入肼盐摩尔量的30-85%，发烟硫酸的加入量为全部待加入发烟硫酸摩尔量的 30-95%，反应1-3小时； (2) 加入剩余的肼盐和发烟硫酸，反应1-5小时； 其中，所述对苯二甲酸、肼盐和发烟硫酸的总的摩尔比为1 :〇. 4-1. 5 :8-20 ; 例如，所述步骤（1)的反应温度为70-120°C; 例如，所述步骤（2)的反应温度为100_160°C; 例如，所述肼盐选自硫酸肼和氯化肼；优选地，所述肼盐为硫酸肼； 例如，所述发烟硫酸中三氧化硫的含量为5-50wt% ; 例如，所述步骤（1)和所述步骤（2)在搅拌下进行。9. 权利要求1的纤维纸，其由包含以下步骤的方法制得： (I) 将短切纤维和m-POD沉析纤维进行打浆、除杂、分散，制成水浆； (II) 利用水浆进行抄造，得到湿纸页，对湿纸页进行压榨和干燥； (III) 对干燥后的纸页进行热轧； (IV) 对热轧后的纸页进行压光； 优选地，所述m-POD沉析纤维选自如权利要求1-4任一项定义的m-POD沉析纤维； 更优选地，所述P-POD短切纤维选自如权利要求6-8任一项定义的p-POD短切纤维。10. -种制备纤维纸的方法，其特征在于使用如权利要求1-4任一项定义的m-POD沉析 纤维；优选地，还使用如权利要求6-8任一项定义的p-POD短切纤维； 优选地，所述方法包含以下步骤： (I) 将短切纤维和m-P0D沉析纤维进行打浆、除杂、分散，制成水浆； (II) 利用水浆进行抄造，得到湿纸页，对湿纸页进行压榨和干燥； (III) 对干燥后的纸页进行热轧； (IV) 对热轧后的纸页进行压光。11. 权利要求1-9任一项所述的纤维纸用作绝缘纸的用途。12. 权利要求1-9任一项所述的纤维纸用于制备制品的用途， 优选地，所述制品选自绝缘材料、结构材料和电子元器件； 优选地，所述绝缘材料为复合绝缘材料，例如复合绝缘纸和层压绝缘制品； 优选地，所述结构材料为夹层结构材料，例如蜂窝夹层结构； 优选地，所述电子元器件为印刷电路板。13. -种制品，其包含一层或多层权利要求1-9任一项所述的纤维纸； 优选地，所述制品选自绝缘材料、结构材料和电子元器件； 优选地，所述绝缘材料为复合绝缘材料，例如复合绝缘纸和层压绝缘制品； 优选地，所述结构材料为夹层结构材料，例如蜂窝夹层结构； 优选地，所述电子元器件为印刷电路板。
【专利摘要】本发明涉及包含m-POD沉析纤维的纤维纸，制备所述纤维纸的方法，以及所述纤维纸的用途，例如，用于制造绝缘材料、结构材料或电子元器件。
【IPC分类】C08G73/06, D21H13/26, D01F1/10, D21H13/20, D21H27/12, D01F6/94, D21H15/10
【公开号】CN104894922
【申请号】CN201510263612
【发明人】杨远凤, 冯娇, 吴萌, 周建峰
【申请人】江苏宝德新材料有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月22日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及包含m-POD沉析纤维的纤维纸，制备所述纤维纸的方法，以及所述纤 维纸的用途，例如，用于制造绝缘材料、结构材料或电子元器件。
【背景技术】
[0002] 由各种高性能合成纤维制备得到的纤维纸可以用于制造绝缘材料、结构材料和电 子元器件等，在电力电子、航空航天和交通等领域得到广泛的应用。其中，用于制造绝缘材 料的纤维纸需要具备良好的耐温性能，以满足机电产品在高温下使用的需要。绝缘材料耐 温等级的提尚，可大大提尚机电广品承受过热和超负荷的能力，可提尚其防护等级、安全性 和可靠性，同时提高效率和功率。目前，市场中广泛用于高温绝缘材料的芳纶纸，其耐温等 级只有200-220°C，在更高温度下寿命较短，并不能适应现有电气技术的发展趋势。
[0003] 芳族聚噁二挫（aromatic polyoxadiazole)是一类耐高温芳杂环高分子，其分子 链中芳香基团和噁二挫环交替排列。芳族聚噁二挫纤维主要包括对位聚苯噁二挫（P_P〇D) 纤维和间位聚苯噁二唑（m-P0D)纤维。二者的热分解温度均可达500°C以上，高于间位芳 纶、芳砜纶等耐高温纤维。另一方面，其在高温下的长期使用过程中，线密度基本不发生变 化，高温下的尺寸稳定性优于目前广泛使用的间位芳纶、聚苯硫醚、芳砜纶等耐高温纤维。
[0004] 然而，现有技术中尚未有适合工业化生产的包含芳族聚噁二唑的纤维纸的制备方 法，以提供耐温性能优良的纤维纸。
【发明内容】
[0005] 在本发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术 人员所通常理解的含义。并且，本文中所涉及的操作步骤均为相应领域内广泛使用的常规 步骤。同时，为了更好地理解本发明，下面提供相关术语的定义和解释。
[0006] 如本文中使用的，"芳族聚噁二唑"为一种聚合物，其具有芳香基团和噁二唑基 团（如式（a)所示）交替排列的分子结构，所述芳香基团包括但不限于：单环芳基，例如： 1，4-亚苯基、1，3-亚苯基；稠环芳基，例如：亚萘基、亚蒽基；联芳基，例如：联苯撑、联萘 撑；二亚苯基醚；二亚苯基乙烯。应当注意的是，芳族聚噁二唑的分子结构中，噁二唑基团 可能被酰肼基团（如式（b)所示）所替代。因此，在本申请中，当提及"芳族聚噁二唑"时， 其不排除分子结构中酰肼基团的存在，例如，本发明的包含如式（c)所示的重复单元的芳 族聚噁二唑，其可能含有如式（b)所示的酰肼基团。
[0007]
[0008] 如本文中使用的，术语"m-P0D"是指间位聚苯噁二挫，其分子链中，如式（c)和式 (d)所示的两种重复单元占全部重复单元的摩尔百分比不小于90%。
[0009]
[0010] 如本文中使用的，术语"P-P0D"是指对位聚苯噁二挫，其分子链中，如式（e)和式 (f)所示的两种重复单元占全部重复单元的摩尔百分比不小于90%。
[0011]
[0012] 如本文中使用的，术语"含有m-POD的溶液"与"m-POD溶液"具有同样的含义，并 可互换使用。
[0013] 如本文中使用的，术语"沉析纤维"又被称为"纤条体"，是指由薄膜状或不规则 纤维状的细小颗粒构成的极其细分的聚合物产物。基本上存在两类沉析纤维：薄膜状沉 析纤维和纤维状或丝状沉析纤维。薄膜状沉析纤维基本上是二维颗粒，所述颗粒具有约 0. l-10mm的长度和0. 1-50 ym的厚度，优选地，其长宽比为50-1000。纤维状或丝状纤条体 一般具有2-3_的长度，10-50 y m的宽度和0. 1-1 y m的厚度。沉析纤维的制备方法包括但 不限于：使聚合物溶液在液体凝固浴中流动，所述液体凝固浴与所述溶液的溶剂相溶或不 相溶。所述溶液在聚合物凝固时遭受强剪切应力和湍流。
[0014] 如本文中使用的，术语"纤维"可与"长丝"互换使用，是指长度与宽度之比高的、 相对柔韧的、宏观上均匀的物体，所述宽度是指垂直于其长度的横截面的宽度。纤维的横截 面可以是任何形状，但通常是近似圆形的。纺丝到卷装线轴上的纤维称为连续纤维。被切 成短长度的纤维称为短切纤维，此过程中纤维的性能不发生变化。被切成甚至更小的长度 的纤维称为短绒。纱线、复丝或丝束包括多根纤维。纱线可被缠结和/或合股。
[0015] 如本文中使用的，术语"纤维纸"是指以天然纤维和/或合成纤维为原料，经抄 造制得的片状材料。所述天然纤维包括但不限于：矿物纤维，例如石棉纤维；植物纤维，例 如棉纤维、木纤维；所述合成纤维包括但不限于：无机纤维，例如碳纤维、金属纤维；有机纤 维，例如粘胶纤维、腈纶纤维、涤纶纤维、芳族聚噁二唑纤维。
