專利名稱：等離子體處理納米溶膠超高分子量聚乙烯纖維改性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬超高分子量聚乙烯纖維表面改性的制備領(lǐng)域，特別是涉及一種等離子體處理 納米溶膠超高分子量聚乙烯纖維改性的方法。
技術(shù)背景超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維是是繼碳纖維、芳綸纖維之后出現(xiàn)的一種高性能纖 維。它是以超高分子量聚乙烯為原料，經(jīng)過(guò)高壓固態(tài)擠壓法、增塑熔融紡絲法、表面結(jié)晶 生長(zhǎng)法、超拉伸或局部超拉伸法、凝膠紡絲-熱拉伸法等工藝制備的， 一種具有高強(qiáng)度、 高模量的高性能纖維。它的相對(duì)分子質(zhì)量為100萬(wàn) 600萬(wàn),分子形狀為線型伸直鏈結(jié)構(gòu)， 取向度接近100% ，強(qiáng)度相當(dāng)于優(yōu)質(zhì)鋼材的15倍左右，比碳纖維高2倍，比芳綸高40% ,密 度為O. 97 g/ cm3 ，還具有耐紫外線輻射、耐化學(xué)腐蝕、比能量吸收高、介電常數(shù)低、電 磁波透射率高、摩擦系數(shù)低及突出的抗沖擊、抗切割等優(yōu)異性能。因此，UHMWPE纖維是制 作軟質(zhì)防彈服、防刺衣、輕質(zhì)防彈頭盔、運(yùn)鈔車防彈裝甲、直升機(jī)防彈裝甲、輕質(zhì)高壓容 器、航天航空結(jié)構(gòu)件、漁網(wǎng)、賽艇、帆船、滑雪撬等的理想材料。但是，由于UHMWPE纖維 本身是由非極性的亞甲基形成的線性長(zhǎng)鏈,纖維分子間沒(méi)有較強(qiáng)的分子間作用力；纖維表 面呈化學(xué)惰性,難以與樹脂形成化學(xué)鍵合;在生產(chǎn)中經(jīng)高倍拉伸形成的高度結(jié)晶和高度取 向而導(dǎo)致的光滑表面。所有這些因素的共同作用使纖維的表面能很小，用作復(fù)合材料的增 強(qiáng)材料時(shí)難以與基體樹脂形成良好的界面粘接。提高UHMWPE纖維與樹脂基體間的界面粘接強(qiáng)度，可以通過(guò)表面涂覆法、化學(xué)試劑浸 蝕、等離子體處理改性、電暈放電處理、光氧化表面改性處理、輻射接枝處理等方法對(duì)纖 維進(jìn)行改性，使纖維惰性表面層活化，在非極性的纖維表面引入羧基、羰基、羥基等極性 基團(tuán)。以及低溫等離子處理法等。其中低溫等離子處理法由于其高效迅速，對(duì)材料基本性 能不造成損傷以及環(huán)境友好，受到廣泛的關(guān)注。中國(guó)專利CN 1431358A同時(shí)提高高強(qiáng)聚乙烯纖維耐熱、抗蠕變和粘接性的方法利用光敏劑和交聯(lián)劑組成的有機(jī)溶液浸漬聚乙烯纖維，然后再將纖維進(jìn)行紫外光輻照交聯(lián)；專利 Int. C1D01MI5 / 00(2006. 01)提出用本征導(dǎo)電聚合物單體吡咯或噻吩在真空中處理浸泡過(guò)有機(jī)磺酸鐵鹽的超高分子量聚乙烯纖維獲得纖維表面改性。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1035308A公開了一種提高UHMWPE纖維表面粘接性的方法。它采用UHMWPE纖維表面進(jìn)行等離子體處理的方法。此方法可有效提高纖維對(duì)樹脂基體的浸潤(rùn)性和 表面粘接強(qiáng)度。但該法設(shè)備條件要求高，工業(yè)化難度較大，且處理不當(dāng)會(huì)使纖維力學(xué)性能顯著下降。