一種提高芳香綸表面活性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種提高芳香絕表面活性的方法，屬于纖維處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 芳絕是一種具有高取向度和高結(jié)晶度的剛性大分子，分子對(duì)稱(chēng)性高，橫向分子間 作用力弱；另外由于分子中存在大量的芳香環(huán)，使其分子間的氨鍵變?nèi)?，橫向強(qiáng)度低使得在 壓縮及剪切力作用下容易產(chǎn)生斷裂。該種結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)使得芳絕表面呈現(xiàn)較大的惰性，反 應(yīng)活性低，導(dǎo)致芳絕與樹(shù)脂等基體的之間的界面粘附性很差。為了更好地發(fā)揮芳絕優(yōu)異的 力學(xué)性能，改善芳絕增強(qiáng)復(fù)合材料的界面結(jié)合狀況，就必須對(duì)芳絕表面進(jìn)行改性處理。
[0003] 目前，芳絕纖維表面改性的方法主要有：表面涂覆法、等離子表面改性、超聲波處 理、表面接枝改性等。
[0004] 表面涂覆法是在纖維表面涂覆一層聚合物樹(shù)脂或低分子物質(zhì)對(duì)纖維進(jìn)行表面改 性的方法。
[0005] 等離子體表面改性是利用等離子體引發(fā)高聚物產(chǎn)生自由基進(jìn)行反應(yīng)，再通過(guò)隨后 的自由基轉(zhuǎn)移、氧化和禪合等反應(yīng)，在纖維表面形成活性基團(tuán)，改善纖維的表面性能。
[0006] 超聲波處理主要是利用超聲波在液體中引起氣泡破裂時(shí)產(chǎn)生的高溫、高壓及局部 激波作用引起纖維表面的變化，從而降低表面自由能，提高樹(shù)脂浸潰性能。
[0007] 表面接枝改性是利用化學(xué)試劑與芳絕表面進(jìn)行反應(yīng)，在纖維表面引入可反應(yīng)的活 性基團(tuán)，在與基體材料復(fù)合時(shí)能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成共價(jià)鍵，從而增加材料與基體的界面 粘結(jié)性。
[000引其他還有共聚改性、稀±改性、氣處理等方法。
[0009] 用上述方法進(jìn)行改性時(shí)，存在如下問(wèn)題：工藝復(fù)雜，處理步驟多，有的處理?xiàng)l件苛 亥IJ，反應(yīng)需要的設(shè)備多，投資成本大，工業(yè)化難度較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對(duì)上述情況，為解決現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供了一種提高芳香 絕表面活性的方法，其包括W下步驟：
[0011] (1)芳絕纖維的表面預(yù)處理：
[0012] 將芳絕纖維放置于丙酬中加熱煮沸一段時(shí)間，然后浸入到無(wú)水己醇中加熱煮沸一 段時(shí)間；然后將纖維放置于無(wú)離子水中進(jìn)行洗漆，除去纖維加工過(guò)程中表面的處理劑，處理 完畢后將纖維干燥一段時(shí)間；
[0013] (2)芳絕纖維的表面活化處理：
[0014] 首先，對(duì)纖維先進(jìn)行超聲波處理；然后將超聲波處理后的纖維置于過(guò)氧化氨溶液 中進(jìn)行活化處理一段時(shí)間；之后，將上述活化后的纖維用無(wú)離子水進(jìn)行洗漆；最后，將上述 清洗后的活化纖維進(jìn)行干燥，即制得表面改性芳絕纖維。
[0015] 進(jìn)一步，作為優(yōu)選，在步驟（1)芳絕纖維的表面預(yù)處理中，將芳絕纖維放置于丙酬 中加熱煮沸的時(shí)間為1小時(shí)，浸入到無(wú)水己醇中加熱煮沸的時(shí)間也為1小時(shí)。
[0016] 進(jìn)一步，作為優(yōu)選，最后處理完畢后將纖維干燥的時(shí)間為2小時(shí)。
[0017] 進(jìn)一步，作為優(yōu)選，在步驟（2)的芳絕纖維的表面活化處理中，在對(duì)纖維先進(jìn)行超 聲波處理之前，先將步驟（1)預(yù)處理后的芳絕纖維剪成20cm左右的樣品，然后再對(duì)纖維先 進(jìn)行超聲波處理，且超聲波處理的溫度為50~80°C，處理時(shí)間為；30min~60min。
