[發明專利]一種基于同質層聚酯纖維改性方法

有效

• 申請號: 201410776494.2
• 申請日: 2014-12-15
• 公開（公告）號: CN104530642B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 金欣;王博;王聞宇;肖長發
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L61/06;C08L67/00;C08J5/06;D01F11/08
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本發明涉及一種基于溶液相轉化的同質層聚酯纖維的制備方法。該制備方法包括：1.按照如下重量百分比配方配制同質涂覆液：聚酯3?20wt％，溶劑97?80wt％；所述溶劑是指六氟異丙醇、苯酚、四氯乙烷中的一種或多種；2.按照如下重量百分比配方配制凝固浴：溶劑10?80wt％，蒸餾水余量，溫度為常溫?70℃。將聚酯纖維與同質涂覆液共擠出后，經凝固浴中的溶液相轉化即制得同質層改性纖維；3.將同質層改性纖維與環氧樹脂或酚醛樹脂利用常壓加熱成型復合，溫度控制在90?150℃，時間4h。本發明同質層改性纖維具有涂層與基體纖維相容性好、不易脫落；設備要求簡單，制備方法簡單，成本極低，連續性好，普適性強；在保持基體纖維力學性能和耐熱性能的同時復合材料界面剪切強度明顯提高。

技術領域

本發明涉及一種同質涂層改性聚酯纖維的制備方法，具體為基于溶液相轉化的同質層改性技術及由該方法制得的同質涂層纖維。

背景技術

聚酯(PET)纖維在1941年問世后發展迅速，我國已成為全球聚酯纖維生產大國。2013年6月我國聚酯纖維產量1571.46萬噸，同比增長6.3％，占合成纖維總量的約87％，占化學纖維總產量的約78％。然而，近年來聚酯纖維的產能過剩的壓力日益突出，國家《化纖“十二五”發展規劃》提出，如何進一步提高聚酯纖維差別化率及聚酯纖維產業化對加快我國紡織行業結構調整和產業技術升級具有重要意義。

聚酯由于其高度對稱的化學結構和易于結晶的柔性鏈段，被認為是一種綜合性能優異的纖維原料，具有出眾的耐化學藥品性、耐磨性和抗褶皺性等性能。目前，聚酯纖維、織物增強復合材料在汽車工業、建筑、交通、醫療、航空、航天等眾多工業部門得以應用。基體、增強體和界面是復合材料的三要素。在給定基體和增強體的情況下，復合材料的力學性能在很大程度上取決于界面的性能。良好的界面能夠快速的傳遞、分散和緩沖外界應力，從而保護復合材料；不良的界面不能夠及時快速的將外界應力傳遞到增強體，從而導致基體與增強體之間開裂，使復合材料失去使用價值，甚至可能引發災難性的后果。大部分纖維與基體的界面粘結性能不夠理想，所以大大限制了纖維增強復合材料的發展。因此提高復合材料界面粘結性能的技術具有非常重要的意義。欲得到一個良好的界面，必須對增強體或基體進行改性。其中對增強體纖維表面改性是改善復合材料界面粘結性能的主要研究方向。

以PET纖維為例，目前改性的方法主要包括：

1、低溫等離子體改性。它包括：①將待處理纖維置于等離子體處理腔體中；②將處理腔體降到一定真空度，通入氮氣、氧氣或氬氣等氣體，調節氣流量；③在一定功率下處理一定時間得到表面活化的纖維(參見Cioffi M O H，Voorwald H J C，Mota R P.Surfaceenergy increase of oxygen-plasma-treated PET[J].Materials characterization，2003，50(2)：209-215.；秦偉，張志謙，黃玉東，等.冷等離子體處理對PET纖維/環氧復合材料界面改性的研究[J].復合材料學報，2002，19(4)：25-28.)。利用低溫等離子體改性纖維是研究的比較多的一種傳統方法。該方法改性纖維的缺點是不能連續處理纖維、處理后活化效果有很強的時效性，必須現用現做；處理后的纖維復合材料力學性能提升不明顯。

2、化學試劑處理改性。它包括：①將纖維清洗干凈，用強堿溶液或異腈酸酯的甲苯溶液處理PET纖維一定時間；②洗滌纖維以除去表面殘留溶液，烘干備用(參見Liu X D，Sheng D K，Gao X M，et al.UV-assisted surface modification of PET fiber foradhesion improvement[J].Applied Surface Science，2013，264：61-69.)。該方法的缺點是強堿溶液對纖維的力學性能損傷較大，且復合材料力學性能提升不明顯；用異腈酸酯的甲苯溶液處理纖維，雖然復合材料力學性能提升明顯，但是所用溶質價格高、有劇毒，操作稍微不當就有可能產生災難性的后果，不利于工業化應用。