[發明專利]一種超支化聚合物及其提升纖維與環氧樹脂結合性能的方法

有效

• 申請號: 201910138111.1
• 申請日: 2019-02-25
• 公開（公告）號: CN109836576B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 阮芳濤;蔣凡;鮑力民;徐珍珍;邢劍;劉志;徐成功
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: C08G73/02
• 分類號: C08G73/02;D06M15/61;D06M101/30
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 楊紅梅

本發明公開了一種超支化聚合物及其提升纖維與環氧樹脂結合性能的方法，屬于纖維表面處理技術領域，以二亞乙基三胺與丙烯酸甲酯為原料，在N₂保護下合成得到黏稠淡黃色端氨基超支化聚合物HBP?NH₂用于對PBO纖維表面處理的偶聯劑，利用端氨基超支化聚合物對PBO纖維進行處理，經HBP?NH₂處理后的PBO纖維形態穩定、表面富含N?H鍵，提升了PBO纖維與樹脂間的界面結合性能，測試數據顯示界面剪切力提升0.99Mpa。

技術領域

本發明涉及纖維表面處理技術領域，具體是指一種超支化聚合物及其提升纖維與環氧樹脂結合性能的方法。

背景技術

利用含有功能性基團的高聚物對纖維進行處理，在纖維表面引入功能性基團或活化纖維表面，從而提升纖維與樹脂基體的界面性能一直是復合材料學界的研究重點。

PBO纖維是聚對苯撐苯并雙口惡唑纖維(Poly-p-phenylenebenzobisthiazole)的簡稱，是20世紀80年代美國為發展航天航空事業而開發的復合材料用增強材料，是含有雜環芳香族的聚酰胺家族中最有發展前途的一個成員，被譽為21世紀超級纖維。具有十分優異的物理機械性能和化學性能，其強力、模量為Kevlar(凱夫拉)纖維的2倍并兼有間位芳綸耐熱阻燃的性能，而且物理化學性能完全超過迄今在高性能纖維領域處于領先地位的Kevlar纖維。一根直徑為1毫米的PBO細絲可吊起450千克的重量，其強度是鋼絲纖維的10倍以上。

申請人在研究PBO纖維時發現：分子規則有序的取向結構使得PBO纖維表面光滑，同時分子鏈之間缺少橫向連接、分子鏈上的極性雜原子絕大部分包裹在纖維內部、纖維表面極性很小，致使PBO纖維表面光滑、活性低，不易與樹脂浸潤，導致纖維與樹脂之間的界面粘結力差、界面剪切強度低。同時，采用硅烷偶聯劑處理PBO纖維表面，絕大部分偶聯劑并不能明顯提高PBO纖維與樹脂基體的界面結合性能，從而影響PBO纖維在一些領域的應用。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種超支化聚合物及其提升纖維與環氧樹脂結合性能的方法，以解決現有技術中的全部或者部分不足。

基于上述目的本發明提供的一種超支化聚合物，所述超支化聚合物為端氨基超支化聚合物(HBP-NH₂)，結構示意式如下：

在一些可選實施例，所述超支化聚合物的制備方法包括如下步驟：

a、將二亞乙基三胺進行冰水浴冷卻；

b、在N₂保護下，緩慢勻速滴加由體積比1:20～30的丙烯酸甲酯和甲醇的混合溶液，滴加完畢后在室溫下反應，得到AB₃和AB₂型單體；

c、將b反應體系減壓除去甲醇，升溫至130～170℃繼續減壓反應20～28h，停止反應，得到端氨基超支化聚合物HBP-NH₂。

從上面所述可以看出，本發明提供的一種超支化聚合物，以二亞乙基三胺與丙烯酸甲酯為原料，在N₂保護下合成得到黏稠淡黃色端氨基超支化聚合物HBP-NH₂用于對PBO纖維表面處理的偶聯劑。

一種提升纖維與環氧樹脂結合性能的方法，包括如下步驟：

1)、PBO纖維預處理，將PBO纖維置于無水乙醇中避光浸泡18～30h，然后，取出水洗并避光干燥；

2)、將所述超支化聚合物加入水中并加熱熔融混合均勻，將經過預處理的PBO纖維放入，超聲震蕩反應40～80min；

3)、將PBO纖維取出，水洗并避光干燥。

在一些可選實施例，所述(1)中避光干燥的溫度為70～85℃，時長2～4h。