[001引進(jìn)一步，作為優(yōu)選，在步驟（2)的芳絕纖維的表面活化處理中，在對(duì)纖維先進(jìn)行 超聲波處理之后，設(shè)置有制備不同濃度的過(guò)氧化氨溶液步驟，且控制過(guò)氧化氨的濃度為 10%~30%;將超聲波處理后的纖維置于過(guò)氧化氨溶液中進(jìn)行活化處理時(shí)，溶液溫度控制 在40C~80°C，反應(yīng)時(shí)間控制在30min~60min。
[0019] 進(jìn)一步，作為優(yōu)選，在步驟（2)的芳絕纖維的表面活化處理中，將活化后的纖維用 無(wú)離子水進(jìn)行洗漆過(guò)程中，直到洗液PH值為7才停止洗漆。
[0020] 本發(fā)明的有益效果；本發(fā)明提供的一種提高芳香絕表面活性的方法，采用超聲 波-過(guò)氧化氨聯(lián)合改性芳絕纖維表面處理方法，十分簡(jiǎn)單，能夠大幅度提高芳絕纖維增強(qiáng) 復(fù)合材料的界面粘結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)保持芳絕纖維自身的力學(xué)強(qiáng)度基本不變，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方 便，便于工業(yè)化連續(xù)處理。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為改性前芳絕纖維的結(jié)構(gòu)；
[0022] 圖2為采用本發(fā)明提供的方法改性后芳絕纖維的結(jié)構(gòu)；
[0023] 圖3為采用本發(fā)明提供的方法改性后芳絕纖維的紅外光譜分析圖；
[0024] 圖4為改性后芳絕纖維的斷裂強(qiáng)度曲線圖；
[0025]圖5為改性后芳絕纖維與樹(shù)脂等復(fù)合材料基體的層間剪切強(qiáng)度曲線圖；
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0027] 本發(fā)明提供了一種提高芳香絕表面活性的方法，其方法步驟如下：
[002引 （1)芳絕纖維的表面預(yù)處理：
[0029] 將芳絕纖維放置于丙酬中加熱煮沸1小時(shí)，然后浸入到無(wú)水己醇中加熱煮沸1小 時(shí)；然后將纖維放置于無(wú)離子水中進(jìn)行洗漆，除去纖維加工過(guò)程中表面的處理劑，處理完畢 后將纖維在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥2小時(shí)。
[0030] (2)芳絕纖維的表面活化處理：
[0031] ①將預(yù)處理后的芳絕纖維剪成20cm左右的樣品，對(duì)纖維先進(jìn)行超聲波處理，處理 溫度；50~80°C，處理時(shí)間；30min~60min;
[0032] ②制備不同濃度的過(guò)氧化氨溶液；控制過(guò)氧化氨的濃度為10%~30%;
[0033] ⑨將超聲處理后的纖維置于上述過(guò)氧化氨溶液中，在一定溫度下處理一段時(shí)間； 溶液溫度控制在40°C~80C，反應(yīng)時(shí)間控制在30min~60min;
[0034] ④將上述活化后的纖維用無(wú)離子水進(jìn)行洗漆，直到洗液PH值為7 ;
[0035] ⑥將上述清洗后的活化纖維進(jìn)行干燥，即制得表面改性芳絕纖維。
[0036]本發(fā)明的超聲波-過(guò)氧化氨聯(lián)合改性芳絕纖維表面處理方法簡(jiǎn)單，能夠大幅度提 高芳絕纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的界面粘結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)保持芳絕纖維自身的力學(xué)強(qiáng)度基本不變， 設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，便于工業(yè)化連續(xù)處理。
[0037]經(jīng)過(guò)采用本發(fā)明提供的芳絕表面活性的方法處理的芳絕纖維，如圖1-2所示，為 芳絕纖維經(jīng)超聲波-過(guò)氧化氨聯(lián)合改性后的結(jié)構(gòu)變化，其中，圖1為改性前芳絕纖維，圖2 為改性后芳絕纖維。
[003引如圖3所示，通過(guò)紅外光譜分析，經(jīng)超聲波-過(guò)氧化氨聯(lián)合改性后纖維的哲基、駿 基和氨基基團(tuán)含量明顯增加，活性增加。而且，在表面形貌上，經(jīng)超聲波-過(guò)氧化氨聯(lián)合改 性后，芳絕纖維表面粗趟度增加，纖維與樹(shù)脂等復(fù)合材料基體的粘結(jié)性能隨之增加。
[0039] 表1為改性后芳絕纖維的X光電子能譜分析表