[0016] 如本文中使用的，术语"打浆度"也被称为"扣解度"，用于反映打浆程度，以衡量纸 料脱水难易程度。
[0017] 如本文中使用的，术语"沉析剂"是指在沉析纤维的制备中，使聚合物凝固的试剂， 包括但不限于水、硫酸、磷酸和含硫酸盐的水溶液。
[0018] 如本文中使用的，术语"定量"是指已知面积的纸或纸板的质量。
[0019] 如本文中使用的，术语"紧度"指每立方米的纸或纸板的质量，又称表观密度。
[0020] 如本文中使用的，术语"抗张强度"是指在一定测试条件下，单位宽度的纸样所承 受的最大作用力。
[0021] 如本文中使用的，术语"伸长率"是指纸样受张力至断裂时的伸长量与原长之比。
[0022] 如本文中使用的，术语"撕裂度"是指纸样撕裂一定长度所需的力。
[0023] 如本文中使用的，术语"介电强度"是指试样被击穿时，单位厚度承受的最大电 压。
[0024] 如本文中使用的，术语"粘度"可与"黏度"互换使用，是指流体间相互阻滞流动的 性质，是由于流体层之间存在着内部摩擦引起的。在一定温度下，给定流体的剪切应力除 以剪切速度等于常数，此常数称为动态粘度或绝对粘度，通常简称为粘度。因此，本文中术 语"粘度"既用来表示流体间相互阻滞流动的性质，又表示如上定义的用于衡量此性质的参 数。
[0025] 如本文中使用的，术语"表观粘度"是指对于聚合物溶液等非牛顿流体，在一定温 度和一定剪切速度下，在一段时间内粘度变化最小而趋于稳定得到的值。
[0026] 如本文中使用的，术语"特性粘度"可与"特性粘数"或"极限粘数"互换使用，是指 在溶液浓度无限稀释时的比浓粘度或比浓对数粘度，其数值不随浓度而改变，在规定的浓 度及溶剂中，其决定于聚合物的结构及分子量，故可用作聚合物的特征值，常用来反映同类 聚合物分子量的大小。
[0027] 如本文中使用的，术语"发烟硫酸"是指三氧化硫的硫酸溶液，其中三氧化硫的含 量为：例如5-50?1:%、5〇-7〇￥1:%，例如5￥1:%、2〇￥1:%、25￥1:%、4〇￥1:%、5〇￥1:%等。
[0028] 如本文中使用的，术语"肼盐"是指肼与无机酸形成的盐，包括但不限于硫酸肼、氯 化肼、硝酸肼。
[0029] 如本文中使用的，术语"分散性"是指纤维在水等分散介质中均匀分散为单根纤维 而不发生团聚，并悬浮于分散介质中而不沉淀的性能。评价分散性一般可利用适当的透明 容器对纤维悬浮液进行观察和/或拍照，直接了解纤维的分布和絮聚现象；或者使用市售 仪器，例如图形识别设备及软件进行检测；也可以通过对纤维制品，例如纤维纸页的匀度、 纤维分布等进行检测以评价分散性。
[0030] 纤维的分散性用一定质量纤维中未分散的纤维根数表示，例如100g纤维中未分 散的根数。此数值越小，说明纤维的分散性越好。
[0031] 如本文中使用的，术语"细度"是纤维的尺寸形态之一，表示纤维的粗细程度。
[0032] 如本文中使用的，术语"疵点"是指纤维上呈现的削弱其质量性能和/或影响其外 观的缺陷，包括僵丝、并丝、硬丝、注头丝、未牵伸丝、胶块、硬板丝、粗纤维等异状纤维。疵点 的多少用疵点含量表示，即一定质量纤维所含的疵点的质量。
[0033] 如本文中使用的，术语"封端剂"是指通过与聚合物端基进行反应而使聚合终止的 物质。在芳族聚噁二唑的合成中，所述封端剂包括但不限于带有单羧基或单胺基的脂肪族 和芳香族化合物，例如乙酸、丙酸、苯甲酸、正丁胺、苯胺等。
[0034]如本文中使用的，术语"颗粒"是指以离散颗粒、丸粒、珠粒或团粒存在为特征的物 质状态，而不管其大小、形状或形态如何。
[0035] 如本文中使用的，术语"15-50ym颗粒"是指尺寸（即颗粒的最长维度中的直 径）为15-50 ym的颗粒，例如尺寸为15-20 ym的颗粒、尺寸为20-30 ym的颗粒、尺寸为 30-40 y m的颗粒、尺寸为40-50 y m的颗粒。
[0036] 如本文中使用的，术语"环化度"是指芳族聚噁二唑中噁二唑基团的摩尔量与噁二 唑和酰肼两种基团总摩尔量的比值。
[0037] 如本文中使用的，术语"断裂比强度"是指拉伸试验中，纤维单位线密度（未拉伸 前）的断裂强度。
[0038] 如本文中使用的，术语"wt % "是指质量百分数。
[0039] 如本文中使用的，术语"约"应该被本领域技术人员理解，并将随其所用之处的上 下文而有一定程度的变化。如果根据术语应用的上下文，对于本领域技术人员而言，其使用 不是清楚的，那么"约"的意思是不超过所述数值或范围的正负10%。
[0040] 如本文中使用的，术语"绝缘材料"是指电工绝缘材料，又称电介质，即使带电体 与其他部分隔离的材料；可分为气体、液体、固体三大类，其中，固体绝缘材料包括但不限于 绝缘漆、绝缘胶、绝缘纸、绝缘纤维及绝缘浸渍纤维制品、漆布漆管、电工用薄膜、粘带等。
[0041] 如本文中使用的，术语"绝缘纸"是指用作绝缘材料的片状制品，其由天然纤维和 /或合成纤维抄造得到。
[0042] 如本文中使用的，术语"复合绝缘材料"与"绝缘复合材料"具有相同的含义，并可 互换使用，均是指由两种或两种以上不同性质的材料组成的绝缘材料，包括但不限于复合 绝缘纸和层压绝缘制品。
[0043] 如本文中使用的，术语"复合绝缘纸"是指由绝缘纸与其他材料，例如薄膜等经叠 合、胶黏而得到的绝缘制品，所述薄膜包括但不限于聚酯薄膜和聚酰亚胺薄膜。
[0044] 如本文中使用的，术语"层压绝缘制品"是指由两层或更多层基材经叠合、热压结 合而成的具有层状结构的绝缘制品。所述基材包括但不限于纤维、布和纤维纸；优选地，所 述基材浸有胶黏剂，所述胶黏剂包括但不限于各种热固性树脂，例如酚醛树脂、环氧树脂、 聚酰亚胺树脂等。所述层压绝缘制品可以是板、管、棒或其他形状，也可加工成各种绝缘和 结构零部件。
[0045] 如本文中使用的，术语"结构材料"是指以力学性能为基础，用以制造受力构件所 用的材料，同时，对其物理或化学性能也有一定要求，如光泽、热导率、抗辐照、抗腐蚀、抗氧 化等。
[0046] 如本文中使用的，术语"夹层结构材料"是一种具有夹层结构的材料，通常由两侧 的板材夹以中间的芯层构成，包括但不限于泡沫夹层结构、波板夹层结构和蜂窝夹层结构。 [0047] 如本文中使用的，术语"蜂窝夹层结构"是指芯层为蜂窝材料的夹层结构材料，所 述蜂窝材料包括但不限于铝蜂窝、玻璃钢蜂窝和纤维纸蜂窝。
[0048] 如本文中使用的，术语"电子元器件"是指电子元件和电小型的机器、仪器的组成 部分，其本身常由若干零件构成，可以在同类产品中通用，包括但不限于电阻、电容器、电位 器、电子管、电子变压器、继电器、印刷电路板、集成电路等。
[0049] 如本文中使用的，术语"印刷电路板"是电子元器件的一种，其以覆铜箔层压板 (覆铜板）为基本材料，在其上印制或蚀刻导电引线，和/或安装其他电子元器件。所述覆 铜板是以增强材料浸以树脂，一面或双面覆以铜箔并经热压而制成的一种板状 材料。所述 增强材料包括但不限于纤维布和纤维纸。
[0050] 为克服现有纤维纸存在的耐温性能差的缺陷，本发明提供了一种以m-POD沉析纤 维为原料制备纤维纸的方法，以及根据上述方法得到的纤维纸。
[0051] 在一个方面，本发明提供了一种纤维纸，其包含短切纤维和m-POD沉析纤维；或由 短切纤维和m-POD沉析纤维制得；
[0052] 优选地，所述m-POD沉析纤维和所述短切纤维的质量比为30-70 :30-70 ;
