[發明專利]一種應用于PBO纖維表面的涂層材料及涂層制備方法

有效

• 申請號: 201710550796.1
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN107237136B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 劉夏清;劉蘭蘭;李芝華;鄒德華;李慧;牛捷;胡弘莽;周展帆;隆晨海
• 申請（專利權）人: 國網湖南省電力公司帶電作業中心;國網湖南省電力公司;國家電網公司;中南大學
• 主分類號: D06M15/55
• 分類號: D06M15/55;D06M13/513;D06M13/352;D06M101/32
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 魏娟

本發明公開了一種應用于PBO纖維表面的涂層材料，包括紫外光吸收劑、十七氟癸基三甲氧基硅烷、有機硅改性環氧樹脂、固化劑和有機溶劑。此外，本發明也公開了一種涂層材料的應用方法。該涂層是采用紫外光吸收劑、十七氟癸基三甲氧基硅烷與異丙醇混合溶液及有機硅改性環氧樹脂溶液混合制成。經該涂層處理后的PBO纖維的抗紫外光性能有了較大的改善，經400小時加速老化后，纖維強度保留率提高了50％；此外，PBO纖維的疏水性也得到了極大地提高，其水接觸角可達130°～140°。PBO纖維經該涂層處理后，其使用壽命和防水性能大大增加。

技術領域

本發明涉及一種應用于PBO纖維表面的涂層材料及涂層制備方法，屬于功能聚合物復合材料領域。

背景技術

PBO纖維是一種高強度、高模量的合成纖維，其耐熱、耐化學性以及抗拉抗壓性能都十分優良，被譽為“21世紀的超級纖維”。但是，PBO纖維在光照下極易老化，纖維強度大幅度下降，使得PBO纖維的使用壽命短、成本高，這一缺點使得PBO纖維在應用上受到嚴重限制。改善PBO纖維的抗紫外光性能，是PBO纖維在航天航空、軍工領域以及日常生活中廣泛應用的基本要求。

目前對PBO纖維抗紫外光的研究主要采用無機納米粒子對PBO纖維進行表面改性(中國專利：201410076746.0；中國專利：201210175120.6)。常用的納米粒子有納米二氧化鈦、納米二氧化硅以及納米二氧化鋅等。經處理后的PBO纖維表面的納米粒子層可吸收或反射一部分照射到纖維表面的紫外光，從而減少PBO纖維與紫外光線的接觸。雖然涂覆納米粒子對PBO纖維的抗紫外光性能有一定的提高，但效果仍然不是非常理想。這是因為納米粒子對纖維的遮蓋作用并不完全，為了能更好地保護PBO纖維不受紫外光線的照射，需要制備能夠均勻完整覆蓋PBO纖維整個表面的涂層，從而有效地保護PBO纖維不受到紫外光線的照射。

另外，公開號為CN104761897A的中國專利文獻還公開了一種改性PBO纖維/氰酸酯樹脂透波復合材料，包括100質量份氰酸酯樹脂、5～10質量份環氧樹脂、0.8～1.2質量份二月桂酸二丁基錫、130～140質量份改性PBO纖維和100～120質量份丙酮。

公開號為CN102808325A本發明涉及一種PBO纖維的表面改性方法，采用二次活化法對PBO纖維進行改性，以降低對纖維的損傷并提高改性效果。即首先利用雙氧水和酶對PBO進行預處理，在其表面引入活性羥基，再與偶聯劑縮合，在其表面引入不同的活性官能團，以適應不同熱固性樹脂的需要，達到改善纖維與樹脂間的界面結合性能的目的。

現有的PBO纖維表面改性還存在纖維強度下降快，使用壽命短等技術問題。

發明內容

針對PBO纖維在紫外光照射下，纖維強度下降得非常快，使得PBO纖維的使用壽命短，成本高這一缺點，本發明公開了一種應用于PBO纖維表面的涂層材料，旨在延長PBO纖維的使用壽命，提升PBO纖維斷裂強度保留率。

另外，本發明還提供了一種所述的PBO纖維表面的涂層材料的應用方法，也即是所述的PBO纖維表面的涂層的制備方法；旨在簡化制備工藝，且提升PBO纖維抗老化性能。

一種應用于PBO纖維表面的涂層材料，包括紫外光吸收劑、十七氟癸基三甲氧基硅烷、有機硅改性環氧樹脂、固化劑和有機溶劑。

本發明人發現，所述的組分應用至PBO纖維中，具有良好的協同效果，可有助于協同提升PBO纖維的使用壽命和斷裂強度保留率。

本發明人還發現，將各組分的重量百分比控制在合適的范圍內，有助于進一步提升各組分的協同效果，進而進一步延長PBO纖維的使用壽命，提升PBO纖維斷裂強度保留率。

通過大量研究發現，以涂層材料重量為基準，各組分的重量百分數為：