[0040]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高芳香綸表面活性的方法，其包括以下步驟： (1) 芳綸纖維的表面預(yù)處理： 將芳綸纖維放置于丙酮中加熱煮沸一段時(shí)間，然后浸入到無(wú)水乙醇中加熱煮沸一段時(shí) 間；然后將纖維放置于無(wú)離子水中進(jìn)行洗滌，除去纖維加工過(guò)程中表面的處理劑，處理完畢 后將纖維干燥一段時(shí)間； (2) 芳綸纖維的表面活化處理： 首先，對(duì)纖維先進(jìn)行超聲波處理；然后將超聲波處理后的纖維置于過(guò)氧化氫溶液中進(jìn) 行活化處理一段時(shí)間；之后，將上述活化后的纖維用無(wú)離子水進(jìn)行洗滌；最后，將上述清洗 后的活化纖維進(jìn)行干燥，即制得表面改性芳綸纖維。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高芳香綸表面活性的方法，其特征在于，在步驟（1)芳 綸纖維的表面預(yù)處理中，將芳綸纖維放置于丙酮中加熱煮沸的時(shí)間為1小時(shí)，浸入到無(wú)水 乙醇中加熱煮沸的時(shí)間也為1小時(shí)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高芳香綸表面活性的方法，其特征在于，最后處理完 畢后將纖維干燥的時(shí)間為2小時(shí)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高芳香綸表面活性的方法，其特征在于，在步驟（2)的 芳綸纖維的表面活化處理中，在對(duì)纖維先進(jìn)行超聲波處理之前，先將步驟（1)預(yù)處理后的 芳綸纖維剪成20cm左右的樣品，然后再對(duì)纖維先進(jìn)行超聲波處理，且超聲波處理的溫度為 50~80°C，處理時(shí)間為：30min~60min。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高芳香綸表面活性的方法，其特征在于，在步驟（2) 的芳綸纖維的表面活化處理中，在對(duì)纖維先進(jìn)行超聲波處理之后，設(shè)置有制備不同濃度的 過(guò)氧化氫溶液步驟，且控制過(guò)氧化氫的濃度為10%~30% ;將超聲波處理后的纖維置于 過(guò)氧化氫溶液中進(jìn)行活化處理時(shí)，溶液溫度控制在40°C~80°C，反應(yīng)時(shí)間控制在30min~ 60min〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高芳香綸表面活性的方法，其特征在于，在步驟（2)的 芳綸纖維的表面活化處理中，將活化后的纖維用無(wú)離子水進(jìn)行洗滌過(guò)程中，直到洗液PH值 為7才停止洗滌。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供的一種提高芳香綸表面活性的方法，其包括以下步驟：(1)芳綸纖維的表面預(yù)處理：依次將芳綸纖維放置于丙酮中、無(wú)水乙醇中加熱煮沸一段時(shí)間；然后放到無(wú)離子水中洗滌，處理完畢后將纖維干燥；(2)芳綸纖維的表面活化處理：對(duì)纖維先進(jìn)行超聲波處理；然后將超聲波處理后的纖維置于過(guò)氧化氫溶液中進(jìn)行活化處理一段時(shí)間；將上述活化后的纖維用無(wú)離子水進(jìn)行洗滌；將清洗后的活化纖維進(jìn)行干燥，即制得表面改性芳綸纖維。本發(fā)明的超聲波-過(guò)氧化氫聯(lián)合改性芳綸纖維表面處理方法簡(jiǎn)單，能夠大幅度提高芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的界面粘結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)保持芳綸纖維自身的力學(xué)強(qiáng)度基本不變，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，便于工業(yè)化連續(xù)處理。
【IPC分類(lèi)】D06M13-127, D06M101-36, D06M10-06, D06M13-144
【公開(kāi)號(hào)】CN104711851
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510160520
【發(fā)明人】賈曌
【申請(qǐng)人】賈曌
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年4月3日