[0053] 优选地，所述m-POD沉析纤维具备以下特征中至少之一：
[0054] (a)所述m-POD沉析纤维的比表面积为2-100m2/g ;
[0055] (b)所述m-POD沉析纤维的打浆度为25-100° SR，优选为50-80° SR ;
[0056] 优选地，所述m-POD沉析纤维的长度为0. l-7mm，长宽比为50-1000 ;
[0057] 优选地，所述m-POD沉析纤维的厚度为3-30 y m，更优选为3-15 y m。
[0058] 在一个优选的实施方案中，所述纤维纸包含短切纤维和m-P0D沉析纤维；优选地， 所述m-P0D沉析纤维与所述短切纤维的质量比为30-70 :30-70,例如30-60:40-70、40-65 : 35-60、50-70:30-50，例如 30:70、35:65、40:60、50:50、60:40、65:35、70:30。
[0059] 在一个优选的实施方案中，所述m-P0D沉析纤维的比表面积为18_40m2/g，例如 18-20m 2/g、20-30m2/g、30-40m2/g ;
[0060] 在一个优选的实施方案中，所述m-P0D沉析纤维的打浆度为50-80° SR，例如 50-60° SR、60-80° SR、65-75° SR、70-80° SR。
[0061] 在一个优选的实施方案中，所述m-P0D沉析纤维的长度为0. l-2mm，长宽比为 50-1000,厚度为 6-15 ym。
[0062] 在如上所述的纤维纸中，优选地，所述m-P0D沉析纤维由m-P0D聚合物制得，所 述 m-P0D 聚合物在 25 °C 下的特性粘度为 1. 0-5. 0dL/g，例如 1. 0-2. 0dL/g、1. 0-3. 0dL/g、 4. 0-5. 0dL/g、2. 5-5. 0dL/g ;优选为 1. 0-2. 0dL/g，更优选为 1. 5-1. 8dL/g。
[0063] 在如上所述的纤维纸中，优选地，所述m-P0D聚合物由包含以下步骤的方法制得：
[0064] (1)组合发烟硫酸、间苯二甲酸和肼盐以形成反应混合物，其中，肼盐的加入量为 全部待加入肼盐摩尔量的 30-85%，例如 30-75%、30-70%、30-50%、35-85%、35-50%、 35.5-60 %,37.5-70 %,40-85 %,40-70 %,40-50 %,50-80 %,50-70 %,50-60 %,70-80%； 发烟硫酸的加入量为全部待加入发烟硫酸摩尔量的30-95%，例如30-87. 5%、30-70%、 30-50 %,30-36. 8 %,36. 8-87. 5 %,40-95 %,40-50 %,50-90 %,50-70 %,60-70%, 70-90%、80-95% ;反应 1-3 小时，例如 1-1. 5 小时、1-2 小时、1. 5-2 小时、2-2. 5 小时、2-3 小时、2. 5-3小时；
[0065] (2)加入剩余的肼盐和发烟硫酸，反应1-5小时，例如1-2小时、1-3小时、1-4小 时、2-3小时、2-4小时、3-4小时、3-5小时、4-5小时；
[0066] 其中，所述间苯二甲酸、肼盐和发烟硫酸的总的摩尔比为1 :0. 4-1. 5 :8_20,例如 1:0. 4-1:8-10、1:0. 8-1. 5:8-19、1:1-1. 5:10-15、1:0. 5-1:15-20,1:0. 8-1. 3:8-19。
[0067] 在一个优选的实施方案中，所述步骤（1)的反应温度为70_120°C，例如70_80°C、 80-90°C>90-100°C> 100-110°CUl〇-120°C ；
[0068] 在一个优选的实施方案中，所述步骤⑵的反应温度为100-160 °C，例如 100-110°C、110-120°c、120-130°c、130-140°C、140-150°c、150-160°c;
[0069] 在一个优选的实施方案中，所述肼盐选自硫酸肼和氯化肼；优选地，所述肼盐为硫 酸肼；
[0070] 在一个优选的实施方案中，所述发烟硫酸中三氧化硫的含量为5_50wt%，例如 5-10wt%,10-20wt%,20-30wt%,3〇-40wt%,4〇-50wt%；
[0071] 在一个优选的实施方案中，所述步骤（1)和所述步骤（2)在搅拌下进行。
[0072]在如上所述的纤维纸中，优选地，所述m-P0D沉析纤维由包含以下步骤的方法制 得：
[0073] i)将含有m-POD聚合物的溶液与沉析剂混合，在剪切作用下形成沉析纤维；优选 地，所述剪切作用通过搅拌实现；
[0074] 优选地，所述方法还包含以下步骤：
[0075] ii)将沉析纤维和沉析剂进行分离；
[0076] iii)对经过分离的沉析纤维进行洗涤。
[0077] 优选地，所述含有m-POD聚合物的溶液由如上述定义的包含步骤（1)和（2)的方 法制得。
[0078] 在一个优选的实施方案中，所述沉析剂选自水、3_98wt %硫酸、3_98wt %磷酸、含 硫酸盐的水溶液，例如l_16wt %硫酸钠水溶液、l_5wt %硫酸钾水溶液。
[0079] 在一个优选的实施方案中，所述沉析剂的温度为20-70°C，优选为30-60°C。
[0080] 在一个优选的实施方案中，所述含有m-POD的聚合物溶液与沉析剂的流速为 0-10m/s，优选为5-8m/s ;优选地，所述含有m-POD的聚合物溶液与沉析剂的流速相同。
[0081] 在一个优选的实施方案中，所述沉析剂与所述含有m-P0D的聚合物溶液的质量比 为 1-50 :1，优选为 20-50 :1。
[0082] 在如上所述的纤维纸中，优选地，所述短切纤维选自聚酰胺短切纤维、芳族聚噁二 唑短切纤维、聚对苯撑苯并二噁唑短切纤维和聚酰亚胺短切纤维；
[0083] 优选地，所述聚酰胺为芳族聚酰胺；
[0084] 优选地，所述芳族聚酰胺选自聚间苯二甲酰间苯二胺和聚对苯二甲酰对苯二胺；
[0085] 优选地，所述芳族聚噁二唑为p-POD ;
[0086] 优选地，所述短切纤维的长度为2_20mm ;
[0087] 更优选地，所述短切纤维的长度为2-8mm ;
[0088] 优选地，所述短切纤维的细度为0? 1-5. 0D。
[0089] 在如上所述的纤维纸中，优选地，所述p-P0D短切纤维具备以下特征中至少之一：
[0090] (a)所述p-P0D短切纤维的断裂比强度大于2. 50cN/dtex，例如大于2. 60cN/dtex、 大于 3. 00cN/dtex、大于 3. 30cN/dtex 或大于 3. 60cN/dtex ;
[0091] (b)所述p-P0D短切纤维的起始分解温度高于400 °C，例如高于450 °C、高于 470°C、高于 500°C、高于 510°C、高于 515°C ;
[0092] (c)所述p-P0D短切纤维的环化度大于80%，例如大于82 %、大于85 %、大于 88%、大于90%、大于92%、大于95%、大于97%、大于98%、大于99%;
[0093] (d)所述p-P0D短切纤维的分散性小于10根/100g，例如小于9根/100g、小于8 根/l〇〇g、小于7根/l〇〇g、小于6根/100g、小于5根/100g、小于4根/100g或小于3根 /l〇〇g;
[0094] 和
[0095] (e)所述p-P0D短切纤维的疵点含量小于5mg/100g，例如小于4mg/100g、小于 3mg/100g、小于 2mg/100g、小于 lmg/100g。
