[发明专利]一种芳纶纤维表面接枝处理方法

说明书

本发明提供一种芳纶纤维表面接枝处理方法，①配制质量分数为1％‑10％的聚酰胺酸溶液(PAA)；②将预处理后的芳纶纤维剪成10‑50cm的小段,置于聚酰胺酸溶液中,在50℃条件下超声处理0.5‑2h；③去除表面多余的聚酰胺酸，然后将其于氧气或空气条件下250℃高温处理1小时；④处理后以DMAC或者NMP快速清洗多次，然后用去离子水多次洗涤直至PH值为7；④清洗后进行干燥,即制得表面接枝改性的芳纶纤维。以解决现有化学接枝改性的反应过程及反应程度不易控制，并且工艺复杂，处理步骤多,反应条件苛刻,投资成本大,工业化难度较大等问题。本发明属于芳纶纤维处理技术领域。

技术领域

本发明涉及一种芳纶纤维表面接枝处理方法，属于纤维改性处理技术领域。

背景技术

短纤维增强复合材料能够把基体材料的和纤维的刚性很好地结合起来，特别指出的是，在众多的纤维中，芳纶纤维(AF)以其优异的强韧性、长径比和高保持率对复合材料的改性效果最佳。然而，AF具有表面结晶度高，晶格致密、化学活性差等缺。这导致纤维与基体之间的界面粘着力较弱。因此，寻求新型高效的表面处理剂以及有效的界面改性技术来改善界面粘结性能是当前芳纶纤维改性研究的重要方向之一。

近年来，国内外芳纶纤维的改性主要是通过表面氧化、表面刻蚀、络合处理、表面接枝、氧化-表面涂覆、等离子体处理等物理化学手段提高纤维表面的化学活性，改善纤维与橡胶基体之间的界面粘结性能。表面涂覆是将一些官能团柔性树脂，如偶联剂、环氧树脂、胶乳、含交联剂的浸渍液等，经一定工艺涂覆到纤维表面，受力过程中以钝化裂纹扩展从而起到改善界面的作用，因操作简单而得到广泛应用。

化学改性通过一定的手段使纤维表面的酰胺键在一定的条件下发生取代、水解等官能团反应，在纤维表面引入羟基、羧基等官能团，依靠纤维表面新增的官能团或者其极性来增强其与橡胶的界面粘合。

表面接枝改性是利用化学试剂与芳纶表面进行反应,在纤维表面引入可反应的活性基团,在与基体材料复合时能够发生化学反应形成共价键,从而增加材料与基体的界面粘结性。化学接枝改性效果明显，但是反应过程及反应程度不易控制，并且工艺复杂。处理过程包括前处理等处理步骤多,反应条件苛刻,投资成本大,工业化难度较大。目前,现有技术中尚无一种理想的提高芳纶纤维表面活性的方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种芳纶纤维表面接枝处理方法，以解决现有化学接枝改性的反应过程及反应程度不易控制，并且工艺复杂，处理步骤多,反应条件苛刻,投资成本大,工业化难度较大等问题。

为解决上述问题，提供一种芳纶纤维表面接枝处理方法，具体步骤如下:

(1)将芳纶纤维浸入到丙酮中室温清洗,然后放置于去离子水中进行多次洗涤,处理完毕后干燥；

(2)芳纶纤维的表面活化处理:①配制质量分数为1％-10％的聚酰胺酸溶液(PAA)；②将预处理后的芳纶纤维剪成10-50cm的小段,置于聚酰胺酸溶液中,在50℃条件下超声处理0.5-2h；③去除表面多余的聚酰胺酸，然后将其于氧气或空气条件下250℃高温处理1小时；④处理后以DMAC或者NMP快速清洗多次，然后用去离子水多次洗涤直至PH值为7；④清洗后进行干燥,即制得表面接枝改性的芳纶纤维。

步骤(2)经②处理后，取出芳纶纤维后置于电热恒温鼓风干燥箱，温度50摄氏度处理2h,以去除表面粘附的溶剂。然后250℃高温处理1小时。

步骤(1)中，先将芳纶纤维浸入到丙酮中室温下超声清洗1-2小时,然后再放置于去离子水中进行多次洗涤，以除去纤维加工过程中表面的处理剂,处理完毕后，在50-80℃条件下干燥1-2小时；

步骤(2)中，聚酰胺酸溶液的制备方法如下：以均苯四甲酸二酐[PMDA]和对苯二胺[p-PDA]于非质子极性溶剂NMP中合成高粘度PAA(固含量约为10％)，PAA再用NMP稀释至质量分数为1％-10％备用。