SilVerstein M. S.等用絡(luò)酸試劑處理UHMWPE纖維的表面改性方法，粘接性能提高 了6倍。但該方法使纖維表面受到了腐蝕，對(duì)纖維強(qiáng)度影響較大。美國(guó)專利文獻(xiàn)USP6 172 163也公開了一種提高纖維表面粘接性能的方法。此方法是 利用聚乙烯的高結(jié)晶性能，采用純物理的方法，使纖維表面的無(wú)定型區(qū)發(fā)生溶解后重新結(jié) 晶而在纖維表面形成一層"分子刷"。用這種方法處理的UHMWPE纖維與樹脂復(fù)合后，纖維 粘接性能得到了很大的提高。但該方法同樣工序繁瑣，工藝條件苛刻，且處理不當(dāng)也會(huì)造 成UHMWPE纖維力學(xué)性能的顯著下降。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1693544A公開了一種提高UHMWPE纖維表面粘接性的方法。此方法是 將極性聚合物溶解在UHMWPE凍膠纖維的常規(guī)萃取劑中，制成復(fù)合萃取劑，再將UHMWPE凍 膠纖維在復(fù)合萃取劑中萃取，然后經(jīng)拉伸等后工序處理制成粘接性能有較大提高的UHMWPE 纖維。該方法雖能較好的保持UHMWPE纖維的原有強(qiáng)度，但纖維粘接強(qiáng)度提高程度有限， 沒(méi)有達(dá)到理想和實(shí)用的目標(biāo)。美國(guó)專利文獻(xiàn)LJSP5039549和USP5755913公開的方法是在等離子體、臭氧、電暈放 .電或紫外輻照下，將UHMWPE纖維表面接枝上一些含極性基團(tuán)單體(如丙烯酸、丙烯酰胺、 丙烯腈等)的表面改性方法，可大大提高UHMWPE纖維的表面粘接性能，但該方法工序繁瑣， 且接枝處理的最佳工藝條件難以掌握，工業(yè)化前景渺茫。中國(guó)專利CN1035308A公開了一種提高UHMWPE纖維表面粘結(jié)性能的方法，它是將 UHMWPE纖維表面進(jìn)行等離子體處理，此方法可有效提高纖維對(duì)常用基料的潤(rùn)濕性和表面粘 結(jié)強(qiáng)度，但對(duì)纖維的熱性能和蠕變性能沒(méi)有影響。但該專利沒(méi)有利用納米材料制備溶膠技 術(shù)，更沒(méi)有提到利用納米溶膠技術(shù)涂覆UHMWPE纖維，特別是經(jīng)納米溶膠涂覆后的UHMWPE 纖維再經(jīng)等離子體技術(shù)進(jìn)行表面改性的方法以上專利沒(méi)有涉及。低溫等離子體是一種處于非熱力學(xué)平衡狀態(tài)下的等離子體，其中粒子的能量一般約為 幾個(gè)至十幾電子伏特，大于材料的結(jié)合鍵能，完全可以破壞材料的化學(xué)鍵而形成新鍵，其 能量又遠(yuǎn)低于高能放射性射線，只涉及材料表面，不影響材料的本體性能。因此，常溫， 常壓等離子體能提高納米粒子的化學(xué)反應(yīng)活性，使用等離子體對(duì)涂敷納米溶膠的UHMWPE 纖維材料表面進(jìn)行處理可引起傳統(tǒng)物理與化學(xué)方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的材料表面的物理化學(xué)改性。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種等離子體處理納米溶膠超高分子量聚乙烯纖 維改性的方法，經(jīng)本發(fā)明處理過(guò)的超高分子量聚乙烯纖維與有機(jī)基體材料之間的復(fù)合性能得到了大大提高，該工藝簡(jiǎn)單、、處理效果好、成本低、不易引起環(huán)境污染，并且還可以 降低能耗。