[发明专利]一种聚酯纤维表面预处理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚酯纤维表面预处理的方法，旨在改善聚酯纤维与橡胶的界面粘合性能，使聚酯纤维作为橡胶骨架材料更适用于轮胎、输送带、高压胶管、传动带。

背景技术

目前，纤维增强橡胶复合材料的骨架材料有许多种，传统的有棉纤维、尼龙、人造丝以及聚酰胺等。聚酯纤维具有强度高、模量高、受热条件下不易发生分解、尺寸稳定性好的特点，广泛应用于服装、纺织品、传送带、胶管胶带等工业及生活中的各个领域。在纤维增强橡胶复合材料中，界面粘合性能是决定复合材料综合性能的主要因素，这就要求橡胶与骨架材料的强度等物理机械性能需要满足要求之外，其二者的界面粘合性能将决定复合材料的综合性能。

为充分发挥骨架材料的优异性能，白坯纤维织物需经过浸胶处理后才能与橡胶进行粘合。间苯二酚-甲醛-胶乳（RFL）是目前应用于纤维增强橡胶复合材料的主要浸胶液，可在橡胶与纤维层间形成过渡层胶膜，对橡胶与纤维层起到粘结作用。传统的骨架材料，棉纤维、人造丝、尼龙以及聚酰胺等都存在形成氢键的基团，通过传统的RFL浸胶液浸渍后，可与橡胶有良好的粘合性能。然而聚酯纤维由于表面活性较低，无法直接采用RFL浸胶处理，因而也阻碍了这些高性能骨架材料在橡胶行业中的应用。

为了改善聚酯帘线与橡胶表面粘何性能，主要有碱溶液处理、两步浸胶、一步浸胶、纺丝后处理等方法处理，但都存在其局限性。Ger.2114749碱处理（氨水、聚乙烯亚胺等弱碱性物质）尽管使粘结强度有一定提高，但提高幅度不是很明显，且帘线机械力学性能也会下降；US2003198794两步浸胶用的活化剂是封闭异氰酸酯具有毒性大，热处理温度过高对涤纶损伤大等缺点。CA1242042，JP2229273一步法浸胶除加入异氰酸酯和氯酚树脂改进RFL浸胶液，本身异氰酸酯的高毒性，以及氯酚树脂的高成本，造成使用一定的局限性；CN100999868A虽然是一步法浸胶，但是前期需要进行水溶性聚氨酯和聚丙烯酸酯乳液的制备，工艺复杂，且需要高温处理。US4933236采用纺丝后处理用聚环氧树脂等进行涂覆造成帘线变硬卷绕困难，且最终粘结强度提高幅度不是很大。东华大学的袁爱春在他的硕士论文《橡胶增强用涤纶帘子线表面处理及机理研究》中利用PA、SnCl₂等酸性固化剂和水溶性环氧树脂制备预浸渍液，并加入增塑剂TPP、渗透剂等，经此处理的聚酯纤维再浸渍RFL浸胶液后与橡胶粘合强度提高了40%到60%。曲荫章等采用一种离子化氨基甲酸乙酯树脂分散体作为第一浴处理液，第二浴为RFL浸渍液，达到良好的粘合强度。但以上方法浸渍过程复杂，且所用的异氰酸酯有毒，会对环境产生污染；而且处理过的聚酯纤维与橡胶粘合在过硫化的条件下粘合强度大幅降低。

蚌类生物的胶蛋白能稳定的粘附在各种有机和无机基体表面，研究发现，胶蛋白含有较高浓度的邻苯二酚和氨基功能团。多巴胺是一种邻苯二酚胺，其结构与蚌类生物的胶蛋白类似，在碱性环境下可氧化自聚合形成交联聚合物，聚多巴胺几乎与所有基体都有很好的粘附力，同时，聚多巴胺还可以进行各种二级反应，如金属化和自组装。Bin Fei等在其文章【Coating carbon nanotubes by spontaneous oxidative polymerization of dopamine [J]. Carbon, 2008, 46: 1792- 1828.】中首先在碳纳米管表面包覆一层聚多巴胺，然后利用聚多巴胺的弱还原性，在包覆了聚多巴胺层的碳纳米管表面沉积纳米金颗粒。但将多巴胺作为功能化平台，通过两次浸渍对聚酯纤维进行表面改性以提高纤维与橡胶界面粘合性能，且通过控制反应温度和PH控制改性效果的技术，目前尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚酯纤维表面预处理的方法，首先在聚酯纤维表面沉积多巴胺，再以此为平台接枝功能化单体，完成表面改性过程。用胶乳与酚醛树脂组成的浸胶液对经过表面改性的聚酯纤维进行浸胶处理，旨在改善纤维与橡胶的界面粘合性能，使纤维更适用于轮胎、输送带、高压胶管、传动带。解决封闭异氰酸酯高毒性带来的环境问题以及在过硫化条件下聚酯纤维与橡胶粘合强度降低的问题。

本发明的一种纤维预处理方法包含多巴胺盐酸盐表面活化和胶乳与酚醛树脂组成的浸胶液浸胶处理，具体步骤和条件为：

一种聚酯纤维表面预处理的方法，其特征在于，步骤如下：

(1) 表面沉积聚多巴胺