[发明专利]一种纤维表面处理方法

说明书

一种纤维表面处理方法，属于纤维表面改性领域。本方法将纤维置于小分子表面活化剂进行表面活化后，浸渍于聚合物稀溶液中，超声处理后干燥表面水分；将上述纤维浸渍在交联剂中进行化学交联，在纤维表面形成一层聚合物交联网状结构；再将上述纤维置于树脂溶液中，通过溶液置换将树脂溶液填充至聚合物交联网状结构中，在纤维表面构筑交联双网络结构。与现有技术相比，本发明提供的方法具有如下优势：在提高纤维与树脂基体结合强度的同时提升纤维本体拉伸强度，方法简单有利于大规模生产使用。

技术领域

本发明属于纤维表面改性技术领域，具体涉及一种纤维表面处理方法。

背景技术

纤维基树脂复合材料是一种先进的具有很大应用价值和应用前景的一种复合材料，是由高性能纤维和高分子树脂两部分复合而成，具有高强度、高模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强、易加工成型等特点。高性能复合材料于20世纪60年代被开发并实现产业化生产，推动了国防军工和航天科技的发展。几十年来高性能纤维复合材料不断发展，已从航空航天领域向防护装备、体育器材、交通、建筑、工业设备等多领域迅速推广。此外，高性能纤维例如PBO纤维、芳纶纤维等已被广泛应用于各种武器装备，对于促进武器装备的轻量化、小型化和高性能化起着至关重要的作用。

但是，由于这些具有高强度、高模量的高性能纤维表面比较光滑，表面活性较低，纤维具有较强的化学惰性，因此这些高性能纤维几乎与所有的树脂基体都不能很好的浸润，与树脂基体的粘结性很差，导致高性能纤维增强复合材料的层间剪切强度极低，不能较好地进行应力的传递，极大地影响了复合材料综合性能的发挥，限制了高性能纤维在先进复合材料领域中的应用。

目前，主要通过对纤维进行表面改性，来改善纤维与基体树脂间的界面粘结性。通过改变纤维表面晶态、形态、极性、表面化学组成及表面能，提高纤维表面粗糙度，增强纤维与树脂基体的机械啮合作用以及增加纤维表面极性基团和不饱和碳原子比例，提高纤维与树脂间浸润性。常用的表面改性方式有化学处理、等离子体处理、辐射和电晕处理法等。这些方法虽一定程度上改善了纤维的界面性能，但是大部分都是以牺牲纤维的力学性能和热性能为代价。

专利CN101235590A介绍了一种对高性能纤维的超声化学改性方法。将PBO纤维浸渍于混合均匀的多聚磷酸混合化学溶剂中水浴并超声处理进行PBO纤维的表面改性。该方法虽然一定程度上提升了PBO纤维与基体树脂的界面结合性能，但是也对PBO纤维的力学性能造成了损伤。

发明内容

本发明的目的是为了解决纤维表面惰性从而导致纤维与树脂基体界面结合性能较差的问题，提供一种纤维表面处理方法，该方法能够在不损失纤维力学性能的前提下增加纤维与树脂基体界面结合性能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种纤维表面处理方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：将纤维浸渍在0.1％～15％小分子表面活化剂溶液中1～120min，得活化纤维1；

步骤二：将活化纤维1浸渍在浓度为1％～40％聚合物溶液中1min～60min，超声处理后取出，表面干燥后得活化纤维2；

步骤三：将活化纤维2浸渍在0.1％～60％交联剂溶液中，进行化学交联，使聚合物在纤维表面形成三维交联网络结构，得活化纤维3；

步骤四：将活化纤维3浸渍在0.1％-15％树脂溶液中1min～60min，利用溶剂置换将树脂溶液填充至聚合物交联网络结构中，形成双网络表面，去除溶剂，得到活化纤维4；

步骤五：将活化纤维4与树脂混合并制备高性能纤维复合材料。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

1、本发明将纤维用小分子表面活性剂活化后，在纤维表面形成聚合物交联树脂双交联网络，与树脂混合制备得高性能纤维复合材料；