本發(fā)明的一種等離子體處理納米溶膠超高分子量聚乙烯纖維改性的方法，包括 (1)將無(wú)機(jī)納米顆粒經(jīng)超聲波震蕩技術(shù)配制成質(zhì)量百分比濃度為0.01 15%的有機(jī)溶 劑或水的溶膠液；或(2)將有機(jī)一無(wú)機(jī)納米顆粒的先驅(qū)液與無(wú)機(jī)納米顆粒經(jīng)雜化反應(yīng)制得質(zhì)量百分比 濃度為0.01~15%納米溶膠液；(3) 將上述溶膠液涂覆在超高分子量聚乙烯纖維表面，涂覆方法為噴涂或浸軋的方法；(4) 在10 15(TC將超高分子量聚乙烯纖維烘干并收集溶劑，然后超高分子量聚乙烯 纖維經(jīng)等離子發(fā)生裝置被引入等離子體氛圍區(qū)進(jìn)行等離子體表面改性，處理功率為10 15000w,時(shí)間為0.5 300秒；將處理后的超高分子量聚乙烯纖維在自動(dòng)收巻機(jī)中進(jìn)行在 線收巻，通過(guò)調(diào)節(jié)收巻軸的速度來(lái)調(diào)節(jié)超高分子量聚乙烯纖維的走線速度。所述步驟(O中的有機(jī)溶劑為己垸，異戊垸，正戊垸，石油醚，己垸，環(huán)己烷，異 辛烷，三氟乙酸，三甲基戊垸，環(huán)戊烷，庚烷，丁基氯；丁酰氯，三氯乙烯；乙炔化三氯， 四氯化碳，三氯三氟代乙垸，丙基醚；丙醚，甲苯，對(duì)二甲苯，氯苯，鄰二氯苯，二乙醚; 醚，苯，異丁醇，二氯甲烷，二氯化乙烯，正丁醇，醋酸丁酯；乙酸丁酯，丙醇，甲基異丁酮，四氫呋喃，乙酸乙酯，異丙醇，氯仿，甲基乙基酮，二惡垸；二氧六環(huán)；二氧雜環(huán) 己烷，吡啶，丙酮，硝基甲垸，乙酸，乙腈，苯胺，二甲基甲酰胺，甲醇，乙二醇，正辛 醇，正己醇，異丁醇，正丁醇，環(huán)己醇，異丙醇，正丙醇，甲醇，乙二醇，二丙酮醇，二 甲亞砜DMSO，丙酮，乙酸乙酯，石油醚，氯仿，四氫呋喃，二氧六環(huán)，DMF, 二氯甲垸，二硫化碳，四氫呋喃，三氟代乙酸，三氯乙垸，乙酸乙酯，丁酮，乙二醇二甲醚，乙 二醇一甲醚或乙酸丁酯；所述步驟(2)中的有機(jī)納米顆粒為帶反應(yīng)性基團(tuán)的有機(jī)化合物，蒽、茈、聚二乙炔、 吡唑啉衍生物有機(jī)納米晶PDDP、 DPP 、 DAP、聚對(duì)苯乙烯撐PPV、噻吩齊聚物、1,4-二 -(2-(5-苯基氧氮唑基))苯、芘有機(jī)小分子、蒽的納米線、有機(jī)小分子芘的納米管、芘-聚吡 咯、有機(jī)熒光染料Nile紅、酞菁氧釩、聚對(duì)苯乙烯撐PPV、苯乙烯St、油酸、羧酸、異 氰酸、聚異丁烯酸、聚丁基丙烯酸、聚甲基丙烯酸PMA、甲基丙烯酸、聚甲基丙烯、硅烷、 二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、多異氰酸苯酯、甲苯二異氰酸酯聚醋酸乙 烯酯、聚丙烯酸酯ACR、脂肪酸鹽，甲基丙烯酸甲酯MMA、鋁酸酯、鈦酸酯等含酯基團(tuán)酯類、PVA聚乙烯醇等醇類、有機(jī)分子十六烷基三甲基溴化銨、氨基化硅、聚苯胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺等酰氨類、聚氧乙烯十二垸基醚、聚N—異丙基丙烯酸胺接 枝聚苯乙烯、PEG接枝聚苯乙烯、PEG接枝聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇接枝聚苯乙烯；所述步驟(1)和(2)中的無(wú)機(jī)納米顆粒選自納米級(jí)金屬、納米級(jí)金屬氧化物、納米 