CN107313257A - 芳纶纤维表面改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了芳纶纤维表面改性方法，步骤包括：a、将芳纶纤维放在CaCl2/乙醇溶液中水浴加热反应，再清洗放入干燥箱中烘干，得A品；b、在多巴胺水溶液中加入Tris试剂使溶液pH值为8‑10，得B品；c、将A品放入B品中，放置24‑36小时后，再取出清洗放入干燥箱中烘干，即得改性芳纶纤维。本发明提供了芳纶纤维表面改性方法。本发明具有操作简单、效果明显、污染小且成本低廉的优点。
Description
技术领域
本发明涉及纤维表面改性的方法，特别是芳纶纤维表面改性方法。
背景技术
芳纶纤维是一种具有高强度、高模量、良好的热稳定性、密度低等优异性能的高性能纤维材料。它的全称是芳香族聚酰胺纤维，其分为邻位、间位及对位类3种。芳纶纤维因其独特的刚性结构、高强度、良好的韧性和热稳定性可以有效增强弹性体材料，可以应用于轮胎、胶管、胶带、绳缆和密封垫等橡胶工业制品中。同时，它具有良好的耐磨、耐腐蚀性和绝热性能，可用于制作易燃易爆环境的工作服，耐高温绝缘材料。
芳纶纤维由于其较高的结晶度及苯环空间位阻作用，使得纤维表面光滑、活性官能团少、反应活性低，其与大多数高分子基体的粘附性差。所以，芳纶纤维与基体材料的界面相互作用差，使得芳纶纤维的应用受到限制，不能充分发挥芳纶纤维优异的性能。
目前芳纶纤维表面改性的方法主要为表面接枝改性、表面刻蚀改性、超声波浸渍改性、等离子体改性。表面接枝改性、表面刻蚀改性方法是一种化学改性，其改性过程操作复杂、产生污染大；超声波浸渍改性方法主要用于制备复合材料的浸胶过程，对于芳纶纤维的表面改性效果有限；等离子体改性方法对设备有严格要求、操作复杂，且其改性效果有退化现象。
因此，现有的芳纶纤维表面改性方法存在操作复杂、效果不明显、污染大、成本高等问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供芳纶纤维表面改性方法。本发明具有操作简单、效果明显、污染小且成本低廉的优点。
本发明的技术方案：芳纶纤维表面改性方法，步骤包括：
a、将芳纶纤维放在CaCl2/乙醇溶液中，水浴加热反应后，用清洗液清洗，至清洗液为无色，再放入干燥箱中烘干，得A品；
b、在浓度为2-2.5g/L的多巴胺水溶液中加入Tris试剂使溶液pH值为8-10，得B品；
c、将A品放入B品中，放置24-36小时后取出，用清洗液清洗，至清洗液为无色，再放入干燥箱中烘干，即得改性芳纶纤维。
前述的芳纶纤维表面改性方法中，所述步骤a中的芳纶纤维，是聚对苯二甲酰对苯二胺或聚间苯二甲酰间苯二胺。
前述的芳纶纤维表面改性方法中，所述芳纶纤维，是聚对苯二甲酰对苯二胺或聚间苯二甲酰间苯二胺的长纤维或短切纤维。
前述的芳纶纤维表面改性方法中，所述步骤a中CaCl2/乙醇溶液中CaCl2的质量分数为3-5%。
前述的芳纶纤维表面改性方法中，所述步骤a中水浴加热反应温度为60-80℃，反应时间为2-4小时。
前述的芳纶纤维表面改性方法中，所述步骤a和c中，清洗液为去离子水。
前述的芳纶纤维表面改性方法中，所述步骤a中干燥箱的烘干温度为50-60℃。
前述的芳纶纤维表面改性方法中，所述步骤b中多巴胺为盐酸多巴胺。
前述的芳纶纤维表面改性方法中，所述步骤b中Tris试剂是三羟甲基氨基甲烷。
前述的芳纶纤维表面改性方法中，所述步骤c中干燥箱烘干温度为50-60℃。
