[發明專利]一種纖維表面處理方法

有效

• 申請號: 202110552779.8
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113087936B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 黃玉東;劉夢元;黎俊;劉麗;胡楨
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C08J5/06
• 分類號: C08J5/06;C08L63/00;C08L79/04;C08L77/10;C08L77/00;D06M13/513;D06M15/333;D06M13/123;D06M15/55;D06M13/192;D06M15/03;D06M15/41;D06M11/82;D06M1
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 王新雨

一種纖維表面處理方法，屬于纖維表面改性領域。本方法將纖維置于小分子表面活化劑進行表面活化后，浸漬于聚合物稀溶液中，超聲處理后干燥表面水分；將上述纖維浸漬在交聯劑中進行化學交聯，在纖維表面形成一層聚合物交聯網狀結構；再將上述纖維置于樹脂溶液中，通過溶液置換將樹脂溶液填充至聚合物交聯網狀結構中，在纖維表面構筑交聯雙網絡結構。與現有技術相比，本發明提供的方法具有如下優勢：在提高纖維與樹脂基體結合強度的同時提升纖維本體拉伸強度，方法簡單有利于大規模生產使用。

技術領域

本發明屬于纖維表面改性技術領域，具體涉及一種纖維表面處理方法。

背景技術

纖維基樹脂復合材料是一種先進的具有很大應用價值和應用前景的一種復合材料，是由高性能纖維和高分子樹脂兩部分復合而成，具有高強度、高模量、抗疲勞、耐腐蝕、可設計性強、易加工成型等特點。高性能復合材料于20世紀60年代被開發并實現產業化生產，推動了國防軍工和航天科技的發展。幾十年來高性能纖維復合材料不斷發展，已從航空航天領域向防護裝備、體育器材、交通、建筑、工業設備等多領域迅速推廣。此外，高性能纖維例如PBO纖維、芳綸纖維等已被廣泛應用于各種武器裝備，對于促進武器裝備的輕量化、小型化和高性能化起著至關重要的作用。

但是，由于這些具有高強度、高模量的高性能纖維表面比較光滑，表面活性較低，纖維具有較強的化學惰性，因此這些高性能纖維幾乎與所有的樹脂基體都不能很好的浸潤，與樹脂基體的粘結性很差，導致高性能纖維增強復合材料的層間剪切強度極低，不能較好地進行應力的傳遞，極大地影響了復合材料綜合性能的發揮，限制了高性能纖維在先進復合材料領域中的應用。

目前，主要通過對纖維進行表面改性，來改善纖維與基體樹脂間的界面粘結性。通過改變纖維表面晶態、形態、極性、表面化學組成及表面能，提高纖維表面粗糙度，增強纖維與樹脂基體的機械嚙合作用以及增加纖維表面極性基團和不飽和碳原子比例，提高纖維與樹脂間浸潤性。常用的表面改性方式有化學處理、等離子體處理、輻射和電暈處理法等。這些方法雖一定程度上改善了纖維的界面性能，但是大部分都是以犧牲纖維的力學性能和熱性能為代價。

專利CN101235590A介紹了一種對高性能纖維的超聲化學改性方法。將PBO纖維浸漬于混合均勻的多聚磷酸混合化學溶劑中水浴并超聲處理進行PBO纖維的表面改性。該方法雖然一定程度上提升了PBO纖維與基體樹脂的界面結合性能，但是也對PBO纖維的力學性能造成了損傷。

發明內容

本發明的目的是為了解決纖維表面惰性從而導致纖維與樹脂基體界面結合性能較差的問題，提供一種纖維表面處理方法，該方法能夠在不損失纖維力學性能的前提下增加纖維與樹脂基體界面結合性能。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種纖維表面處理方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一：將纖維浸漬在0.1％～15％小分子表面活化劑溶液中1～120min，得活化纖維1；

步驟二：將活化纖維1浸漬在濃度為1％～40％聚合物溶液中1min～60min，超聲處理后取出，表面干燥后得活化纖維2；

步驟三：將活化纖維2浸漬在0.1％～60％交聯劑溶液中，進行化學交聯，使聚合物在纖維表面形成三維交聯網絡結構，得活化纖維3；

步驟四：將活化纖維3浸漬在0.1％-15％樹脂溶液中1min～60min，利用溶劑置換將樹脂溶液填充至聚合物交聯網絡結構中，形成雙網絡表面，去除溶劑，得到活化纖維4；

步驟五：將活化纖維4與樹脂混合并制備高性能纖維復合材料。

本發明相對于現有技術的有益效果是：

1、本發明將纖維用小分子表面活性劑活化后，在纖維表面形成聚合物交聯樹脂雙交聯網絡，與樹脂混合制備得高性能纖維復合材料；