級(jí)非金屬、納米級(jí)非金屬氧化物中的一種或幾種的混合物；所述的納米級(jí)金屬為銀、銅或其混合物；所述的納米級(jí)金屬氧化物選自鈦、鋁、鋯、鐵、錫、鋅、鋇、鎳的氧化物中的一種或 幾種的混合物；所述的納米級(jí)非金屬及其氧化物選自碳納米管、二氧化硅、蒙脫土、磷氧化物中的一 種或幾種的混合物；所述步驟(3)中的等離子體發(fā)生裝置是各類等離子體發(fā)生器，等離子體氛圍由等離 子體發(fā)生器產(chǎn)生，并經(jīng)由噴嘴機(jī)構(gòu)噴射到常溫、常壓的大氣環(huán)境中形成的等離子體氛圍；所述步驟(3)中的等離子體選自氦氣、氬氣或功能性氣體中的一種或幾種，其中氦 .氣、氬氣摩爾比為50%-99.99%，功能性氣體為0.001 30%，同時(shí)流經(jīng)等離子體形成區(qū) 形成等離子體氛圍；所述的功能性氣體為S02、氨氣、氧氣、氫氣、氮?dú)?、四氟化碳、二氧化碳、甲烷CH4、 乙烷C2H6 、丙烷C3H8、 丁烷C4H10 、戊烷C5H12 、己烷C6H14 、庚烷C7H16 、辛 烷C8H18、壬烷C9H20、癸烷C10H22、 i~一烷C11H24、十二烷C12H26 、十三烷C13H28、 乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6) 、 丁烯(C4H8)、戊烯(C5H10)、己烯(C6H12)、 丙二烯(C3H4) 、 丁二烯(C4H6)、異戊二烯(C5H8)、己三烯(C6H8)、乙炔(C2H2)、 丙炔(C3H4) 、 丁炔(C4H6)、戊炔(C5H8)、己炔(C6H10)、庚炔(C7H12)、辛炔(C8H14)、 壬炔(C9H16)、癸炔(C10H18) 、 H^—炔(C11H20)、四氟乙烯和硅垸、各種硅氧烷氣 體、丙烯酸，甲基丙烯酸的蒸汽或它們組合氣體。通過(guò)等離子體表面處理，涂敷納米溶膠的UHMWPE纖維材料表面發(fā)生多種物理、化學(xué) 變化，或產(chǎn)生刻蝕而粗糙，或形成致密的交聯(lián)層，或引入含氧極性基團(tuán)，使親水性、粘結(jié) 性及電性能等分別得到改善，使材料表面由非極性、難粘性轉(zhuǎn)為有一定極性、易粘結(jié)性， 有利于粘結(jié)、涂敷。本發(fā)明的超高分子量聚乙烯纖維經(jīng)等離子體處理后表面發(fā)生如下的物理化學(xué)變化 (1)超高分子量聚乙烯纖維表面以及表面涂敷的納米材料表面的部分化學(xué)鍵斷開，形成 化學(xué)活性高的自由基；(2)以等離子體狀態(tài)存在的自由基，迅速與超高分子量聚乙烯纖維表面以及表面涂敷的納米材料表面的自由基結(jié)合，形成新的化學(xué)鍵；(3)超高分子量聚乙 烯纖維表面以及表面涂敷的納米材料表面受到轟擊和刻蝕，微觀結(jié)構(gòu)由光滑變粗糙，有利 于有機(jī)基體材料如樹脂的滲透。 有益效果(1) 本發(fā)明處理過(guò)的超高分子量聚乙烯纖維與基體樹脂的浸潤(rùn)速度得到提高，浸潤(rùn) 量增大，浸潤(rùn)效果改善，使其復(fù)合材料的成型工藝性和整體綜合性能更優(yōu)化；(2) 該方法操作方便、工藝簡(jiǎn)單、加工速度快、處理效果好、成本低、不易引起環(huán) 境污染，并且還可以降低能耗。