[0096] 在一个优选的实施方案中，所述p-P0D短切纤维的起始分解温度高于500°C，且环 化度大于90%。
[0097]在一个优选的实施方案中，所述p-P0D短切纤维的断裂比强度大于3. 30cN/dtex， 且分散性小于10根/l〇〇g。
[0098] 在一个优选的实施方案中，所述P-P0D短切纤维的断裂比强度大于3. 30cN/dtex， 且疵点含量小于5mg/100g。
[0099] 在如上所述的纤维纸中，优选地，所述p-POD短切纤维由具备以下特征中至少之 一的含有P-P0D聚合物的溶液制得：
[0100] (a)所述溶液包含P-P0D聚合物和发烟硫酸，所述溶液中，P-P0D聚合物的特性 粘度不小于1. 70dL/g，例如不小于1. 73dL/g，不小于1. 95dL/g，不小于2. 02dL/g，不小于 2. lldL/g ;并且，所述溶液在温度为100-160°C的条件下，表观粘度为50-120Pa ? S，例如 50_80Pa .SjO-UOPa .SJO-UOPa .SdOO-llOPa ?S、110_120Pa .S ;优选地，所述表观粘度 为 70-120Pa ? S，例如 70-80Pa ?S、80-90Pa ? S、90-100Pa ? S、100-110Pa ?S、110-120Pa *S ;
[0101] (b)所述溶液不含封端剂，例如，所述溶液不含苯甲酸或苯胺；例如，所述溶液不 含苯甲酸；和
[0102] (c)所述溶液中，15-50 ym颗粒的含量低于100个/mL，例如低于90个/mL、低于 80个/mL、低于70个/mL、低于60个/mL、低于50个/mL、低于40个/mL、低于30个/mL、低 于20个/mL、低于10个/mL。
[0103] 在一个优选的实施方案中，所述溶液包含p-POD聚合物和发烟硫酸，所述溶液中， P-P0D聚合物的特性粘度不小于1. 70dL/g，所述溶液在温度为100-160°C的条件下，表观粘 度为 70-120Pa *S，例如 70-80Pa ?S、80-90Pa .S、90-100Pa ?S、100-110Pa ?S、110-120Pa .S， 例如 72Pa ? S、82Pa ? S、88Pa ? S、92Pa ? S、113Pa ? S。
[0104] 在一个优选的实施方案中，所述溶液包含p-POD聚合物和发烟硫酸，并且所述溶 液不含苯甲酸。
[0105] 在一个优选的实施方案中，所述溶液包含P-P0D聚合物和发烟硫酸，其中， 15-50 y m颗粒的含量低于30个/mL。
[0106] 在如上所述的纤维纸中，优选地，所述含有p-P0D聚合物的溶液由包含以下步骤 的方法制得：
[0107] (1)组合发烟硫酸、对苯二甲酸和肼盐以形成反应混合物，其中，肼盐的加入量为 全部待加入肼盐摩尔量的 30-85%，例如 30-75%、30-70%、30-50%、35-85%、35-50%、 35. 5-60%,37. 5-70%,40-85%, 40-70%,40-50%,50-80%,50-70%,50-60%,70-80% ； 发烟硫酸的加入量为全部待加入发烟硫酸摩尔量的30-95%，例如30-87. 5%、30-70%、 30-50 %,30-36. 8 %,36. 8-87. 5 %,40-95 %,40-50 %,50-9 0 %,50-70 %,60-70%, 70-90%、80-95% ;反应 1-3 小时，例如 1-1. 5 小时、1-2 小时、1. 5-2 小时、2-2. 5 小时、2-3 小时、2. 5-3小时；
[0108] (2)加入剩余的肼盐和发烟硫酸，反应1-5小时，例如1-2小时、1-3小时、1-4小 时、2-3小时、2-4小时、3-4小时、3-5小时、4-5小时；
[0109] 其中，所述对苯二甲酸、肼盐和发烟硫酸的总的摩尔比为1 :0. 4-1.5 :8-20,例如 1:0. 4-1:8-10、1:0. 8-1. 5:8-19、1:1-1. 5:10-15、1:0. 5-1:15-20,1:0. 8-1. 3:8-19。
[0110] 在一个优选的实施方案中，所述步骤（1)的反应温度为70-120°C，例如70-80°C、 80-90°C>90-100°C> 100-110°CUl〇-120°C ；
[0111] 在一个优选的实施方案中，所述步骤⑵的反应温度为100-160 °C，例如 100-110°C、110-120°c、120-130°c、130-140°C、140-150°c、150-160°c ;
[0112] 在一个优选的实施方案中，所述肼盐选自硫酸肼和氯化肼；优选地，所述肼盐为硫 酸肼；
[0113]在一个优选的实施方案中，所述发烟硫酸中三氧化硫的含量为5_50wt %，例如 5-10wt%,10-20wt%,20-30wt%,3〇-40wt%,4〇-50wt%；
[0114] 在一个优选的实施方案中，所述步骤（1)和所述步骤（2)在搅拌下进行。
[0115] 在如上所述的纤维纸中，优选地，所述p-POD短切纤维由包括以下步骤的方法制 得：
[0116] (I'）将如上所述的含有p-POD聚合物的溶液制成p-POD纤维；
[0117] (II'）将步骤（I'）得到的p-POD纤维切断得到p-POD短切纤维。
[0118] 在一个更为优选的实施方案中，所述步骤（I'）包括：
[0119] (I' a)将含有p-POD聚合物的溶液从喷丝头的孔喷出形成原液细流；
[0120] (I' b)使原液细流凝固成初生纤维；
[0121] (I' c)对初生纤维进行卷装或后处理，例如水洗、干燥、拉伸等。
[0122] 进一步优选地，所述步骤（I ' a)还包括对含有p-POD聚合物的溶液进行过滤，所述 过滤可以通过本领域技术人员已知的方法进行。
[0123] 如上所述的纤维纸，优选地，其由包含以下步骤的方法制得：
[0124] (I)将短切纤维和m-POD沉析纤维进行打浆、除杂、分散，制成水浆；
[0125] (II)利用水浆进行抄造，得到湿纸页，对湿纸页进行压榨和干燥；
[0126] (III)对干燥后的纸页进行热轧；
[0127] (IV)对热轧后的纸页进行压光；
[0128] 在一个优选的实施方案中，所述m-POD沉析纤维选自如上述定义的m-POD沉析纤 维；
[0129] 在一个更为优选的实施方案中，所述短切纤维选自如上述定义的p-P0D短切纤 维；
[0130] 在以上优选的实施方案中，优选地，所述步骤（I)中，所述m-P0D沉析纤维和所述 短切纤维的质量比为30-70:30-70;
[0131] 优选地，所述步骤（I)中，水浆的纤维总浓度为0. 001-0. lwt %;
[0132] 优选地，所述步骤（I)中还包括加入分散剂的步骤；
[0133] 优选地，所述分散剂在水浆中的浓度为0_2wt% ;
[0134] 优选地，所述分散剂选自表面活性剂、水溶性高分子化合物、酸、无机盐中的一种 或多种；
[0135] 优选地，所述表面活性剂选自季铵盐、脂肪酸盐和磺酸盐；
[0136] 优选地，所述水溶性高分子化合物选自聚氧化乙烯、聚丙烯酸或其共聚物、聚乙烯 醇或其衍生物类和天然高分子衍生物类；
[0137] 优选地，所述酸选自盐酸、硫酸和硝酸；
[0138] 优选地，所述无机盐选自硫酸钠、硫代硫酸钠和磷酸钠；
[0139] 优选地，所述步骤（II)采用湿法抄造；