与现有技术对比，本发明通过用CaCl2/乙醇溶液水浴加热处理芳纶纤维，增加纤维表面粗糙度；然后用去离子水洗净，再烘干；再将烘干后的芳纶纤维用多巴胺水溶液进行处理，在芳纶纤维表面形成一层比较均匀的聚多巴胺涂层；且因为纤维表面粗糙度的增加，促进聚多巴胺涂层沉积在纤维表面，使聚多巴胺涂层更致密，让芳纶纤维具有优异的表面活性，整个操作过程简单，且改性效果明显，所产生的污染相对较小；另外，CaCl2的价格低廉，有效降低纤维改性所需成本。
附图说明
图1是本发明实施例1得到的改性聚对苯二甲酰对苯二胺的长纤维的SEM；
图2是本发明实施例3得到的改性聚对苯二甲酰对苯二胺的短切纤维的SEM。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
芳纶纤维表面改性方法，步骤如下：
a、将芳纶纤维放在CaCl2/乙醇溶液中，水浴加热反应后，用清洗液清洗，至清洗液为无色，再放入干燥箱中烘干，得A品。所述的芳纶纤维是聚对苯二甲酰对苯二胺或聚间苯二甲酰间苯二胺；较好的是聚对苯二甲酰对苯二胺或聚间苯二甲酰间苯二胺的长纤维或短切纤维。所述CaCl2/乙醇溶液中CaCl2的质量分数为3-5%。所述水浴加热反应温度为60-80℃，反应时间为2-4小时。所述清洗液为去离子水。所述干燥箱的烘干温度为50-60℃。
b、在浓度为2-2.5g/L的多巴胺水溶液中加入Tris试剂使溶液pH值为8-10，得B品。所述多巴胺为盐酸多巴胺。所述Tris试剂是三羟甲基氨基甲烷。
c、将A品放入B品中，放置24-36小时后取出，用清洗液清洗，至清洗液为无色，再放入干燥箱中烘干，即得改性芳纶纤维。所述清洗液为去离子水。所述干燥箱烘干温度为50-60℃。
实施例1
芳纶纤维表面改性方法，步骤如下：
a、将5g聚对苯二甲酰对苯二胺的长纤维放在装有200mL的CaCl2/乙醇溶液的圆底烧瓶中，安装冷凝回流装置，水浴加热反应后，用清洗液清洗，至清洗液为无色，再放入干燥箱中烘干，得A品。所述CaCl2/乙醇溶液中CaCl2的质量分数为3%。所述水浴加热反应温度为60℃，反应时间为2小时。所述清洗液为去离子水。所述干燥箱的烘干温度为50℃。
b、在400mL浓度为2g/L的多巴胺水溶液中加入Tris试剂使溶液pH值为8，得B品。所述多巴胺为盐酸多巴胺。所述Tris试剂是三羟甲基氨基甲烷。
c、将A品放入装有200mL的B品的烧杯中，在敞开的环境中放置24小时后取出，用清洗液清洗，至清洗液为无色，再放入干燥箱中烘干，得改性聚对苯二甲酰对苯二胺的长纤维。所述清洗液为去离子水。所述干燥箱烘干温度为50℃。
图1是实施例1得到的改性聚对苯二甲酰对苯二胺的长纤维的SEM，聚对苯二甲酰对苯二胺的长纤维表面变粗糙，沉积了一层聚多巴胺涂层。
实施例2
芳纶纤维表面改性方法，步骤如下：
a、将5g聚间苯二甲酰间苯二胺的长纤维放在装有200mL的CaCl2/乙醇溶液的圆底烧瓶中，安装冷凝回流装置，水浴加热反应后，用清洗液清洗，至清洗液为无色，再放入干燥箱中烘干，得A品。所述CaCl2/乙醇溶液中CaCl2的质量分数为3%。所述水浴加热反应温度为60℃，反应时间为2小时。所述清洗液为去离子水。所述干燥箱的烘干温度为50℃。
b、在400mL浓度为2g/L的多巴胺水溶液中加入Tris试剂使溶液pH值为8，得B品。所述多巴胺为盐酸多巴胺。所述Tris试剂是三羟甲基氨基甲烷。
c、将A品放入装有200mL的B品的烧杯中，在敞开的环境中放置24小时后取出，用清洗液清洗，至清洗液为无色，再放入干燥箱中烘干，得改性聚间苯二甲酰间苯二胺的长纤维。所述清洗液为去离子水。所述干燥箱烘干温度为50℃。
聚间苯二甲酰间苯二胺的长纤维表面变粗糙，沉积了一层聚多巴胺涂层，纤维表面活性增加，改性效果明显。
实施例3
芳纶纤维表面改性方法，步骤如下：
