CN113463396A - 一种用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维及其制备方法。所述制备方法为：使用水性环氧和异氰酸酯处理剂对芳纶纤维进行表面改性，得改性芳纶纤维；使用酚醛树脂对尼龙树脂进行改性，得改性尼龙树脂；先将所述改性芳纶纤维进行梳理分丝，再于表面附着所述改性尼龙树脂，得尼龙‑芳纶复合物；将所述尼龙‑芳纶复合物切断成短纤维，即得到所述用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维。所述方法解决了芳纶短纤维在尼龙树脂分散难的问题，提高了芳纶短纤维与尼龙树脂界面结合强度，最大限度的提高芳纶短纤维增强尼龙树脂材料的性能，同时解决了芳纶短纤维表面改性工业化难的问题。

Description

一种用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于非纤维织造领域，具体涉及一种用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维及其制备方法。
背景技术
芳纶纤维(芳香族聚酰胺纤维)是20世纪70年代发展起来的一种新型纤维，芳纶纤维是一种高性能有机纤维，具有较好的耐热、耐腐蚀、耐疲劳、耐磨、强度高等性能。在生命防护、航空航天、复合材料、光纤通信、电器绝缘以及汽车工业方面得到了广泛的应用。
从结构上讲，芳纶纤维亦是一种高度取向的结晶性材料，没有无定形区，分子链段中有大量苯环，位阻较大，分子链沿轴向成平行排列并完全处于伸直的刚硬状态，苯环对酰胺官能团上的氢原子有屏蔽作用，因此酰胺基团较难与其他原子或基团发生化学反应，使得纤维表面缺乏活性，故很难在界面上形成化学共价键，因而芳纶纤维与尼龙树脂粘结性较弱。
申请号为CN201610873773.X的专利，公开了一种芳纶纤维增强热塑性塑料颗粒的制备方法，该方法是将芳纶纤维束浸入熔融塑料中，挤出，再切断成颗粒状态，该方法得到的芳纶纤维束中间部分纤维之间很难渗入熔融的塑料，不仅芳纶纤维塑料中分散效果不理想，还未能解决芳纶纤维与塑料之间的界面粘合问题。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维及其制备方法。所述方法解决了芳纶短纤维在尼龙树脂分散难的问题，提高了芳纶短纤维与尼龙树脂界面结合强度，最大限度的提高芳纶短纤维增强尼龙树脂材料的性能，同时解决了芳纶短纤维表面改性工业化难的问题。
本发明的方案是，提供一种用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)使用水性环氧和异氰酸酯处理剂对芳纶纤维进行表面改性，得改性芳纶纤维；
(2)使用酚醛树脂对尼龙树脂进行改性，得改性尼龙树脂；
(3)先将步骤(1)所述改性芳纶纤维进行梳理分丝，再于表面附着步骤(2)所述改性尼龙树脂，得尼龙-芳纶复合物；
(4)将步骤(3)所述尼龙-芳纶复合物切断成短纤维，即得到所述用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维。
优选地，步骤(1)中，所述水性环氧为缩水甘油醚或山梨醇聚缩水甘油醚。
优选地，步骤(1)中，所述异氰酸酯为端基封闭异氰酸酯。
优选地，步骤(1)中，所述水性环氧占芳纶纤维0.2～0.5wt.％。
优选地，步骤(1)中，所述异氰酸酯占芳纶纤维0.5～1wt.％。
其中，将水性环氧和异氰酸酯附着在芳纶纤维表面上，能够与酚醛树脂官能团发生反应。
优选地，步骤(2)中，所述酚醛树脂与所述尼龙树脂的重量比为3～10:97～90。
优选地，所述尼龙树脂为尼龙6或尼龙66。
其中，尼龙树脂原料与酚醛树脂原料经高速混合机搅拌混合均匀，再经过多段高温双螺杆挤出机，混合挤出进行造粒。经过双螺杆挤出机时尼龙树脂与酚醛树脂进行反应，酚醛树脂接枝到尼龙树脂上。
优选地，步骤(3)中，所述改性芳纶纤维与所述改性尼龙树脂的重量比为85～95:15～5。
优选地，步骤(4)中，所述短纤维规格为1～6mm。
基于相同的技术构思，本发明的再一方案是，提供一种由上述方法制备得到的用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维。
本发明的有益效果为：
本发明所述的制备方法，先通过对芳纶纤维和尼龙树脂进行改性，再将得到的改性芳纶纤维和改性尼龙树脂进行表面涂覆，得到最终的用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维。所述方法解决了芳纶短纤维在尼龙树脂分散难的问题，提高了芳纶短纤维与尼龙树脂界面结合强度，最大限度的提高芳纶短纤维增强尼龙树脂材料的性能，同时解决了芳纶短纤维表面改性工业化难的问题。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将芳纶纤维置于端基封闭异氰酸酯溶液中，浸渍涂覆，然后将经过涂覆端基封闭异氰酸酯的芳纶纤维，在150℃条件下烘干2min；再浸入缩水甘油醚的水溶液，然后在220℃条件下烘干2min，得改性芳纶纤维；改性的目的是将缩水甘油醚和端基封闭异氰酸酯附着在芳纶纤维表面上，能够在后续工艺中与酚醛树脂官能团发生反应，完成后进行检测，其中，缩水甘油醚占芳纶纤维0.2wt.％，异氰酸酯占芳纶纤维0.5wt.％。
(2)将尼龙6树脂原料与酚醛树脂原料按照重量比为97:3经高速混合机搅拌混合均匀，再经过多段高温双螺杆挤出机，混合挤出进行造粒。经过双螺杆挤出机时尼龙树脂与酚醛树脂进行反应，酚醛树脂接枝到尼龙树脂上，得改性尼龙树脂；
(3)先将步骤(1)所述改性芳纶纤维进行梳理分丝，再经过涂覆辊，于表面附着步骤(2)所述改性尼龙树脂，得尼龙-芳纶复合物；其中，所述改性芳纶纤维与所述改性尼龙树脂的重量比为85:15。
