[发明专利]一种芳纶的表面改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面改性方法，具体地说，本发明涉及一种芳纶的表面改性方法，属于化学纤维生产领域。 

背景技术

芳纶全称为“聚对苯二甲酰对苯二胺”，英文为Aramid fiber（杜邦公司的商品名为Kevlar），是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,其强度是钢丝的 5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右。它具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。芳纶的发现，被认为是材料界一个非常重要的历史进程。 

芳纶Ⅲ纤维类似于俄罗斯的APMOC纤维，由对苯二甲酰氯，对苯二胺，5(6)-胺基-2-(4-胺基苯基)苯并咪唑三种单体共聚而成。这种纤维的拉伸强度和拉伸模量分别比杜邦公司的Kevlar49纤维高出38%和20%。芳纶Ⅲ纤维增强复合材料广泛用于国防军工、航空航天、电子通讯、交通运输、土木建筑、橡胶制品、体育休闲等领域。 

芳纶纤维表面缺少化学活性基团，纤维表面浸润性较差，因此纤维表面能低，其在形成复合材料时与树脂基体的粘合性能较差,使芳纶的高强高模特性不能完全发挥，影响芳纶纤维增强复合材料的力学性能。所以需对芳纶进行表面改性处理，提高纤维与树脂基体界面间的粘接性能，使复合材料内部的应力能够均匀传递，以满足高性能复合材料的需求。 

申请号200710142324.9的发明专利公开了一种纤维表面改性的方法、纤维制品和用途，将丙烯酰胺类物质，过硫酸盐类或偶氮类自由基引发剂溶解在水中制备成表面处理剂，然后涂覆于纤维或织物表面，通过加热诱发引发剂产生自由基使丙烯酰胺类物质聚合成聚合物沉积在纤维表面，增大纤维的表面极性。这种改性方法在实际生产中，将会导致聚丙烯酰胺聚合物沉积在干燥辊表面，并且会越积越多，最终影响纤维的性能，严重时将使纤维无法正常生产。 

专利号ZL01112966.2公开了一种采用硅烷偶联剂处理玻璃纤维的方法。实验证明，这种方法对玻璃纤维效果明显，但用于处理芳纶时，并不能增强纤维与环氧树脂基体的界面性能。 

申请号200680015871.4公开了一种含氟含硅的聚合物，这种聚合物具有疏水疏油性能，这种表面处理剂适用于纺织品，如织物等。但是这种疏水疏油性能的处理剂并不适用于芳纶的表面改性，而且这种油剂制备复杂，生产成本也高。 

发明内容

本发明旨在解决现有技术中的纤维表面改性处理工艺不适于芳纶表面改性处理的问题，提供一种操作简易安全的在线表面改性处理方法，使得最后得到的芳纶柔软分散、性状质量稳定，并且提高了纤维的表面极性。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 

一种芳纶的表面改性方法，包括表面改性处理剂的配制、涂覆表面处理剂、干燥处理，其特征在于：所述的表面改性处理剂的配制为：

所述的表面改性处理剂采用如下分子结构式的氟碳硅烷偶联剂溶解在有机溶剂中直接使用，或者采用氟碳活性剂将其乳化分散在水中后直接使用：

式中，n=1～10，R₁，R₂，R₃为烷基基团。

上述将氟碳硅烷偶联剂溶解在有机溶剂中或者采用氟碳活性剂将其乳化分散在水中后直接使用，其中溶解和乳化分散的方法为本领域常规技术手段。 

本发明所述的烷基基团为CH₃-、CH₃CH₂-、CH₃CH₂CH₂-、(CH₃)₂CH-、CH₃CH₂CH₂CH₂-、(CH₃)₂CHCH₂-、(CH₃)₃C-、CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂-、(CH₃)₂CHCH₂CH₂-、CH₃CH₂CH(CH₃)CH₂-或者(CH₃)₃CCH₂-。