[发明专利]一种油水双亲的纤维的制备方法及其纤维

说明书

本发明提供了一种油水双亲的纤维的制备方法，包括以下步骤：步骤(1)，将原始纤维加入真空反应器中，并经过热处理和第一次抽真空处理；其中，热处理真空反应器至反应温度，所述反应温度不高于纤维的熔点，得到待反应的真空反应器；步骤(2)，将含有氟单质的气体通入待反应的真空反应器中，并在反应温度下进行反应，得到反应后的真空反应器，打开反应后的真空反应器获得油水双亲的纤维。本发明的制备方法可以得到一种具有永久时效的油水双亲的纤维。

技术领域

本发明涉及一种油水双亲的纤维的制备方法及其纤维。

背景技术

在橡胶、树脂、工程塑料和涂料等基体材料中通过添加纤维形成复合材料，从而提高基体的强度、抗撕裂和模量等性能。但纤维与基体通常由于相容性差，短切纤维(包括浆粕)易团聚、缠绕，生产加工困难等原因，对基体的改性效果有限。为了提高改性效果，通常需要对纤维的表面进行改性，以增强纤维与基体的相容性，能够达到稳定分散的效果。

目前，对这些纤维的改性方法主要为马来酸酐接枝、等离子改性等，这些改性方法效果有限，相容性提高不多，或者产能有限，价格昂贵，并且这几种改性技术工艺复杂，对设备及操作人员要求高。

众所周知，将含氟基团引入材料中可增加材料的亲脂性。碳-氟键是强极性键，若能将碳氟键以合适的方式引入材料，将使材料具有油水双亲的特性，这样的材料在多数溶剂、基材中具有良好的分散性和界面粘附性等优良界面性能。但常规的含氟材料例如聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等材料，表面能较常规材料更低，甚至表现出超疏水特性，其纤维材料表现出难粘附的特点，这是因为在这些材料结构中C-F键对称分布，使得材料在宏观上呈现出非极性，同时材料的亲脂性也大大降低。

由此，研发一种通过随机方式引入碳-氟键改性纤维，使得改性后的纤维油水双亲，迫在眉睫。

发明内容

本发明的一个目的为提供一种油水双亲的纤维的制备方法，通过调整反应条件和方法，用氟单质与原始纤维进行反应，在原始纤维表面随机取代一部分元素，尽量避免对称碳-氟键的出现，使改性后的原始纤维具有较高的表面活性，而且氟元素的引入提高了其亲油性，因此具有亲水亲油性。该方法获得的纤维改性效果好，而且改性后性能持续时间长，甚至达到永久时效。

本发明的另一个目的为提供一种纤维，通过上述制备方法获得，该纤维具有亲水亲油性能，而且具有较高的表面性能，可以作为改性材料添加到树脂、橡胶、工程塑料和涂料等改性基体中，纤维与基体具有良好的相容性，从而对基体进行改性。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是一种油水双亲的纤维的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)，将原始纤维加入真空反应器中，并经过热处理和第一次抽真空处理；其中，热处理真空反应器至反应温度，所述反应温度不高于纤维的熔点，得到待反应的真空反应器；

步骤(2)，将含有氟单质的混合气体通入待反应的真空反应器中，并在反应温度下进行反应，得到反应后的真空反应器，打开反应后的真空反应器获得油水双亲的纤维。

根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中，原始纤维选自聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚苯乙烯纤维、聚甲醛纤维、聚酯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丁二酯纤维、聚苯硫醚纤维、聚碳酸酯纤维、聚酰胺纤维、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、聚酰亚胺纤维和聚醚醚酮纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的一种或多种。

根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中，所述原始纤维的直径为1μm～2mm，长度为1mm以上的短切纤维。

根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中，所述待反应的真空反应器内的压力为-0.1～0Mpa，反应温度低于原始纤维的熔点。