[發明專利]基于芳香族聚酰胺的涂層溶液的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202110485983.2
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113045751B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 李婷;胡祖明;趙開榮;曹煜彤;宋向陽
• 申請（專利權）人: 中化高性能纖維材料有限公司;江蘇瑞盛新材料科技有限公司;東華大學
• 主分類號: C08G69/32
• 分類號: C08G69/32;D06M15/59;C08J5/04;C08L63/00;C08L77/10;D06M101/36
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 辛元石;韋東

本發明公開了一種基于芳香族聚酰胺的涂層溶液的制備方法，包括以下步驟：將低溫縮聚反應制備得到的芳香族聚酰胺加到去質子化試劑和二甲基亞砜的混合溶液中反應，再向其中添加環氧氯丙烷和活性試劑制備得到涂層溶液。使用本發明所制備的涂層溶液浸漬芳綸纖維，涂覆后纖維含有大量活性基團，表面粗糙度和表面極性增大，改性纖維增強環氧基復合材料的界面剪切強度和彎曲強度明顯提升。

技術領域

本發明屬于纖維表面處理技術領域，涉及一種基于芳香族聚酰胺的涂層溶液的制備方法。

背景技術

對位芳綸纖維增強樹脂基復合材料由于輕質高強、優異的耐高溫特性和耐化學腐蝕性，被廣泛應用于航空航天、軍工、交通運輸、電氣、建筑、機械、體育用品等領域，但光滑惰性的纖維表面使得芳綸纖維增強復合材料界面粘結性差，制品力學性能降低，從而極大地限制了應用。

針對以上問題，很多研究學者在芳綸纖維表面接枝功能化反應基團或糙化纖維表面，以提高芳綸纖維與樹脂間的粘合特性。近年來，芳綸納米纖維受到廣泛關注。芳綸納米纖維的直徑為3～40nm。將芳綸納米纖維引入到芳綸纖維表面，芳綸納米纖維可起到連接芳綸纖維與基體樹脂的作用：一方面，芳綸納米纖維與芳綸纖維可通過強氫鍵及范德華作用實現有效粘合；另一方面，芳綸納米纖維表面的活性基團及大比表面積也有利于其與基體樹脂的復合。

然而，目前的研究大多是采用金屬化反應處理芳綸纖維，從而制備芳綸納米纖維。一方面該過程反應時間較長，一般需要7天左右；另一方面，制備得到的芳綸納米纖維結構中所含活性基團較少，對于芳綸纖維與基體樹脂間粘結性的改善效果不佳。

因此，本領域需要一種制備時間短、改善芳綸纖維與基體樹脂間粘結性效果好的芳綸纖維表面改性涂層溶液。

發明內容

鑒于現有的改善芳綸纖維與基體樹脂間粘結性的技術所存在反應時間長、改善效果不佳等的問題，本發明提供一種基于芳香族聚酰胺的表面改性涂層溶液及其制備方法。使用本發明的涂層溶液涂覆芳綸纖維(例如對位芳綸纖維)具有改性效果明顯、過程操作簡單等優點，改性后的芳綸纖維對基體樹脂(例如環氧樹脂)顯示出優異的粘結性。本發明采用芳香族聚酰胺聚合產物代替傳統工藝中使用的芳綸纖維制備涂層溶液，極大地縮短了反應時間。本發明優選采用改性芳香族共聚酰胺制備涂層溶液，能夠進一步改善復合材料的界面粘結性。

具體而言，本發明提供一種芳香族共聚酰胺，所述芳香族共聚酰胺由對苯二胺、對苯二甲酰氯和活性第三單體聚合而成，所述活性第三單體選自二氨基二苯醚和二氨基二苯砜中的一種或多種，且所述芳香族共聚酰胺中，來自對苯二甲酰氯的結構單元、來自對苯二胺的結構單元和來自活性第三單體的結構單元的摩爾比為a：b：c，其中，a＝1～1.1，b＝0.5～0.8，b+c＝1。

在一個或多個實施方案中，所述二氨基二苯醚為4,4’-二氨基二苯醚。

在一個或多個實施方案中，所述二氨基二苯砜選自3,3’-二氨基二苯砜和4,4’-二氨基二苯砜中的一種或兩種。

在一個或多個實施方案中，所述活性第三單體為4,4’-二氨基二苯醚，且所述芳香族共聚酰胺中，來自對苯二甲酰氯的結構單元、來自對苯二胺的結構單元和來自4,4’-二氨基二苯醚的結構單元的摩爾比為a：b：c₁，其中，a＝1～1.1，b＝0.65～0.75，b+c₁＝1。

在一個或多個實施方案中，所述活性第三單體為3,3’-二氨基二苯砜和4,4’-二氨基二苯砜，且所述芳香族共聚酰胺中，來自對苯二甲酰氯的結構單元、來自對苯二胺的結構單元、來自3,3’-二氨基二苯砜的結構單元和來自4,4’-二氨基二苯砜的結構單元的摩爾比為a：b：c₂：c₃，其中，a＝1～1.1，b＝0.55～0.65，c₂＝0.05～0.15，c₂:c₃＝1:2.5～1:3.5，b+c₂+c₃＝1。