[發明專利]聚對苯撐苯并二惡唑纖維的表面改性處理裝置及使用方法

有效

• 申請號: 201410525600.X
• 申請日: 2014-10-08
• 公開（公告）號: CN104328610A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 謝鐘清;王曉蕾;田杰
• 申請（專利權）人: 上海復合材料科技有限公司
• 主分類號: D06B3/04
• 分類號: D06B3/04;D06B23/04
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及聚對苯撐苯并二惡唑纖維的表面改性，尤其是涉及一種連續性處理聚對苯撐苯并二惡唑纖維的表面改性處理裝置。

背景技術

復合材料由于其輕質高強的性能使其在航空、航天以及國防等高新技術領域有著日漸增長的需求。復合材料是由基體材料和增強材料構成的多相體系。以聚合物為基體的作結構件的復合材料，大多以纖維狀材料特別是連續長纖維作為增強材料。聚對苯撐苯并二惡唑(PBO)纖維作為一種新型的增強材料，除了擁有優異的力學性能，還具有良好的耐熱性能以及較高的耐氧指數而備受關注，被譽為“21世紀的超級纖維”。然而，雖然擁有眾多優良的性能，PBO纖維也存在著壓縮性能差，耐光性不好，表面化學惰性大等缺點，其中因剛性分子鏈結構以及液晶紡絲過程中形成的高度取向的有序結構而導致的表面極大的化學惰性使得PBO纖維幾乎與所有樹脂基體都不能很好的浸潤，這極大地限制了PBO纖維性能的發揮，制約了PBO纖維在高性能復合材料中的應用，因此如何改善PBO纖維與樹脂基體間的界面性能已然成為PBO纖維復合材料的重點研究方向。

目前，用于PBO纖維表面改性的方法主要有化學氧化法、等離子體處理方法、輻射處理方法以及生物處理方法等。這些方法有的在提高PBO纖維表面性能的同時過分損失了纖維本身的力學性能(化學氧化法)，有的存在著嚴重的退化效應，即改性效果隨著時間的增加而下降(等離子處理方法、輻射處理方法)，有的處理效果并不明顯且處理速度慢、效率低(生物處理方法)，同時目前這些方法多數在試驗階段，并不能連續處理PBO纖維長絲，這就降低了生產效率，不能達到工業化生產的目的。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足，提供了一種聚對苯撐苯并二惡唑纖維的表面改性處理裝置及使用方法，具有結構簡單、又能方便地連續性處理的特點。

為實現本發明目的，本發明包括聚對苯撐苯并二惡唑纖維的表面改性處理裝置，包括：張力提供裝置、導紗裝置、表面改性處理槽、干燥裝置以及收卷裝置，張力提供裝置、導紗裝置、干燥裝置以及收卷裝置依次相連，表面改性處理槽位于導紗裝置的下方并配有升降裝置，聚對苯撐苯并二惡唑纖維經張力提供裝置進行張緊處理，然后進入導紗裝置，再進入表面改性處理槽進行表面改性處理，再經由干燥裝置進行干燥處理，最后經收卷裝置將處理后的聚對苯撐苯并二惡唑纖維收成卷。

優選的，所述張力提供裝置，為橡膠皮圈張力提供裝置，包括：兩個紗輥、橡膠皮圈，橡膠皮圈置于兩紗輥上，通過橡膠皮圈對紗輥的摩擦力實現張緊。

優選的，所述張力提供裝置，為重物張力提供裝置，包括：紗輥、重物、固定桿、橡膠皮帶，重物通過橡膠皮帶經過紗輥與固定桿相連，實現張緊處理。

優選的，所述導紗裝置，包括輥輪、定位孔。

優選的，所述表面改性處理槽，包括超聲振蕩槽或普通浸膠槽。

優選的，所述表面改性處理槽，配有升降裝置，包括氣動方式或液壓方式。

優選的，所述干燥裝置，采用可控溫的電阻加熱箱。

優選的，所述電阻加熱箱，其控溫范圍為室溫～300℃。

優選的，所述表面改性槽，其中裝有改性液，包括偶聯劑和/或納米粒子溶膠。

為實現本發明目的，本發明還包括聚對苯撐苯并二惡唑纖維的表面改性處理裝置的使用方法，包括如下步驟，

首先，將聚對苯撐苯并二惡唑纖維原始纖維置于張力提供裝置的紗輥上，由橡膠皮圈和/或重物提供所需張力；

其次，經過導紗裝置到達表面改性處理槽，其中所述的導紗裝置包含可拆卸的輥輪及定位孔，用以自由組合進入表面改性處理槽的纖維數量與次數，表面改性處理槽通常包括超聲振蕩槽或普通處理槽，利用升降裝置可確定表面改性處理槽合理位置，之后進入干燥裝置，所述的干燥裝置為電阻加熱箱；

最后，由收卷裝置將PBO纖維收成卷。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

1、本發明能夠連續地在線實時對PBO纖維進行表面處理，在提高纖維表面性能的同時，不損傷PBO纖維原有的力學性能，且處理效果良好。原始纖維復絲的拉伸強度為5.51GPa,拉伸模量為220.2GPa，經改性后纖維拉伸強度為5.47GPa，拉伸模量為221.7GPa，機械性能無明顯變化；同時纖維表面涂覆情況均勻。

2、本發明對PBO纖維處理后，對環氧樹脂的接觸角由38.88°降到30.94°，對環氧樹脂的界面剪切強度由7.9MPa增加到12.3MPa,提高了55.6％，纖維對樹脂的浸潤性得到提高，具有明顯的改性效果。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。