圖1為超高分子量聚乙烯纖維的表面處理方法的工藝流程圖；圖2為經(jīng)氦等離子體處理的超高分子量聚乙烯纖維的接觸角照片；圖3為經(jīng)氦等離子體處理的超高分子量聚乙烯纖維的紅外圖譜；圖4為經(jīng)氧等離子體處理的超高分子量聚乙烯纖維的接觸角照片圖5為經(jīng)氧等離子體處理的超高分子量聚乙烯纖維的紅外圖譜；圖6為經(jīng)氦等離子與氧等離子體處理的超高分子量聚乙烯纖維的紅外差譜。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例1氦等離子體處理納米二氧化硅溶膠涂覆超高分子量聚乙烯纖維如圖1所示，將待處理的超高分子量聚乙烯纖維1沿溶膠浸軋裝置2的花籃外圓線浸 入百分比濃度為0.05%納米二氧化硅溶膠，進(jìn)行浸軋加工，而后超高分子量聚乙烯纖維被 導(dǎo)入烘干裝置3，在60。C下烘干并收集溶劑，然后超高分子量聚乙烯纖維1被引入等離子 體噴嘴4的等離子體氛圍區(qū)進(jìn)行等離子體表面改性處理，纖維束上表面距噴嘴距離5MM， 纖維束下表面距離噴嘴〈20MM，功率40瓦，處理時(shí)間2秒，將處理后的超高分子量聚乙 烯纖維1在自動(dòng)收巻機(jī)5進(jìn)行在線收巻，通過(guò)調(diào)節(jié)收巻軸的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)超高分子量聚乙烯 纖維的走線速度。根據(jù)不同加工工藝的需要，超高分子量聚乙烯纖維經(jīng)過(guò)等離子體噴嘴的距離，速度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。超高分子量聚乙烯纖維表面處理效果接觸角照片如圖2，紅外圖譜如圖3。實(shí)施例2氧等離子體處理納米二氧化硅溶膠涂覆超高分子量聚乙烯纖維如圖1所示，將待處理的超高分子量聚乙烯纖維1沿溶膠浸軋裝置2的花籃外圓線浸 入百分比濃度為0.05%納米二氧化硅溶膠，進(jìn)行浸軋加工，而后超高分子量聚乙烯纖維被 導(dǎo)入烘干裝置3，在110'C下烘干并收集溶劑。然后超高分子量聚乙烯纖維1被引入等離 子體噴嘴4的等離子體氛圍區(qū)進(jìn)行等離子體表面改性處理，纖維束上表面距噴嘴距離5MM， 纖維束下表面距離噴嘴〈20MM，功率40瓦，處理時(shí)間2秒，將處理后的超高分子量聚乙 烯纖維1在自動(dòng)收巻機(jī)5進(jìn)行在線收巻，通過(guò)調(diào)節(jié)收巻軸的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)碳纖維的走線速度。 根據(jù)不同加工工藝的需要，超高分子量聚乙烯纖維經(jīng)過(guò)等離子體噴嘴的距離，速度進(jìn)行相 應(yīng)的調(diào)整。超高分子量聚乙烯纖維表面處理效果接觸角照片如圖4，紅外圖譜如圖5。
權(quán)利要求
1. 一種等離子體處理納米溶膠超高分子量聚乙烯纖維改性的方法，包括(1)將無(wú)機(jī)納米顆粒經(jīng)超聲波震蕩技術(shù)配制成質(zhì)量百分比濃度為0.01～15％的有機(jī)溶劑或水的溶膠液；或(2)將有機(jī)一無(wú)機(jī)納米顆粒的先驅(qū)液與無(wú)機(jī)納米顆粒經(jīng)雜化反應(yīng)制得質(zhì)量百分比濃度為0.01～15％納米溶膠液；(3)將上述溶膠液涂覆在超高分子量聚乙烯纖維表面，涂覆方法為噴涂或浸軋的方法；(4)在10～150℃將超高分子量聚乙烯纖維烘干并收集溶劑，然后超高分子量聚乙烯纖維經(jīng)等離子發(fā)生裝置被引入等離子體氛圍區(qū)進(jìn)行等離子體表面改性，處理功率為10～15000w，時(shí)間為0.5～300秒；將處理后的超高分子量聚乙烯纖維在自動(dòng)收卷機(jī)中進(jìn)行在線收卷，通過(guò)調(diào)節(jié)收卷軸的速度來(lái)調(diào)節(jié)超高分子量聚乙烯纖維的走線速度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體處理納米溶膠超高分子量聚乙烯纖維改性的方法， 