a、将5g聚对苯二甲酰对苯二胺的短切纤维放在装有200mL的CaCl2/乙醇溶液的圆底烧瓶中，安装冷凝回流装置，水浴加热反应后，用清洗液清洗，至清洗液为无色，再放入干燥箱中烘干，得A品。所述CaCl2/乙醇溶液中CaCl2的质量分数为5%。所述水浴加热反应温度为80℃，反应时间为4小时。所述清洗液为去离子水。所述干燥箱的烘干温度为60℃。
b、在400mL浓度为2.5g/L的多巴胺水溶液中加入Tris试剂使溶液pH值为10，得B品。所述多巴胺为盐酸多巴胺。所述Tris试剂是三羟甲基氨基甲烷。
c、将A品放入装有200mL的B品的烧杯中，在敞开的环境中放置36小时后取出，用清洗液清洗，至清洗液为无色，再放入干燥箱中烘干，得改性聚对苯二甲酰对苯二胺的短切纤维。所述清洗液为去离子水。所述干燥箱烘干温度为60℃。
图2是实施例3得到的改性聚对苯二甲酰对苯二胺的短切纤维的SEM，聚对苯二甲酰对苯二胺的短切纤维表面变粗糙，沉积了一层聚多巴胺涂层。
实施例4
芳纶纤维表面改性方法，步骤如下：
a、将5g聚间苯二甲酰间苯二胺的短切纤维放在装有200mL的CaCl2/乙醇溶液的圆底烧瓶中，安装冷凝回流装置，水浴加热反应后，用清洗液清洗，至清洗液为无色，再放入干燥箱中烘干，得A品。所述CaCl2/乙醇溶液中CaCl2的质量分数为5%。所述水浴加热反应温度为80℃，反应时间为4小时。所述清洗液为去离子水。所述干燥箱的烘干温度为60℃。
b、在400mL浓度为2.5g/L的多巴胺水溶液中加入Tris试剂使溶液pH值为10，得B品。所述多巴胺为盐酸多巴胺。所述Tris试剂是三羟甲基氨基甲烷。
c、将A品放入装有200mL的B品的烧杯中，在敞开的环境中放置36小时后取出，用清洗液清洗，至清洗液为无色，再放入干燥箱中烘干，得改性聚间苯二甲酰间苯二胺的短切纤维。所述清洗液为去离子水。所述干燥箱烘干温度为60℃。
聚间苯二甲酰间苯二胺的短切纤维表面变粗糙，沉积了一层聚多巴胺涂层，纤维表面活性增加，改性效果明显。
Claims (10)
1.芳纶纤维表面改性方法，其特征在于：步骤包括：
a、将芳纶纤维放在CaCl2/乙醇溶液中，水浴加热反应后，用清洗液清洗，至清洗液为无色，再放入干燥箱中烘干，得A品；
b、在浓度为2-2.5g/L的多巴胺水溶液中加入Tris试剂使溶液pH值为8-10，得B品；
c、将A品放入B品中，放置24-36小时后取出，用清洗液清洗，至清洗液为无色，再放入干燥箱中烘干，即得改性芳纶纤维。
2.根据权利要求1所述的芳纶纤维表面改性方法，其特征在于：所述步骤a中的芳纶纤维，是聚对苯二甲酰对苯二胺或聚间苯二甲酰间苯二胺。
3.根据权利要求2所述的芳纶纤维表面改性方法，其特征在于：所述芳纶纤维，是聚对苯二甲酰对苯二胺或聚间苯二甲酰间苯二胺的长纤维或短切纤维。
4.根据权利要求1所述的芳纶纤维表面改性方法，其特征在于：所述步骤a中CaCl2/乙醇溶液中CaCl2的质量分数为3-5%。
5.根据权利要求1所述的芳纶纤维表面改性方法，其特征在于：所述步骤a中水浴加热反应温度为60-80℃，反应时间为2-4小时。
6.根据权利要求1所述的芳纶纤维表面改性方法，其特征在于：所述步骤a和c中，清洗液为去离子水。
7.根据权利要求1所述的芳纶纤维表面改性方法，其特征在于：所述步骤a中干燥箱的烘干温度为50-60℃。
8.根据权利要求1所述的芳纶纤维表面改性方法，其特征在于：所述步骤b中多巴胺为盐酸多巴胺。
9.根据权利要求1所述的芳纶纤维表面改性方法，其特征在于：所述步骤b中Tris试剂是三羟甲基氨基甲烷。
10.根据权利要求1所述的芳纶纤维表面改性方法，其特征在于：所述步骤c中干燥箱烘干温度为50-60℃。
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