一種提高芳綸表面活性的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種提高芳綸表面活性的方法，其包括以下步驟：(1)芳綸纖維的表面預(yù)處理：(2)芳綸纖維的表面活化處理：①制備不同濃度的高錳酸鉀溶液；②將預(yù)處理后的芳綸纖維剪成20cm左右的樣品，置于上述高錳酸鉀溶液中，在一定溫度下處理一段時間；③將上述活化后的纖維用無離子水進行洗滌，直到洗液pH值為7；④將上述清洗后的活化纖維進行干燥，即制得表面改性芳綸纖維。本發(fā)明提供的提高芳綸表面活性的方法，其不僅可以顯著的提高芳綸表面活性，而且其工藝簡單，處理工序少，處理條件容易控制，反應(yīng)需要的設(shè)備少，投資成本低廉，適合于工業(yè)化生產(chǎn)與應(yīng)用。
【專利說明】一種提高芳綸表面活性的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提高芳綸表面活性的方法，屬于芳綸處理【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]芳綸是一種具有高取向度和高結(jié)晶度的剛性大分子，分子對稱性高，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)，使其分子間的氫鍵變?nèi)?，橫向強度低使得在壓縮及剪切力作用下容易產(chǎn)生斷裂。這種結(jié)構(gòu)上的特點使得芳綸表面呈現(xiàn)較大的惰性，反應(yīng)活性低，導(dǎo)致芳綸與樹脂等基體的之間的界面粘附性很差。為了更好地發(fā)揮芳綸優(yōu)異的力學(xué)性能，改善芳綸增強復(fù)合材料的界面結(jié)合狀況，就必須對芳綸表面進行改性處理。
[0003]目前，芳綸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脂或低分子物質(zhì)對纖維進行表面改性的方法。
[0005]等離子體表面改性是利用等離子體引發(fā)高聚物產(chǎn)生自由基進行反應(yīng)，再通過隨后的自由基轉(zhuǎn)移、氧化和耦合等反應(yīng)，在纖維表面形成活性基團，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，提高樹脂浸潰性能。
[0007]表面接枝改性是利用化學(xué)試劑與芳綸表面進行反應(yīng)，在纖維表面引入可反應(yīng)的活性基團，在與基體材料復(fù)合時能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成共價鍵，從而增加材料與基體的界面粘結(jié)性。
[0008]其他還有共聚改性、稀土改性、氟處理等方法。
[0009]用上述方法進行改性時，存在如下問題:工藝復(fù)雜，處理步驟多，有的處理條件苛刻，反應(yīng)需要的設(shè)備多，投資成本大，工業(yè)化難度較大。
[0010]本發(fā)明提供了一種提高芳綸表面活性的方法，其工藝簡單，處理工序少，處理條件容易控制，反應(yīng)需要的設(shè)備少，投資成本低廉，適合于工業(yè)化生產(chǎn)與應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種提高芳綸表面活性的方法，其特征在于，其包括以下步驟:
[0012](I)芳綸纖維的表面預(yù)處理:
[0013]將芳綸纖維放置于丙酮中加熱煮沸一定時間，然后浸入到無水乙醇中加熱煮沸一定時間；然后將所述芳綸纖維放置于無離子水中進行洗滌，除去纖維加工過程中表面的處理劑，處理完畢后將芳綸纖維在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥一定時間。
[0014](2)芳綸纖維的表面活化處理:
[0015]①制備不同濃度的高錳酸鉀溶液；
[0016]②將預(yù)處理后的芳綸纖維剪成20cm左右的樣品，置于上述高錳酸鉀溶液中，在一定溫度下處理一段時間；
[0017]③將上述活化后的纖維用無離子水進行洗滌，直到洗液PH值為7 ；
[0018]④將上述清洗后的活化纖維進行干燥，即制得表面改性芳綸纖維。