[0140]优选地，所述步骤（II)使用斜网成型器或圆网成型器进行抄造，优选地，使用圆 网成形器进行抄造；
[0141] 优选地，所述步骤（III)中，采用双温双压区工艺进行热轧。在一个优选的实施方 案中，第一组控制热轧线压力0-100kg/cm，乳辊表面温度为240-320°C，乳速为l_30m/min， 辊压压力20-400kg/cm;第二组控制热轧线压力30-200kg/cm，轧辊表面温度为180-240°C， 乳速为 l_30m/min，棍压压力 20_400kg/cm。
[0142] 在另一方面，本发明提供了一种制备纤维纸的方法，其特征在于使用如上定义的 m-POD沉析纤维；更优选地，还使用如上定义的p-POD短切纤维；
[0143] 优选地，所述方法包含以下步骤：
[0144] (I)将短切纤维和m-POD沉析纤维进行打浆、除杂、分散，制成水浆；
[0145] (II)利用水浆进行抄造，得到湿纸页，对湿纸页进行压榨和干燥；
[0146] (III)对干燥后的纸页进行热轧；
[0147] (IV)对热轧后的纸页进行压光；
[0148] 优选地，所述步骤（I)中，所述m-P0D沉析纤维和所述短切纤维的质量比为30-70: 30-70；
[0149] 优选地，所述步骤（I)中，水浆的纤维总浓度为0. 001-0. lwt%;
[0150] 优选地，所述步骤（I)中还包括加入分散剂的步骤；
[0151] 优选地，所述分散剂在水衆中的浓度为〇_2wt%;
[0152] 优选地，所述分散剂选自表面活性剂、水溶性高分子化合物、酸、无机盐中的一种 或多种；
[0153] 优选地，所述表面活性剂选自季铵盐、脂肪酸盐和磺酸盐；
[0154] 优选地，所述水溶性高分子化合物选自聚氧化乙烯、聚丙烯酸或其共聚物、聚乙烯 醇或其衍生物类和天然高分子衍生物类；
[0155] 优选地，所述酸选自盐酸、硫酸和硝酸；
[0156] 优选地，所述无机盐选自硫酸钠、硫代硫酸钠和磷酸钠；
[0157] 优选地，所述步骤（II)采用湿法抄造；
[0158] 优选地，所述步骤（II)使用斜网成型器或圆网成型器进行抄造，优选地，使用圆 网成形器进行抄造；
[0159] 优选地，所述步骤（III)中，采用双温双压区工艺进行热轧。在一个优选的实施方 案中，第一组控制热轧线压力0-100kg/cm，乳辊表面温度为240-320°C，乳速为l_30m/min， 辊压压力20-400Kg/cm;第二组控制热轧线压力30-200kg/cm，轧辊表面温度为180-240°C， 乳速为 l_30m/min，棍压压力 20_400kg/cm。
[0160] 在一个方面，本发明提供了如上所述的纤维纸用作绝缘纸的用途。本发明的纤维 纸可用于电气设备的绝缘，例如用于导线包纸、层绝缘、相绝缘、静电环、撑条和垫块等。
[0161] 另一方面，本发明提供了如上所述的纤维纸用于制备制品的用途。
[0162] 优选地，所述制品选自绝缘材料、结构材料和电子元器件。
[0163] 在一个优选的实施方案中，所述绝缘材料为复合绝缘材料，例如复合绝缘纸和层 压绝缘制品。例如，如上所述的纤维纸可与例如聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜等经叠合、胶粘得 到复合绝缘纸；或经浸渍胶黏剂、叠合、热压得到层压绝缘制品。
[0164] 在一个优选的实施方案中，所述结构材料为夹层结构材料，例如蜂窝夹层结构。例 如，如上所述的纤维纸可用于组成蜂窝夹层结构的面板和/或蜂窝芯。
[0165] 在一个优选的实施方案中，所述电子元器件为印刷电路板。例如，所述纤维纸浸渍 树脂（例如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚四氟乙烯树脂），烘干，制成半固化片；根据需要的 厚度，将一层或多层半固化片通过加温加压和铜片复合在一起，制成覆铜板，将覆铜板根据 不同需要制成各种印刷电路板。
[0166] 再一方面，本发明提供了一种制品，其包含一层或多层如上所述的纤维纸；
[0167] 优选地，所述制品选自绝缘材料、结构材料和电子元器件；
[0168] 在一个优选的实施方案中，所述绝缘材料为复合绝缘材料，例如复合绝缘纸和层 压绝缘制品。例如，如上所述的纤维纸可与例如聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜等经叠合、胶粘得 到复合绝缘纸；或经浸渍胶黏剂、叠合、热压得到层压绝缘制品。
[0169] 在一个优选的实施方案中，所述结构材料为夹层结构材料，例如蜂窝夹层结构。例 如，所述蜂窝夹层结构的面板和/或蜂窝芯包含一层或多层如上所述的纤维纸。
[0170] 在一个优选的实施方案中，所述电子元器件为印刷电路板。例如，所述纤维纸浸渍 树脂（例如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚四氟乙烯树脂），烘干，制成半固化片；根据需要的 厚度，将一层或多层半固化片通过加温加压和铜片复合在一起，制成覆铜板，将覆铜板根据 不同需要制成各种印刷电路板。
[0171] 本发明的有益效果
[0172] 本发明提供的含有m-POD沉析纤维的纤维纸，具有以下有益效果：
[0173] (1)本发明的含有m-POD沉析纤维的纤维纸，具有良好的均匀性、机械强度、电绝 缘性以及耐热性能，可以满足高温度、高精度、高湿度、轻量化等严格工作条件下的产品要 求。
[0174] (2)在优选的实施方案中，本发明的纤维纸由m-POD沉析纤维和p-POD短切纤维制 成，产品具有十分优良的均匀性、介电强度和机械强度。
[0175] (3)在更为优选的实施方案中，本发明的纤维纸由m-POD沉析纤维和具备优良性 能（例如力学性能、分散性、纯净度和/或热稳定性）的P-P0D短切纤维制成，产品的长期 使用温度可达240°C，在此温度下的电气热老化寿命和机械热老化寿命均大于22年。同时， 产品具有十分优良的均匀性、介电强度和机械强度。
[0176] 本发明的纤维纸用作绝缘材料，能显著地提高产品的高温绝缘等级，可以在C级 以上场合长期使用，也可用于制备复合绝缘材料，还可以加工成高性能蜂窝夹层结构和印 刷电路板材料，广泛用于电子电气、交通、军工和航空航天等领域。
【附图说明】
[0177] 图1为本发明的纤维纸的生产工艺流程图。 具体实施方案
[0178] 下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会 理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体 条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为 可以通过市购获得的常规产品。
[0179] m-POD聚合物及其沉析纤维的制各
[0180] 1. m-POD聚合物的合成
[0181] (1)主要原料：
[0182] 发烟硫酸（三氧化硫含量为5_50wt% )、间苯二甲酸（IPA)、硫酸肼（HS)。
[0183] (2)聚合设备：
[0184] 反应釜：带程控升温程序，加热方式为油加热、电加热或蒸汽加热，带大功率力矩 搅拌器（功率：10-30KV，可调转数：60-120rpm)，带在线粘度计（量程0-300000Pa ? S)，带 三氧化硫尾气吸收装置。
[0185] (3)聚合实施例
[0186] 以下实施例中的投料量均按照摩尔当量（即份数）计算，发烟硫酸的摩尔当量以 三氧化硫的 摩尔当量计算。