其特征在于所述步驟(1)中的有機(jī)溶劑為己烷，異戊烷，正戊烷，石油醚，己垸，環(huán) 己烷，異辛烷，三氟乙酸，三甲基戊垸，環(huán)戊烷，庚烷，丁基氯；丁酰氯，三氯乙烯；乙 炔化三氯，四氯化碳，三氯三氟代乙烷，丙基醚；丙醚，甲苯，對(duì)二甲苯，氯苯，鄰二氯 苯，二乙醚；醚，苯，異丁醇，二氯甲烷，二氯化乙烯，正丁醇，醋酸丁酯；乙酸丁酯， 丙醇，甲基異丁酮，四氫呋喃，乙酸乙酯，異丙醇，氯仿，甲基乙基酮，二惡垸；二氧六 環(huán)；二氧雜環(huán)己烷，吡啶，丙酮，硝基甲垸，乙酸，乙腈，苯胺，二甲基甲酰胺，甲醇， 乙二醇，正辛醇，正己醇，異丁醇，正丁醇，環(huán)己醇，異丙醇，正丙醇，甲醇，乙二醇， 二丙酮醇，二甲亞砜DMSO，丙酮，乙酸乙酯，石油醚，氯仿，四氫呋喃，二氧六環(huán)， DMF， 二氯甲垸，二硫化碳，四氫呋喃，三氟代乙酸，三氯乙烷，乙酸乙酯，丁酮，乙二 醇二甲醚，乙二醇一甲醚或乙酸丁酯。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體處理納米溶膠超高分子量聚乙烯纖維改性的方 法，其特征在于所述步驟(2)中的有機(jī)納米顆粒為帶反應(yīng)性基團(tuán)的有機(jī)化合物，蒽、 芘、聚二乙炔、吡唑啉衍生物有機(jī)納米晶PDDP、 DPP 、 DAP、聚對(duì)苯乙烯撐PPV、噻吩 齊聚物、1，4-二-(2-(5-苯基氧氮唑基))苯、芘有機(jī)小分子、蒽的納米線、有機(jī)小分子芘的納 米管、芘-聚吡咯、有機(jī)熒光染料Nile紅、酞菁氧釩、聚對(duì)苯乙烯撐PPV、苯乙烯St、油 酸、羧酸、異氰酸、聚異丁烯酸、聚丁基丙烯酸、聚甲基丙烯酸PMA、甲基丙烯酸、聚甲 基丙烯、硅烷、二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、多異氰酸苯酯、甲苯二異 氰酸酯聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯ACR、脂肪酸鹽，甲基丙烯酸甲酯MMA、鋁酸酯、鈦酸酯等含酯基團(tuán)酯類、PVA聚乙烯醇等醇類、有機(jī)分子十六烷基三甲基溴化銨、氨基化硅、 聚苯胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺等酰氨類、聚氧乙烯十二烷基醚、聚N—異丙 基丙烯酸胺接枝聚苯乙烯、PEG接枝聚苯乙烯、PEG接枝聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇接 枝聚苯乙烯。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體處理納米溶膠超高分子量聚乙烯纖維改性的方 法，其特征在于所述步驟(1)和(2)中的無(wú)機(jī)納米顆粒選自納米級(jí)金屬、納米級(jí)金屬.