[0019]進一步，作為優(yōu)選，為了提高芳綸纖維的表面預(yù)處理的效果和質(zhì)量，在所述的步驟(I)中，將芳綸纖維放置于丙酮中加熱煮沸的時間設(shè)置為I小時，然后浸入到無水乙醇中加熱煮沸的時間設(shè)置為I小時。
[0020]進一步，作為優(yōu)選，為了進一步提高芳綸纖維的表面預(yù)處理的效果和質(zhì)量，在所述的步驟(I)中，處理完畢后將纖維在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥的時間設(shè)置為2小時。
[0021]進一步，作為優(yōu)選，為了改善芳綸纖維的表面活化處理的質(zhì)量，進一步提高芳綸表面活性，在所述的步驟(2)中的步驟①中，制備高錳酸鉀時，控制高錳酸鉀的濃度為10%?30%。
[0022]進一步，作為優(yōu)選，在所述的步驟(2)中的步驟②中，置于高錳酸鉀溶液中時，溶液溫度控制在50°C?80°C，反應(yīng)時間控制在30min?60min。
[0023]本發(fā)明的芳綸纖維表面處理前后相比，高錳酸鉀表面預(yù)處理后纖維的羥基、羧基和氨基基團含量明顯增加，活性增加；高錳酸鉀表面預(yù)處理使芳綸纖維表面粗糙度增加，纖維與樹脂等復(fù)合材料基體的粘結(jié)性能隨之增加，采用X光電子能譜分析發(fā)現(xiàn)，高錳酸鉀表面預(yù)處理使芳綸纖維表面氧含量和羥基基團含量顯著增加，而且，芳綸纖維經(jīng)高錳酸鉀表面預(yù)處理后，其纖維自身的斷裂強度下降不大，單絲拔出實驗表明表面處理后芳綸纖維與樹脂等復(fù)合材料基體的層間剪切強度得到大幅度提升，與現(xiàn)有的工藝相比，本發(fā)明提供的提高芳綸表面活性的方法，其不僅可以顯著的提高芳綸表面活性，而且其工藝簡單，處理工序少，處理條件容易控制，反應(yīng)需要的設(shè)備少，投資成本低廉，適合于工業(yè)化生產(chǎn)與應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為采用本發(fā)明的方法對芳綸纖維表面處理前后的結(jié)構(gòu)變化；
[0025]圖2是采用本發(fā)明的方法對芳綸纖維經(jīng)高錳酸鉀表面預(yù)處理后，其纖維自身的斷裂強度的變化曲線；
[0026]圖3是采用本發(fā)明的方法對芳綸纖維經(jīng)高錳酸鉀表面預(yù)處理后，芳綸纖維與樹脂等復(fù)合材料基體的層間剪切強度的變化曲線；
[0027]圖4中表I是采用X光電子能譜對采用高錳酸鉀表面預(yù)處理后，芳綸纖維表面氧含量和羥基基團含量變化表。

【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0029]本發(fā)明提供了一種提高芳綸表面活性的方法，其包括以下步驟:
[0030](I)芳綸纖維的表面預(yù)處理:
[0031]將芳綸纖維放置于丙酮中加熱煮沸一定時間，然后浸入到無水乙醇中加熱煮沸一定時間；然后將芳綸纖維放置于無離子水中進行洗滌，除去纖維加工過程中表面的處理劑，處理完畢后將芳綸纖維在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥一定時間。
[0032](2)芳綸纖維的表面活化處理:
[0033]①制備不同濃度的高錳酸鉀溶液；
[0034]②將預(yù)處理后的芳綸纖維剪成20cm左右的樣品，置于上述高錳酸鉀溶液中，在一定溫度下處理一段時間；
[0035]③將上述活化后的纖維用無離子水進行洗滌，直到洗液PH值為7 ;
[0036]④將上述清洗后的活化纖維進行干燥，即制得表面改性芳綸纖維。
[0037]在本實施例中，為了提高芳綸纖維的表面預(yù)處理的效果和質(zhì)量，在所述的步驟(I)中，將芳綸纖維放置于丙酮中加熱煮沸的時間設(shè)置為I小時，然后浸入到無水乙醇中加熱煮沸的時間設(shè)置為I小時。為了進一步提高芳綸纖維的表面預(yù)處理的效果和質(zhì)量，在所述的步驟(I)中，處理完畢后將纖維在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥的時間設(shè)置為2小時。
[0038]此外，為了改善芳綸纖維的表面活化處理的質(zhì)量，進一步提高芳綸表面活性，在所述的步驟(2)中的步驟①中，制備高錳酸鉀時，控制高錳酸鉀的濃度為10%?30%，在所述的步驟(2)中的步驟②中，置于高錳酸鉀溶液中時，溶液溫度控制在50°C?80°C，反應(yīng)時間控制在30min?60min。
