[发明专利]一种表面改性芳纶纤维及其制备方法

权利要求书

1.一种表面改性芳纶纤维的制备方法，其特征在于，主要包括以下几个步骤：

(1)配制表面处理剂：将二异氰酸酯A和有机锡催化剂溶于有机溶剂中，形成质量分数为30～50％均匀溶液，得到表面处理剂；

(2)制备超支化聚氨酯：在反应釜中加入10～15质量份二异氰酸酯B、5～10质量份多缩乙二醇和有机锡催化剂，升温至60～80℃，搅拌反应1～2小时；加入1～2质量份扩链剂A，同时加入1～3质量份调粘剂，搅拌反应3～5小时；再加入酸性溶剂，搅拌10～50分钟；将反应液缓慢加入高速搅拌的80～100质量份质量分数为0.15％～0.5％扩链剂B的水溶液中，并升温至60～80℃，搅拌反应1～3小时，得到超支化聚氨酯，其结构式为式(1)：

式(1)中，超支化聚氨酯的端基包括异氰酸酯基、氨基和/或羟基活性官能团，R₁为聚氨酯分子链基，R₂和R₃为烷烃基，超支化聚氨酯的分子量为5000～50000；其中R₁的结构通式如式(2)，式(2)中R₄和R₅均为脂肪族链烃基；

(3)芳纶表面处理：将芳纶纤维连续通过上油机的压辊，并用上述表面处理剂浸没芳纶纤维，然后进入烘道干燥，烘道温度120～150℃，得到表面偶联异氰酸酯基的改性芳纶纤维；

(4)表面接枝处理：将步骤(3)得到表面偶联异氰酸酯基的改性芳纶纤维通入装满超支化聚氨酯的凹槽中，浸润后进入烘道，在催化剂的作用下进行接枝反应并烘干，烘道温度130～160℃，得到表面接枝超支化聚氨酯的改性芳纶纤维。

2.根据权利要求1所述表面改性芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯A结构通式为OCN-R′-NCO，R′包括碳原子数为2～10的碳链脂肪烃基取代苯基或萘基。

3.根据权利要求2所述表面改性芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯A中R′包括亚甲基环己基、二亚甲基、癸烯基、己基或三甲基己基取代苯基。

4.根据权利要求1所述表面改性芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯B包括碳原子数小于10的脂肪族链烃基二异氰酸酯。

5.根据权利要求4所述表面改性芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述脂肪族链烃基二异氰酸酯包括六亚甲基二异氰酸酯或三甲基六亚甲基二异氰酸酯。

6.根据权利要求1所述表面改性芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述多缩乙二醇包括聚合度为3～8的多缩乙二醇。

7.根据权利要求1所述表面改性芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述扩链剂A包括三醇胺类化合物，其结构通式为N(R₂OH)₃，其中R₂包括2～4个碳原子的烷烃基。

8.根据权利要求7所述表面改性芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述扩链剂A包括三乙醇胺或三异丙醇胺。

9.根据权利要求1所述表面改性芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述扩链剂B包括二胺类化合物，其结构通式为H₂N-R₃-NH₂，其中R₃包括1～4个碳原子的烷烃基。

10.根据权利要求8所述表面改性芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述扩链剂B包括乙二胺、1,3-丙二胺或1,4-丁二胺。

11.根据权利要求1～10中任一项所述制备方法得到的一种表面改性芳纶纤维或其与树脂的复合材料。