氧化物、納米級(jí)非金屬、納米級(jí)非金屬氧化物中的一種或幾種的混合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種等離子體處理納米溶膠超高分子量聚乙烯纖維改性的方 法，其特征在于所述的納米級(jí)金屬為銀、銅或其混合物；所述的納米級(jí)金屬氧化物選自 鈦、鋁、鋯、鐵、錫、鋅、鋇、鎳的氧化物中的一種或幾種的混合物；所述的納米級(jí)非金 屬及其氧化物選自碳納米管、二氧化硅、蒙脫土、磷氧化物中的一種或幾種的混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體處理納米溶膠超高分子量聚乙烯纖維改性的方 法，其特征在于所述步驟(3)中的等離子體發(fā)生裝置是各類等離子體發(fā)生器，等離子 體氛圍由等離子體發(fā)生器產(chǎn)生，并經(jīng)由噴嘴機(jī)構(gòu)噴射到常溫、常壓的大氣環(huán)境中形成的等 離子體氛圍。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體處理納米溶膠超高分子量聚乙烯纖維改性的方 法，其特征在于所述步驟(3)中的等離子體選自氦氣、氬氣或功能性氣體中的一種或 幾種，其中氦氣、氬氣摩爾比為50%_99.99%，功能性氣體為0.001 30%，同時(shí)流經(jīng)等 離子體形成區(qū)形成等離子體氛圍。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種等離子體處理納米溶膠超高分子量聚乙烯纖維改性的方 法，其特征在于所述的功能性氣體為S02、氨氣、氧氣、氫氣、氮?dú)?、四氟化碳、二?化碳、甲垸CH4、 乙垸C2朋、丙烷C3H8、 丁烷C4H10 、戊烷C5H12 、己垸C6H14 、 庚烷C7H16 、辛烷C8H18、壬烷C卵20 、癸烷C10H22、 i^一烷C11H24 、十二烷C12H26 、 十三烷C13H28、乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6) 、 丁烯(C4H8)、戊烯(C5H10)、己烯(C6H12)、 丙二烯(C3H4) 、 丁二烯(C4H6)、異戊二烯(C5H8)、己三烯(C6H8)、乙炔(C2H2)、 丙炔(C3H4) 、 丁炔(C4H6)、戊炔(C5H8)、己炔(C6H10)、庚炔(C7H12)、辛炔(C8H14)、 壬炔(C9H16)、癸炔(C10H18) 、 H^—炔(C11H20)、四氟乙烯和硅垸、各種硅氧烷氣 體、丙烯酸，甲基丙烯酸的蒸汽或它們組合氣體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種等離子體處理納米溶膠超高分子量聚乙烯纖維改性的方法，包括(1)將無(wú)機(jī)納米顆粒經(jīng)超聲波震蕩技術(shù)配制成溶膠液；或(2)將有機(jī)—無(wú)機(jī)納米顆粒的先驅(qū)液與無(wú)機(jī)納米顆粒經(jīng)雜化反應(yīng)制得溶膠液；(3)將上述溶膠液涂覆在超高分子量聚乙烯纖維表面；(4)在10～150℃將超高分子量聚乙烯纖維烘干并收集溶劑，然后超高分子量聚乙烯纖維經(jīng)等離子發(fā)生裝置被引入等離子體氛圍區(qū)進(jìn)行等離子體表面改性；將處理后的超高分子量聚乙烯纖維在自動(dòng)收卷機(jī)中進(jìn)行在線收卷。經(jīng)本發(fā)明處理過(guò)的超高分子量聚乙烯纖維與有機(jī)基體材料之間的復(fù)合性能得到了大大提高，該工藝簡(jiǎn)單、處理效果好、成本低、不易引起環(huán)境污染，并且還可以降低能耗。
文檔編號(hào)D06M11/00GK101532239SQ200810207409
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者吳紅艷, 張迎晨, 邱夷平 申請(qǐng)人:東華大學(xué);中原工學(xué)院