(4)将步骤(3)所述尼龙-芳纶复合物切断成1mm短纤维，即得到所述用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维。
实施例2
本实施例提供一种用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将芳纶纤维置于端基封闭异氰酸酯溶液中，浸渍涂覆，然后将经过涂覆端基封闭异氰酸酯的芳纶纤维，在150℃条件下烘干2min；再浸入山梨醇聚缩水甘油醚的水溶液，然后在220℃条件下烘干2min，得改性芳纶纤维；改性的目的是将山梨醇聚缩水甘油醚和端基封闭异氰酸酯附着在芳纶纤维表面上，能够在后续工艺中与酚醛树脂官能团发生反应，完成后进行检测，其中，山梨醇聚缩水甘油醚占芳纶纤维0.5wt.％，异氰酸酯占芳纶纤维1wt.％。
(2)将尼龙66树脂原料与酚醛树脂原料按照重量比为90:10经高速混合机搅拌混合均匀，再经过多段高温双螺杆挤出机，混合挤出进行造粒。经过双螺杆挤出机时尼龙树脂与酚醛树脂进行反应，酚醛树脂接枝到尼龙树脂上，得改性尼龙树脂；
(3)先将步骤(1)所述改性芳纶纤维进行梳理分丝，再经过涂覆辊，于表面附着步骤(2)所述改性尼龙树脂，得尼龙-芳纶复合物；其中，所述改性芳纶纤维与所述改性尼龙树脂的重量比为95:5。
(4)将步骤(3)所述尼龙-芳纶复合物切断成6mm短纤维，即得到所述用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维。
实施例3
本实施例提供一种用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将芳纶纤维置于端基封闭异氰酸酯溶液中，浸渍涂覆，然后将经过涂覆端基封闭异氰酸酯的芳纶纤维，在160℃条件下烘干2min；再浸入山梨醇聚缩水甘油醚的水溶液，然后在210℃条件下烘干2min，得改性芳纶纤维；改性的目的是将山梨醇聚缩水甘油醚和端基封闭异氰酸酯附着在芳纶纤维表面上，能够在后续工艺中与酚醛树脂官能团发生反应，完成后进行检测，其中，山梨醇聚缩水甘油醚占芳纶纤维0.3wt.％，异氰酸酯占芳纶纤维0.7wt.％。
(2)将尼龙66树脂原料与酚醛树脂原料按照重量比为94:6经高速混合机搅拌混合均匀，再经过多段高温双螺杆挤出机，混合挤出进行造粒。经过双螺杆挤出机时尼龙树脂与酚醛树脂进行反应，酚醛树脂接枝到尼龙树脂上，得改性尼龙树脂；
(3)先将步骤(1)所述改性芳纶纤维进行梳理分丝，再经过涂覆辊，于表面附着步骤(2)所述改性尼龙树脂，得尼龙-芳纶复合物；其中，所述改性芳纶纤维与所述改性尼龙树脂的重量比为90:10。
(4)将步骤(3)所述尼龙-芳纶复合物切断成3mm短纤维，即得到所述用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维。
为验证本发明所述用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维的拉伸性能，选取未改性的芳纶短纤维作为对比例，拉伸性能测试结果如表1所示。
表1拉伸强度测试结果
组别 拉伸强度(MPa)
实施例1 49
实施例2 52
实施例3 58
对比例 34
由结果可知，本发明实施例所得用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维，其拉伸性能明显优于对比例，表明改性后的芳纶纤维性能优异。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)使用水性环氧和异氰酸酯处理剂对芳纶纤维进行表面改性，得改性芳纶纤维；
(2)使用酚醛树脂对尼龙树脂进行改性，得改性尼龙树脂；
(3)先将步骤(1)所述改性芳纶纤维进行梳理分丝，再于表面附着步骤(2)所述改性尼龙树脂，得尼龙-芳纶复合物；
(4)将步骤(3)所述尼龙-芳纶复合物切断成短纤维，即得到所述用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维。
2.根据权利要求1所述用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水性环氧为缩水甘油醚或山梨醇聚缩水甘油醚。
3.根据权利要求1所述用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述异氰酸酯为端基封闭异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水性环氧占芳纶纤维0.2～0.5wt.％。
5.根据权利要求1所述用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述异氰酸酯占芳纶纤维0.5～1wt.％。
6.根据权利要求1所述用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述酚醛树脂与所述尼龙树脂的重量比为3～10:97～90。
7.根据权利要求6所述用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维的制备方法，其特征在于，所述尼龙树脂为尼龙6或尼龙66。
8.根据权利要求1所述用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述改性芳纶纤维与所述改性尼龙树脂的重量比为85～95:15～5。
9.根据权利要求1所述用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述短纤维规格为1～6mm。
10.权利要求1～9任一所述方法制备得到的用于尼龙树脂制品的芳纶短纤维。
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