[發(fā)明專利]一種無損、環(huán)保、方便的芳綸材料表面改性方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210245728.1
• 申請日: 2012-07-17
• 公開（公告）號: CN102758357A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董麗杰;司帥;孟雅娟;萬杰;李琦;熊傳溪;徐浩
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: D06M15/61
• 分類號: D06M15/61;C08G73/02;D06M101/36
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張安國;伍見

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及芳綸材料表面改性方法，具體涉及一種無損傷、無污染、表面修飾層厚度可調(diào)的芳綸纖維及其粉末的表面修飾改性方法。

背景技術(shù)

芳綸是一種高強度、高模量、低密度和耐磨性優(yōu)異的合成材料，包括長纖維、短纖維、粉末等。它的全稱是芳香族聚酰胺。1974年，美國貿(mào)易聯(lián)合會(?U.S，F(xiàn)ederal??Trade?Commission，F(xiàn)TC)將它們命名為“aramid?fibers”，我國稱為芳綸。芳綸材料中酰胺鍵與苯環(huán)相連，獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)異的綜合性能，具有其他材料無可比擬的優(yōu)越性，無論在物理、化學(xué)還是在材料學(xué)領(lǐng)域都具有及其重要的發(fā)展前景。例如：在建筑業(yè)可以作增強混凝土構(gòu)件、汽車業(yè)可替代石棉來制造剎車片、離合器、整流器等，以降低石棉對環(huán)境及人體健康的傷害。還可以用來制作防護(hù)服裝，如宇航服、消防服等；耐熱制品如芳綸增強的橡膠傳送帶；以及高性能的繩索等。

芳香族聚酰胺分子鏈中的酰胺基團(tuán)與苯環(huán)形成大π鍵共軛結(jié)構(gòu)，使分子鏈呈剛性，由于芳綸表面缺少活性化學(xué)基團(tuán)，導(dǎo)致芳綸材料在用于復(fù)合材料時，由于表面的惰性導(dǎo)致與基體之間界面結(jié)合力較差，因此極大地制約了芳綸材料的應(yīng)用。為發(fā)揮芳綸優(yōu)異的增強性能，常常需要對芳綸纖維進(jìn)行表面修飾改性，進(jìn)而改善芳綸材料的表面粘結(jié)性能。目前主要的表面改性方法包括化學(xué)改性和物理改性。化學(xué)改性又包括共聚改性、表面刻蝕、表面接枝、氟改性處理、稀土改性處理等改性方法。物理改性方法是利用物理方法對芳綸纖維表面進(jìn)行改性。主要包括等離子表面改性、γ射線輻射方法、紫外線輻射改性、超聲浸漬技術(shù)等。這些改性方法都以犧牲芳綸纖維的力學(xué)強度為代價，破壞芳綸表面結(jié)構(gòu)、改性效果不好、操作步驟繁冗、能耗高、污染大以及儀器設(shè)備復(fù)雜等缺點。因此，急需開發(fā)一種經(jīng)濟(jì)、高效、無損傷的化學(xué)修飾方法，不僅增加芳綸纖維的表面活性，同時不會降低芳綸纖維基體的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種無損傷、無污染、表面修飾層厚度可調(diào)的芳綸纖維及其粉末的表面修飾改性方法。

為實現(xiàn)上述目的采用如下的技術(shù)方案：一種芳綸材料表面改性方法，其特征是一種無損傷、無污染及表面修飾改性層厚度可調(diào)的改性方法，其方法步驟如下：

1）、取PH=7.0-10.8的Tris-HCl水溶液緩沖液置于燒瓶中，向其中加入芳綸材料，充分浸漬后，向燒瓶中加入鹽酸多巴胺改性劑，在敞開的環(huán)境中反應(yīng)，使改性劑發(fā)生自聚；

2）、將步驟1）反應(yīng)后的芳綸材料，用蒸餾水沖洗至清洗液為無色后，放入烘箱中在40?°C下烘干，得到表面改性的芳綸材料；

3）、將改性后的芳綸材料繼續(xù)在鹽酸多巴胺溶液中浸漬和自聚合，蒸餾水沖洗，烘干，重復(fù)上述步驟，即得到表面修飾改性層厚度可調(diào)的改性芳綸材料。

上述芳綸材料為聚對苯二甲酰對苯二胺（PPTA）或聚間苯二甲酰間苯二胺（PMIA），可以是長纖維、短切纖維或粉末；

上述緩沖溶液為PH=7.0-10.8的Tris-HCl水溶液，是三羥甲基氨基甲烷溶液與鹽酸混合溶液。?

?上述表面改性劑為鹽酸多巴胺，多巴胺結(jié)構(gòu)為4-(2-乙氨基)苯-1,2-二酚，改性劑在緩沖液中的濃度為0.05-2.0?mg/ml。

根據(jù)本發(fā)明的制備方法所得到的改性芳綸纖維表面形成富含鄰苯二酚基團(tuán)的聚多巴胺層，具有優(yōu)異的反應(yīng)活性，且厚度可調(diào)。

附圖說明

圖1為實施例2得到的改性芳綸長纖的TEM；

圖2為實施例1得到的改性芳纖粉末的TEM。

具體實施方式

實施例1

芳纖粉末的改性

各組分的質(zhì)量百分含量：量取200?ml?Tris-HCl緩沖液（pH=9.0）置于500?ml的燒瓶中，向其中加入6.0?g芳綸纖維粉末，另外加入0.4?g?鹽酸多巴胺粉末，打開磁力攪拌器，在空氣中反應(yīng)5?h。將反應(yīng)后的懸浮液裝入離心管，在TGL-16G高速離心機內(nèi)離心，取下層固體粉末，用蒸餾水沖洗，再次離心，如此反復(fù)離心蒸餾水沖洗，直至離心上清液為無色為止，最后得到的下層改性的芳纖粉末，放入烘箱中在40?°C下烘干，即得到改性5h芳纖粉末。同樣的方法可以得到改性24h的芳纖粉末。得到的改性5h芳纖粉末的TEM圖片如圖2。

實施例2

芳綸長纖維的改性