[发明专利]一种芳纶纤维表面接枝改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及芳纶纤维的改性方法，具体涉及一种芳纶纤维表面接枝改性方法。

背景技术

芳纶纤维因具有优良的稳定性、高韧性、优异的抗拉强度和弹性模量，被广泛用于先进复合材料制造，纤维增强复合材料的纤维与基本之间的粘结性决定着复合材料整体的性能，然而芳纶纤维定向程度和结晶度高，活性基因少，与基体树脂的粘结性极不理想，所以有必要对芳纶纤维进行表面改性，以提高芳纶纤维与基体树脂的粘结性，以此增强复合材料的整体性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种芳纶纤维表面接枝改性方法，以增强芳纶纤维的表面活性，使其与基体树脂具有较高的粘结性能，该改性方法具体包括如下步骤：

a.将芳纶纤维采用低温等离子体进行表面处理，然后将芳纶纤维在芳纶浆料中浸渍1-2小时后，取出进行水洗，干燥；所述芳纶浆料采用芳纶浆粕制备；

b.将乙二醛和壳聚糖配置成水溶液，然后将经过表面处理的芳纶纤维浸入，进行接枝反应；乙二醛和壳聚糖的质量比为1：4-1：5；

c.将完成接枝反应的芳纶纤维水洗、干燥。

进一步，所述芳纶浆料采用间位芳纶浆粕制备，具体制备过程如下：

首先将间位芳纶浆粕进行低温等离子体处理，气体为氩气、处理功率为40-50W、压强50-80Pa、时间3-5分钟，然后将间位芳纶浆粕加水、聚乙二醇和乳化剂OP-10制成溶液、并用胶体磨研磨1-3小时后，制成芳纶浆料；在芳纶浆料中，含5-10wt%间位芳纶浆粕、0.2-1 wt%聚乙二醇、1-2wt%乳化剂OP-10，其余成分为水。

间位芳纶浆粕在经过低温等离子体处理后，间位芳纶浆粕中纤维表面的分子的活性提高，然后和聚乙二醇及乳化剂OP-10共同制成水溶液，并用胶体磨进行研磨，以进一步使间位芳纶浆粕中的纤维发生原纤化，增大间位芳纶浆粕中的纤维的比表面积，经过研磨后形成稳定的悬浮液，有利于芳纶纤维进行浸渍，并使间位芳纶浆粕均匀地涂覆在芳纶纤维的表面。

进一步，所述间位芳纶浆粕为采用150目的筛网筛分后，取过筛的部分。间位芳纶浆粕的纤维较短时，其比表面积也较大，具有更多的活性基团，有利于增强芳纶纤维与基体树脂的粘结性。

进一步，在步骤a中，芳纶纤维进行低温等离子体处理时，气体为氩气、处理功率为250-300W、压强50-60Pa、时间10-15分钟。步骤a中，芳纶纤维在芳纶浆料中的浸渍温度为70-80℃。

进一步，所述步骤b中壳聚糖的浓度为10-20g/L。所述步骤b中接枝反应的时间为0.5-1.5小时，反应温度为 5-10℃。

进一步，在步骤c 中，水洗的温度为40-60℃， 烘干的温度为50-70℃。

采用本发明对芳纶纤维进行表面接枝改性后，可增强芳纶纤维的表面的分子的活性，在改性过程中，先将芳纶浆粕中的纤维接枝到芳纶纤维的表面，在乙二醛和壳聚糖的水溶液中，在乙二醛的作用下，壳聚糖上的官能团相互连接，在芳纶纤维的表面形成网状结构，增强芳纶浆粕中的纤维与芳纶纤维的结合力。芳纶纤维经过本发明进行接枝改性后，其与基体树脂的粘结力得到较大的提高，与未进行接枝改性的芳纶纤维相比，所制备的复合材料的拉伸强度平均提高了32%，最高提高了35%。

具体实施方式

实施例1

1）、取间位芳纶浆粕用150目的筛网筛分后，取过筛的间位芳纶纤维浆粕1公斤进行低温等离子体处理，具体参数为：气体为氩气、处理功率为40W、压强50Pa、时间3分钟，然后将间位芳纶浆粕加水、聚乙二醇和乳化剂OP-10制成溶液、并用胶体磨研磨1小时后，制成芳纶浆料；在芳纶浆料中，含5wt%间位芳纶浆粕、0.2wt%聚乙二醇、1wt%乳化剂OP-10，其余成分为水，待用。

取1公斤芳纶纤维，用低温等离子体进行表面处理，具体参数为：气体为氩气、处理功率为250W、压强50Pa、时间10分钟，然后将芳纶纤维浸渍到上述芳纶浆料中，在芳纶浆料为70℃下浸渍1小时后取出，水洗10次后，干燥。

2）、将乙二醛和壳聚糖配置成水溶液，然后将经过表面处理的芳纶纤维浸入，进行接枝反应；其中乙二醛的浓度为2.5 g/L，壳聚糖的浓度为10g/L，接枝反应温度为5℃，反应时间为1.5小时；

3）、将完成接枝反应的芳纶纤维用40℃的温水清洗5次后、在50℃下干燥，制得经过表面接枝改性的1#芳纶纤维。

实施例2