[0187] m-POD聚合实施例1
[0188] 步骤（1):将5份发烟硫酸通过计量装置加入反应釜，再将1份IPA和0.5份HS混 合均匀后一起加入反应釜，搅拌均匀后，程序升温至l〇〇°C，搅拌转数为lOOrpm，在100°C下 反应2小时。
[0189] 步骤（2):开启尾气吸收装置，同时加入3份发烟硫酸及0.3份HS继续反应，程序 升温至120°C。在120°C下反应2小时，停止搅拌。反应结束后，通过反应釜自带的尾气处 理装置将未反应的三氧化硫除去。
[0190] m-P0D聚合实施例2
[0191] 反应原料为IPA、HS和发烟硫酸，按照表1中的投料量进行，反应时间、反应温度和 搅拌转数与实施例1相同。
[0192] 2?特性粘度的测量
[0193] 将聚合物溶液滴入水中凝固沉淀，将得到的聚合物过滤，用大量水多次冲洗至中 性，在100°C下烘干至恒重。
[0194] 将纯化后的聚合物0. lg溶解于20mL浓硫酸中，25°C下使用乌氏粘度计测量其特 性粘度。聚合实施例1和2得到的m-P0D的特性粘度分别为1. 66dL/g和1. 8dL/g。
[0195] 表1 m-P0D聚合实施例1-2中反应物的投料量
[0196]
[0197] 3. m-P0D沉析纤维制备例
[0198] 原料：聚合实施例1和2制得的m-P0D溶液
[0199] 设备：CN201020010015. 3中公开的密闭式合成纤维纸浆沉析机
[0200] m-P0D沉析纤维制备例1
[0201]配制温度为30°C，浓度为60wt %的硫酸作为沉析剂。使聚合实施例1得到的m-P0D 溶液和沉析剂进入沉析机中，二者流速均为lOm/s，流量比为20 :1，沉析机转速lOOOOrpm。 沉析纤维从沉析机流出后进入储存罐，停留2小时。用带轧辊的压力分离设备对沉析纤维 进行初步分离和挤压处理，沉析剂回收处理。经过初步分离和挤压处理的沉析纤维用多次 逆流的洗涤方式洗涤至中性，得到沉析纤维1。
[0202] m-POD沉析纤维制备例2
[0203]配制温度为60°C，浓度为25wt %的硫酸作为沉析剂。使聚合实施例2得到的m-POD 溶液及沉析剂进入沉析机中，流速为5m/s，流量比为50 :1，沉析机转速lOOOOrpm。沉析纤 维从沉析机流出后进入储存罐，停留5小时。用带轧辊的压力分离设备对沉析纤维进行初 步分离和挤压处理，沉析剂回收处理。经过初步分离和挤压处理的沉析纤维用多次逆流的 洗涤方式洗涤至中性，得到沉析纤维2。
[0204] 4.沉析纤维的测试：
[0205] 按照仪器说明书记载的使用方法，对m-POD沉析纤维进行以下测试：
[0206] (1)使用氮吸附表面积测试仪（V-Sorb 2800P，金埃谱）测定m-POD沉析纤维的比 表面积。
[0207] (2)使用肖氏打浆度仪（HK，恒科仪器）测定m-P0D沉析纤维的打浆度。
[0208](3)使用Q600热分析仪（美国TA公司），在N2中测试间位P0D沉析纤维的起始 分解温度和玻璃化转变温度。
[0209] 使用同样的测试方法对市售芳纶沉析纤维（深圳市灿森科技有限公司）进行测 试。
[0210] 表2 m-P0D沉析纤维和芳纶沉析纤维参数对比
[0211]
[0212] 从表2可以看出，本发明的m-P0D沉析纤维具有高于芳纶沉析纤维的玻璃化转 变温度和起始分解温度，说明m-P0D沉析纤维具有更优良的耐高温性能。此外，本发明的 m-P0D沉析纤维具有更高的比表面积和打浆度，非常适合于纤维纸的抄造。
[0213] d-POD聚合物及其短切纤维的制各
[0214] 1. p-P0D聚合物的合成
[0215] (1)主要原料：
[0216] 发烟硫酸（三氧化硫含量为5_50wt % )、对苯二甲酸（PTA)、硫酸肼（HS)。
[0217] (2)聚合设备：
[0218] 反应釜：带程控升温程序，加热方式为油加热、电加热或蒸汽加热，带大功率力矩 搅拌器（功率：10-30KV，可调转数：60-120rpm)，带在线粘度计（量程0-300000Pa ? S)，带 三氧化硫尾气吸收装置。
[0219] (3)聚合实施例
[0220] p-POD聚合实施例1
[0221] 步骤（1):将7份发烟硫酸通过计量装置加入反应釜，再将1份PTA和0. 7份HS混 合均匀后一起加入反应釜，搅拌均匀后，程序升温至l〇〇°C，搅拌转数为lOOrpm，在100°C下 反应2小时。
[0222] 步骤（2):开启尾气吸收装置，同时加入3份发烟硫酸及0.3份HS继续反应，程序 升温至120°C。在120°C下反应2小时，停止搅拌，此时测得表观粘度为113Pa ? S。使用乌 氏粘度计检测聚合物的最终特性粘度的结果为2. lldL/g。反应结束后，通过反应釜自带的 尾气处理装置将未反应的三氧化硫除去。
[0223] p-POD聚合实施例2-4
[0224] 反应原料为PTA、HS和发烟硫酸，按照表3中的投料量进行，反应时间、反应温度和 搅拌转数与实施例3相同。
[0225] 表3 p-POD聚合实施例1-4中反应物的投料量
[0226]
[0227] 2?粘度测量
[0228] 表观粘度：
[0229] 反应结束后，聚合物溶液的最终表观粘度通过在线粘度计测量，结果如表4所示。
[0230] 特性粘度：
[0231] 将p-POD聚合物溶液滴入水中凝固沉淀，将得到的聚合物过滤，用大量水多次冲 洗至中性，在l〇〇°C下烘干至恒重。将纯化后的聚合物0. lg溶解于20mL浓硫酸中，25°C下 使用乌氏粘度计测量其特性粘度，结果如表4所示。
[0232] 表4 p-POD聚合实施例1-4的粘度测量结果
[0233]
[0234] 3.苯甲酸含量检测：
[0235] 将p-POD聚合实施例1-4得到的p-POD溶液分别滴入水中，聚合物开始析出，使 用大量水冲洗至聚合物呈中性。将聚合物溶于98%浓硫酸中，使用紫外线分光光度计测 定225nm处的吸光值，与标准样品进行对比，计算出苯甲酸的含量。结果表明，各实施例中 P-P0D溶液均不含苯甲酸。
[0236] 4.颗粒含量检测：
[0237] 对p-POD聚合实施例4得到的p-POD溶液进行过滤，使用ZL-B油质颗粒检测仪对 溶液中的颗粒杂质进行检测，溶液中15-50 ym颗粒的含量为22个/mL，颗粒杂质的含量较 低。
[0238] 5. p-POD短切纤维的制备
[0239] (1)原料：经过过滤的p-POD聚合实施例1-4得到的p-POD溶液
[0240] (2)纺丝实施例：
[0241] 纺丝实施例1:
[0242] 由p-POD聚合实施例1制得的p-POD溶液经脱泡后，通过齿轮泵（输送压力约 0. 5MPa)输送至纺丝箱体，经分配管和计量装置进入纺丝组件，经过喷丝头形成原液细流， 喷出速度为20米/分钟，喷丝头孔数为10000孔，喷丝头孔径为0. 1mm。
[0243]原液细流进入硫酸凝固浴中（硫酸含量50wt %，50°C )，凝固浴的流量为20立方 米/小时。初生丝束随后进入牵伸辊中进行4倍拉伸。纤维经过水洗和120°C烘干至中性。
[0244] 纺丝实施例2-4与纺丝实施例1的步骤和条件相同，原料分别为p-POD聚合实施 例2-4得到的p-POD溶液。
[0245] 纤维的细度用YG002C纤维细度分析仪（上海精密科学仪器有限公司）测量。由 上述各纺丝实施例得到的P-P0D纤维的细度为0. 1-5. 0D。
