[發明專利]一種改性芳綸纖維增強PA66材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210369747.5
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN103709742A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 穆興文;宋陽;宮克難
• 申請（專利權）人: 黑龍江鑫達企業集團有限公司
• 主分類號: C08L77/06
• 分類號: C08L77/06;C08L77/10;C08L51/06;C08L27/18;C08J5/06;D06M10/00;D06M10/06;B29B9/06;B29C47/92
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技術領域

本發明涉及高分子材料領域，具體涉及一種改性芳綸纖維增強PA66材料及其制備方法。

背景技術

芳綸纖維全稱為芳香族聚酰胺纖維，它具有比強度高、比模量高、密度小、耐高溫、韌性高和高耐磨等優點。由于其優異的性能，使其在航空航天、軍事裝備、建筑、交通、通訊電纜等領域得到了廣泛的應用。

PA66全稱聚己二酸己二胺，是工程塑料中應用最廣泛的材料之一。PA66與芳綸纖維都屬于聚酰胺類，從兩者的分子結構上分析，芳綸纖維與PA66應具有較好的相容性。但是，芳綸纖維表面光滑、缺少活性基團，致使其與PA66的復合材料的界面粘結較弱，嚴重影響芳綸纖維增強PA66復合材料的各項性能。芳綸纖維單絲由表皮和芯兩部分組成：表皮厚度約占整個纖維直徑的1～10%，由結晶程度較高的剛性分子鏈沿纖維軸向排列而成；芯部由許多靠氫鍵連接的棒狀分子構成。由于芳綸纖維這一獨特的結構，導致一旦纖維表皮被破壞，整個纖維的力學性能急劇下降，影響芳綸纖維增強復合材料的整體力學性能，給芳綸纖維的表面改性帶來了困難。

芳綸纖維表面改性方法包括化學改性和物理改性：化學改性反應速度快，很難控制反應僅在纖維表皮發生。物理改性包括射線輻射技術和等離子體技術，射線輻射技術設備昂貴，而且往往需要引入一定的溶劑和單體，不利于大規模工業化生產。等離子體技術只增加了纖維表面的粗糙度和活性基團的數量，單純的等離子處理不能增加纖維的本體強度。

微波輻射技術是近年來一種新型的改性技術，該技術具有處理劑量可控、處理時間短、處理效率高等優點。微波輻射在適當的條件下，可以引發自由基反應，使芳綸纖維的表皮和芯層之間發生交聯，在不降低纖維的縱向抗拉強度的前提下，提高纖維的橫向抗拉強度。

用于芳綸纖維改性的等離子體多為低溫等離子體，其能量低，而且作用強度高，穿透力小，可以在芳綸纖維表皮極薄一層引起物理和化學變化，增加纖維表面的粗糙度和活性基團的數量，因而可以在不影響纖維的本體性能的同時改善芳綸纖維與其增強樹脂之間界面的親和力。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供了一種改性芳綸纖維增強PA66材料及其制備方法。

本發明的技術方案由以下三個步驟組成：

步驟一，芳綸纖維經微波輻射改性，輻射頻率為0.5～5GHZ，輻射劑量為0.1～2mW/cm²，輻射時間為1～240S。

步驟二，經微波輻射后的芳綸纖維再經低溫等離子體處理，處理功率為10～400W，處理氣氛為5～15%氫氣、5～15%氟氣和70～90%氦氣，處理腔體內的氣體壓強為10～10⁶Pa，處理溫度為0～150℃，處理時間為1～20min，得到改性芳綸纖維。

步驟三、按以下質量百分比稱取各組分：

PA66???????????????????????????55～90%

改性芳綸纖維????????????????????5～40%

馬來酸酐接枝聚乙烯???????????????3～5%

聚四氟乙烯??????????????????????1～10%

抗氧劑?????????????????????????0.3～1%

將PA66、馬來酸酐接枝聚乙烯、聚四氟乙烯和抗氧劑干燥后按配比加入高速混合機中混合均勻，混合后的物料加入雙螺桿擠出機中進行熔融擠出。改性芳綸纖維按配方比例通過側喂料加入。擠出工藝為一區260～270℃、二區260～270℃、三區260～270℃、四區260～270℃、五區245～255℃、六區245～255℃、七區245～255℃、八區245～255℃、九區245～255℃、十區245～255℃；主機轉速為400～600rpm；側喂料轉數為5～10rpm；主喂料喂料轉數為20～30rpm。經水冷、風冷、造粒后得到改性芳綸纖維增強PA66復合材料。

本發明的有益效果是：在微波輻射的作用下，芳綸纖維的表皮層和芯層發生交聯，增加了纖維的橫向抗拉強度；再經低溫等離子處理，增加了纖維的表面粗糙度、表面極性和活性基團數量。與現有的表面改性技術相比，這種芳綸纖維的表面改性方法不僅僅增加了纖維的表面粗糙度、表面活性，而且通過交聯作用提高了纖維的本體強度。用該方法制備的改性芳綸纖維增強PA66材料具有良好的力學性能和耐磨性能，該方法屬于物理改性法，工藝簡單，適合大規模工業化生產。

具體實施例：

實施例一