[发明专利]一种改性芳纶和改性芳纶复合材料

说明书

本发明公开了一种改性芳纶和改性芳纶复合材料。本发明的改性芳纶通过对芳纶布进行包括预处理、等离子处理、多巴胺改性和硅烷偶联剂改性的步骤制备而成。本发明的改性芳纶复合材料通过将改性芳纶浸渍在树脂组合物中烘干得到半固化片，然后将至少一张所述半固化片叠置热压而成。本发明的改性芳纶复合材料具有结合性好、拉伸强度高等优点。

技术领域

本发明属于高分子纤维技术领域，特别是涉及一种改性芳纶和改性芳纶复合材料。

背景技术

芳香族聚酰胺纤维是一种人工合成的高性能纤维，简称为芳纶纤维。它是由苯环和酰胺键形成的交替线型高分子聚合物。美国联邦贸易委员会将其定义为至少有85％的酰胺键直接与两个苯环相连接，并将其命名为Aramid fibers。关于芳纶纤维应用的研究，国外研究较早，最开始是在工业领域中将其作为一种特种纤维，运用到一些需要特殊性能和特殊要求的制品中，用量普遍不大，也基本上作为辅助改性材料在使用。美国杜邦(DuPont)公司是芳纶纤维开发和商业化的开拓者，20世纪60年代，杜邦公司成功地开发出间位芳纶纤维并实现商业化，其商品名为Nomex。之后，杜邦公司又成功地开发出对位芳纶纤维并实现商业化，其商品名为Kevlar。其目前市场上使用的芳纶纤维85％为对位芳纶纤维。

随后随着科学技术的发展和研究的不断深入，芳纶纤维的独特物化性质也越来越吸引广大科研工作者的注意，因为其高强度、高模量、耐高温、耐化学腐蚀、耐磨等特点，被称为“全能纤维”，在各个领域都可以独当一面。

芳纶纤维由于其较高的结晶度和苯环的空间位阻作用，使得纤维表面光滑、活性官能团少、反应活性低维的应用受到限制。因此其与大多数高分子基体的粘附性差，从而使芳纶纤的应用受到限制。因此，改善芳纶纤维与基体材料的界面相互作用，充分发挥芳纶纤维优异的力学性能，就需要对芳纶纤维表面进行改性处理。

等离子体处理可以对芳纶进行改性，处理后的纤维表面性能都会出现一定的变化，表现为反应活性提高，表面能提高，出现新的反应基团，使纤维可以与聚合物基质进行反应，形成共价化学键连接，从而使纤维与基质之间的界面作用得到提升，并且表面刻蚀严重，粗糙度增加，这些变化使得芳纶纤维与基质间的界面粘合程度可得到极大的提高。但是，经过等离子体处理，芳纶纤维表面会出现了不同程度的凹槽、裂纹，这些地方相对较脆弱，会导致芳纶纤维的拉伸强度降低，进而影响芳纶复合材料的拉伸强度，造成产品力学性能、可靠性下降。

发明内容

本发明的目的是弥补现有技术的不足，提供一种改性芳纶和改性芳纶复合材料。

为了达到上述的目的，本发明采取以下技术方案：

一种改性芳纶，所述改性芳纶通过对芳纶布进行包括预处理、等离子处理、多巴胺改性和硅烷偶联剂改性的步骤制备而成。

进一步地，所述预处理的步骤为：将芳纶布在有机溶剂中浸泡一定时间，然后将浸泡后的芳纶布先后经低温和高温烘烤。通过低温烘烤能够加速有机溶剂的挥发，高温烘烤能够进一步除去芳纶布的油性杂质，通过浸泡和烘烤步骤能够提高后续的等离子处理、多巴胺改性和硅烷偶联剂改性的效果。

优选的，所述芳纶布为粗细50～500旦尼尔的芳纶纱线编织而成。

优选的，所述有机溶剂选自丙酮、丁酮、甲醇、乙醇的一种或几种，浸泡时间为20～30小时；更优选的，所述有机溶剂为丙酮与乙醇按照质量比1:1混合而成，浸泡时间为24小时。

优选的，所述低温烘烤温度为60～80℃，烘烤时间为8～12小时；高温烘烤温度为180～220℃，烘烤时间为2～3小时。

更优选的，所述低温烘烤温度为80℃，烘烤时间为10小时；高温烘烤温度为200℃，烘烤时间为3小时。