[0246] 分别对纺丝实施例1-4制得的p-POD纤维进行切断：使纤维以80米/分钟的速度 进入纤维切断机，切成长度为2-20mm的短切纤维，得到p-POD短切纤维1-4。
[0247] 6.纤维性能检测
[0248] (1)使用全自动纤维强力检测仪（电子万能试验机强力机3360系列，美国英斯特 朗（Instron))检测纤维的断裂比强度。
[0249] (2)使用拍照观察的方法检测纤维的分散性，纤维疵点含量依据国标GB/T 14339-2008,采用YG041原棉杂质分析机测试。
[0250] (3)热稳定性测试：采用美国TA公司Q600热分析仪，氮气气氛，温度范围为 50°C _800°C，升温速率为 10°C /min。
[0251] (4)环化度测定：将纤维磨制成粉末后，采用TGA分析法，测定试样在200-400°C下 的脱水失重，按照以下公式计算出环化率（⑶）：
，式中：Wh2〇S 聚合物在200-400 °C下的失重。
[0252] 表5 p-POD纤维的性能检测结果
[0253]
[0254] 从表5可以看出，由纺丝实施例1-4得到的p-POD纤维，断裂比强度大于3. 30CN/ dtex，分散性小于10根/100g，疵点含量小于5mg/100g，具有良好的力学性能、分散性和纯 净度。
[0255] 表6p-POD纤维的性能检测结果
[0256]
[0257] 从表6可以看出，由纺丝实施例1和4得到的p-POD纤维的起始分解温度在500°C 以上，环化度高于90 %，且断裂比强度大于3. 30 CN/dtex，具有良好的热稳定性和力学性 能。
[0258] 造纸实施例
[0259] (1)原料：
[0260] 由m-POD沉析纤维制备例制得的m-POD沉析纤维1-2 ;
[0261] 由纺丝实施例制得的p-POD短切纤维1-4 ;
[0262] p-P0D短切纤维5,长度为2-8mm，其长丝按照CN200810177301. 6公开的方法制 得；
[0263] 聚对苯二甲酰对苯二胺短切纤维，长度为2-8mm，其长丝按照CN201110133796公 开的方法制得；
[0264] 聚间苯二甲酰间苯二胺短切纤维，长度为2-8mm，其长丝按照CN200910259778. 3 公开的方法制得。
[0265] (2)制备方法，如图1所示：
[0266] (I)打浆、除杂、分散：将短切纤维水溶液按lwt%浓度在水力疏解机中疏解制成 纸浆A，然后经过锥形除杂器净化除杂两次；另将m-POD沉析纤维按2wt %浓度在水力碎 浆机中疏解，并于打浆机中打浆，控制打浆度约50-80° SR，输送到锥形除杂器净化除杂两 次，制成浆液B，添加聚氧化乙烯（PE0)。按比例将浆液A和浆液B在配料池中混合均匀后 形成水浆，其中，PE0的浓度为0. lwt%。
[0267] 经稳浆箱调节浆液的上网压头，在流浆箱中，浆液被均匀分布到造纸成型网上，上 网浓度为〇. 〇6wt %，多余的浆液溢流至白水池。
[0268] (II)抄造、压榨、干燥：当浆液沿造纸成形网运行时，借助伏辊的作用，使水从纸 浆中滤出。湿纸页离开网面，经压榨进一步脱去水分，进入纸机干燥部进行干燥。
[0269] (III)热轧：采用双温双压区的热轧工艺对纸页热轧，其中第一组热轧线压力 25kg/cm，乳棍表面温度为300°C，乳速为15m/min;第二组热乳线压力100kg/cm，乳棍表面 温度为220°C，乳速为15m/min。
[0270](IV)压光：热轧后的纸经过压光机整饰，控制温度200°C，得到纤维纸。
[0271] 造纸实施例1
[0272] 原料：聚间苯二甲酰间苯二 胺短切纤维，m-POD沉析纤维2,二者质量百分比为 50% :50%〇
[0273] 造纸实施例2
[0274] 原料：p-POD短切纤维7, m-POD沉析纤维2,二者质量百分比为60% :40 %。
[0275] 造纸实施例3
[0276] 原料：p-P0D短切纤维1，m-P0D沉析纤维1，二者质量百分比为65% :35%。
[0277] 造纸实施例4
[0278] 原料：p-P0D短切纤维4, m-P0D沉析纤维2,二者质量百分比为65% :35%。
[0279] 造纸实施例5
[0280] 原料：p-P0D短切纤维3, m-P0D沉析纤维2,二者质量百分比为60% :40 %。
[0281] 造纸实施例6
[0282] 原料：p-P0D短切纤维4, m-P0D沉析纤维2,二者质量百分比为50% :50%。
[0283] 造纸实施例7
[0284] 原料：聚对苯二甲酰对苯二胺短切纤维，m-P0D沉析纤维2,二者质量百分比为 70% :30%〇
[0285] 造纸对比例1
[0286] 原料：p-POD短切纤维4,聚间苯二甲酰间苯二胺沉析纤维，二者质量百分比为 70% :30%〇
[0287]9.纤维纸性能检测：
[0288] 纤维纸的定量和厚度分别采用定量测定仪HK_208(恒科仪器）和厚度测定仪 HK-210(恒科仪器）测量；伸长率采用抗张试验机DCP-KZ300(四川长江造纸仪器）测量， 撕裂度根据Tappi T4190M标准，采用DCP-SLY1000型阿尔门道夫撕裂度测定仪（四川长江 造纸仪器）测定；介电强度检测依据GB/T 1408. 1-2006,采用介电强度测试仪QS37(北京 中航时代仪器设备有限公司）测定。
[0289] 各实施例制得的纤维纸的性能数据如表7-14所示。
[0290] 表7造纸实施例1的纤维纸性能数据
[0291]
[0292] 表8造纸实施例2的纤维纸性能数据
[0293]
[0294] 表9造纸实施例3的纤维纸性能数据
[0295]
[0296] 表10造纸实施例4的纤维纸性能数据
[0297]
[0298] 表11造纸实施例5的纤维纸性能数据
[0299]
[0300] 表12造纸实施例6的纤维纸性能数据
[0301]
[0302] 表13造纸实施例7的纤维纸性能数据
[0303]
[0304] 表14造纸对比例1的纤维纸性能数据
[0305]
[0306] 比较造纸实施例4和造纸对比例1可以看出，在使用同样的短切纤维，并且短切纤 维与沉析纤维的比例相近的情况下，使用m-POD沉析纤维得到的纤维纸，比使用聚间苯二 甲酰间苯二胺沉析纤维得到的纤维纸，具有更为优异的抗张强度、伸长率和介电强度，纤维 纸的性能得到改善。
[0307] 在优选的实施方案中，本发明的纤维纸使用了 p-POD短切纤维和m-POD沉析纤维。 比较造纸实施例1和造纸实施例6可以看出，与使用聚间苯二甲酰间苯二胺短切纤维相比， 使用P-P0D短切纤维得到的纤维纸具有更加改善的抗张强度、伸长率和介电强度。
[0308] 在更优选的实施方案中，本发明的纤维纸使用了 m-POD和性能（例如力学性能、分 散性、纯净度和/或热稳定性）更优良的P-P0D短切纤维。比较造纸实施例2和造纸实施 例5可以看出，与使用普通的p-POD短切纤维相比，使用性能更为优良的p-POD短切纤维得 到的纤维纸的纵向和横向伸长率大幅提高，性能更为优异。
[0309] 耐热性测试
[0310] 根据IEC60216标准和IEEE383-74标准对造纸实施例6中得到的纤维纸的耐热性 进行测试，根据表15中的测试数据推算得到：上述纤维纸的长期使用温度达到240°C，在此 温度下的电气热老化寿命和机械热老化寿命均大于22年。
[0311] 表15纤维纸热老化性能测试数据
[0312]
[0313] *介电强度下降至12kv/mm的时间
[0314] **纵向抗张强度降低一半的时间