[0039]本發(fā)明的芳綸纖維表面處理前后相比，高錳酸鉀表面預(yù)處理后纖維的羥基、羧基和氨基基團含量明顯增加，活性增加；高錳酸鉀表面預(yù)處理使芳綸纖維表面粗糙度增加，纖維與樹脂等復(fù)合材料基體的粘結(jié)性能隨之增加，采用X光電子能譜分析發(fā)現(xiàn)，高錳酸鉀表面預(yù)處理使芳綸纖維表面氧含量和羥基基團含量顯著增加，而且，芳綸纖維經(jīng)高錳酸鉀表面預(yù)處理后，其纖維自身的斷裂強度下降不大，單絲拔出實驗表明表面處理后芳綸纖維與樹脂等復(fù)合材料基體的層間剪切強度得到大幅度提升，與現(xiàn)有的工藝相比，本發(fā)明提供了的提高芳綸表面活性的方法，其不僅可以顯著的提高芳綸表面活性，而且其工藝簡單，處理工序少，處理條件容易控制，反應(yīng)需要的設(shè)備少，投資成本低廉，適合于工業(yè)化生產(chǎn)與應(yīng)用。
[0040]圖1為采用本發(fā)明提供的一種提高芳綸表面活性的方法來處理芳綸纖維表面處理前后的結(jié)構(gòu)變化，其中a為處理前芳綸纖維，b為處理后芳綸纖維，根據(jù)紅外光譜可知，高錳酸鉀表面預(yù)處理后纖維的羥基、羧基和氨基基團含量明顯增加，活性增加。對于表面形貌，本發(fā)明提供了一種提高芳綸表面活性的方法中，高錳酸鉀表面預(yù)處理使芳綸纖維表面粗糙度增加，纖維與樹脂等復(fù)合材料基體的粘結(jié)性能隨之增加。
[0041]采用X光電子能譜分析，如表I所示，本發(fā)明的高錳酸鉀表面預(yù)處理使芳綸纖維表面氧含量和羥基基團含量顯著增加。
[0042]另外，芳綸纖維表面處理前后的力學(xué)性能相比，芳綸纖維經(jīng)高錳酸鉀表面預(yù)處理后，其纖維自身的斷裂強度下降不大，見圖2 ;單絲拔出實驗表明表面處理后芳綸纖維與樹脂等復(fù)合材料基體的層間剪切強度得到大幅度提升，見圖3。
[0043]以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種提高芳綸表面活性的方法，其特征在于，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定時間，然后浸入到無水乙醇中加熱煮沸一定時間；然后將所述芳綸纖維放置于無離子水中進行洗滌，除去纖維加工過程中表面的處理劑，處理完畢后將芳綸纖維在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥一定時間。 (2)芳綸纖維的表面活化處理: ①制備不同濃度的高錳酸鉀溶液； ②將預(yù)處理后的芳綸纖維剪成20cm左右的樣品，置于上述高錳酸鉀溶液中，在一定溫度下處理一段時間； ③將上述活化后的纖維用無離子水進行洗滌，直到洗液PH值為7； ④將上述清洗后的活化纖維進行干燥，即制得表面改性芳綸纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高芳綸表面活性的方法，其特征在于，在所述的步驟(I)中，將芳綸纖維放置于丙酮中加熱煮沸的時間設(shè)置為I小時，然后浸入到無水乙醇中加熱煮沸的時間設(shè)置為I小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高芳綸表面活性的方法，其特征在于，在所述的步驟(1)中，處理完畢后將纖維在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥的時間設(shè)置為2小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高芳綸表面活性的方法，其特征在于，在所述的步驟(2)中的步驟①中，制備高錳酸鉀時，控制高錳酸鉀的濃度為10%?30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高芳綸表面活性的方法，其特征在于，在所述的步驟(2)中的步驟②中，置于高錳酸鉀溶液中時，溶液溫度控制在50°C?80°C，反應(yīng)時間控制在30min ?60mino
【文檔編號】D06M11/50GK104264451SQ201410532037
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】賈曌 申請人:賈曌