[0315] 结果表明：本发明提供的含有m-POD沉析纤维的纤维纸，具有良好的均匀性、机械 强度和电绝缘性，特别具有优异的耐热性，可以在C级以上绝缘场合长期使用。
[0316] 尽管本发明的具体实施方案已经得到详细的描述，但本领域技术人员将理解：根 据已经公开的所有教导，可以对细节进行各种修改和变动，并且这些改变均在本发明的保 护范围之内。本发明的全部范围由所附权利要求及其任何等同物给出。
【主权项】
1. 一种纤维纸，其包含短切纤维和m-POD沉析纤维；或由短切纤维和m-POD沉析纤维 制得； 优选地，所述m-POD沉析纤维和所述短切纤维的质量比为30-70 :30-70 ; 优选地，所述m-POD沉析纤维具备以下特征中至少之一： 优选地，所述m-POD沉析纤维具备以下特征中至少之一： (a) 所述m-POD沉析纤维的比表面积为2-100m2/g; (b) 所述m-POD沉析纤维的打浆度为25-100°SR，优选为50-80°SR; 优选地，所述m-POD沉析纤维的长度为0.l-7mm，长宽比为50-1000 ; 优选地，所述m-POD沉析纤维的厚度为3-30ym，更优选为3-15ym。2. 权利要求1的纤维纸，所述m-POD沉析纤维由m-POD聚合物制得，所述m-POD聚合物 在25°C下的特性粘度为I. 0-5. 0dL/g，优选为I. 0-2. 0dL/g，更优选为I. 5-1. 8dL/g。3. 权利要求2的纤维纸，所述m-POD聚合物由包含以下步骤的方法制得： (1) 组合发烟硫酸、间苯二甲酸和肼盐以形成反应混合物，其中，肼盐的加入量为全 部待加入肼盐摩尔量的30-85%，发烟硫酸的加入量为全部待加入发烟硫酸摩尔量的 30-95%，反应1-3小时； (2) 加入剩余的肼盐和发烟硫酸，反应1-5小时； 其中，所述间苯二甲酸、肼盐和发烟硫酸的总的摩尔比为1 :〇. 4-1. 5 :8-20 ; 例如，所述步骤（1)的反应温度为70-120°C; 例如，所述步骤（2)的反应温度为100_160°C; 例如，所述肼盐选自硫酸肼和氯化肼；优选地，所述肼盐为硫酸肼； 例如，所述发烟硫酸中三氧化硫的含量为5-50wt% ; 例如，所述步骤（1)和所述步骤（2)在搅拌下进行。4. 权利要求1的纤维纸，所述m-POD沉析纤维由包含以下步骤的方法制得： i) 将含有m-POD聚合物的溶液与沉析剂混合，在剪切作用下形成沉析纤维；优选地，所 述剪切作用通过搅拌实现； 优选地，所述方法还包含以下步骤： ii) 将沉析纤维和沉析剂进行分离； iii) 对经过分离的沉析纤维进行洗涤； 优选地，所述含有m-POD聚合物的溶液由如权利要求3定义的方法制得。5. 权利要求1的纤维纸，所述短切纤维选自聚酰胺短切纤维、芳族聚噁二唑短切纤维、 聚对苯撑苯并二噁唑短切纤维和聚酰亚胺短切纤维； 优选地，所述聚酰胺为芳族聚酰胺； 优选地，所述芳族聚酰胺选自聚间苯二甲酰间苯二胺和聚对苯二甲酰对苯二胺； 优选地，所述芳族聚噁二唑为P-POD; 优选地，所述短切纤维的长度为2-20mm; 更优选地，所述短切纤维的长度为2-8mm; 优选地，所述短切纤维的细度为0. 1-5. 0D。6. 权利要求5的纤维纸，所述p-POD短切纤维具备以下特征中至少之一： (a)所述p-P0D短切纤维的断裂比强度大于2. 50cN/dtex; (b) 所述p-POD短切纤维的起始分解温度高于400°C; (c) 所述p-POD短切纤维的环化度大于80% ; (d) 所述p-POD短切纤维的分散性小于10根/100g;和 (e) 所述p-POD短切纤维的疵点含量小于5mg/100g。7. 权利要求6的纤维纸，所述p-POD短切纤维由具备以下特征中至少之一的含有 P-POD聚合物的溶液制得： (a) 所述溶液包含p-POD聚合物和发烟硫酸，所述溶液中，p-POD聚合物的特性粘度不 小于I. 70dL/g，并且，所述溶液在温度为100-160°C的条件下，表观粘度为50-120Pa?S;优 选地，所述表观粘度为70-120Pa?S; (b) 所述溶液不含封端剂；例如，所述溶液不含苯甲酸或苯胺；例如，所述溶液不含苯 甲酸；和 (c) 所述溶液中，15-50ym颗粒的含量低于100个/mL。8. 权利要求7的纤维纸，其中，所述含有p-POD聚合物的溶液由包含以下步骤的方法制 得： (1) 组合发烟硫酸、对苯二甲酸和肼盐以形成反应混合物，其中，肼盐的加入量为全 部待加入肼盐摩尔量的30-85%，发烟硫酸的加入量为全部待加入发烟硫酸摩尔量的 30-95%，反应1-3小时； (2) 加入剩余的肼盐和发烟硫酸，反应1-5小时； 其中，所述对苯二甲酸、肼盐和发烟硫酸的总的摩尔比为1 :〇. 4-1. 5 :8-20 ; 例如，所述步骤（1)的反应温度为70-120°C; 例如，所述步骤（2)的反应温度为100_160°C; 例如，所述肼盐选自硫酸肼和氯化肼；优选地，所述肼盐为硫酸肼； 例如，所述发烟硫酸中三氧化硫的含量为5-50wt% ; 例如，所述步骤（1)和所述步骤（2)在搅拌下进行。9. 权利要求1的纤维纸，其由包含以下步骤的方法制得： (I) 将短切纤维和m-POD沉析纤维进行打浆、除杂、分散，制成水浆； (II) 利用水浆进行抄造，得到湿纸页，对湿纸页进行压榨和干燥； (III) 对干燥后的纸页进行热轧； (IV) 对热轧后的纸页进行压光； 优选地，所述m-POD沉析纤维选自如权利要求1-4任一项定义的m-POD沉析纤维； 更优选地，所述P-POD短切纤维选自如权利要求6-8任一项定义的p-POD短切纤维。10. -种制备纤维纸的方法，其特征在于使用如权利要求1-4任一项定义的m-POD沉析 纤维；优选地，还使用如权利要求6-8任一项定义的p-POD短切纤维； 优选地，所述方法包含以下步骤： (I) 将短切纤维和m-P0D沉析纤维进行打浆、除杂、分散，制成水浆； (II) 利用水浆进行抄造，得到湿纸页，对湿纸页进行压榨和干燥； (III) 对干燥后的纸页进行热轧； (IV) 对热轧后的纸页进行压光。11. 权利要求1-9任一项所述的纤维纸用作绝缘纸的用途。12. 权利要求1-9任一项所述的纤维纸用于制备制品的用途， 优选地，所述制品选自绝缘材料、结构材料和电子元器件； 优选地，所述绝缘材料为复合绝缘材料，例如复合绝缘纸和层压绝缘制品； 优选地，所述结构材料为夹层结构材料，例如蜂窝夹层结构； 优选地，所述电子元器件为印刷电路板。13. -种制品，其包含一层或多层权利要求1-9任一项所述的纤维纸； 优选地，所述制品选自绝缘材料、结构材料和电子元器件； 优选地，所述绝缘材料为复合绝缘材料，例如复合绝缘纸和层压绝缘制品； 优选地，所述结构材料为夹层结构材料，例如蜂窝夹层结构； 优选地，所述电子元器件为印刷电路板。
【专利摘要】本发明涉及包含m-POD沉析纤维的纤维纸，制备所述纤维纸的方法，以及所述纤维纸的用途，例如，用于制造绝缘材料、结构材料或电子元器件。
【IPC分类】C08G73/06, D21H13/26, D01F1/10, D21H13/20, D21H27/12, D01F6/94, D21H15/10
【公开号】CN104894922
【申请号】CN201510263612
【发明人】杨远凤, 冯娇, 吴萌, 周建峰
【申请人】江苏宝德新材料有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月22日
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