一种芳纶纤维表面处理液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种芳纶纤维表面处理液，按照质量份数计的处理液配方如下：预处理溶液：甲苯160~180，多亚甲基多苯基多异氰酸酯16~18，环氧树脂4~6，古马隆树脂0~4，氯化天然橡胶0~2，丁腈橡胶0~3；再处理溶液：去离子水180~200，水溶性间苯二酚‑甲醛树脂10~15，25%~30%氨水10~15，丁吡胶乳180~200，36%~40%甲醛10~13。使用这种处理液浸渍芳纶纤维，其表面性能得到有效地改善，提高了芳纶纤维的粘合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种芳纶纤维表面处理液及其制备方法
本专利技术涉及轮胎或输送带生产
，具体涉及一种芳纶纤维表面处理液及其制备方法。
技术介绍
芳纶纤维自上世纪60年代被美国杜邦公司研制成功，并于70年代商品化，由于其本身的高强度、高模量等优点被应用于防弹背心、消防服、航空航天、骨架材料等领域。但是芳纶纤维分子链排列规整且活性官能团少，导致其与基体材料之间的粘合性能很差，极大地限制了它在骨架材料方面的应用。芳纶是一种由刚性分子链形成的，具有高强度、高模量、耐高温及变形小等优异性能的新型特种高性能工业纤维。然而芳纶纤维具有独特的“皮一芯”结构，芯部由许多靠氢键连结的棒状分子构成，表皮由结晶度高的刚性分子链沿纤维轴向排列而成，其厚度大约只有整个纤维直径的1%-40%。又由于芳纶纤维分子结构属于苯基刚性分子，苯环对酞胺官能团上的氢原子有屏蔽作用，使得纤维表面缺乏活性，难在界面上形成化学共价键，而且苯环的位阻效应，很难形成氢键，使得表面缺少化学活性基团，表面光滑，界面粘结性较差，使复合材料层间剪切强度低。这些情况均限制了材料优越性的发挥，为了充分发挥芳纶优异的力学性能，需要对芳纶表面进行改性处理，以改善芳纶增强复合材料的界面结合状况。目前，芳纶纤维表面改性方法主要有:等离子体表面改性技术、超声波强迫浸润技术、Y射线辐射方法、表面化学接枝法等。等离子体表面改性:利用等离子体引发芳纶纤维的自由基反应进行。由等离子体引发产生的自由基随后可进行裂解、自由基转移、氧化、歧化和藕合等反应。超声波强迫浸润技术:主要是利用超声在液体中引起气泡的破裂时产生的高温、高压及局部激波作用引起树脂浸渍纤维的变化。Y射线辐射方法:利用Y一射线对芳纶进行表面接枝以及纤维内部微纤交联反应，从而提高纤维本体强度及其润湿性的方法，是近年来一种新型的改进技术，这种方法不需催化剂或引发剂，可在常温下进行反应，是很有发展前途的一种改性技术。表面化学接枝法:化学改性方法是利用化学反应，在纤维表面引入可反应的基团，从而在与基体复合时产生共价键，增加材料的界面性能。其方法一般分为表面刻蚀、偶联剂改性和表面接枝。但上面的方法进行改性时，存在下述问题:投资大，反应条件高或需要参与的反应物多，反应设备多，界面结合性差。本专利技术是在前人研究的基础上，通过改变芳纶纤维的处理方法，达到提高芳纶纤维的粘合性能、拓宽其应用领域的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种芳纶纤维表面处理液及其制备方法，使用这种处理液浸渍芳纶纤维，其表面性能得到有效地改善，提高了芳纶纤维的粘合性能。为了达到上述目的，本专利技术通过如下的技术方案来实现：一种芳纶纤维表面处理液，按照质量份数计的处理液配方如下：预处理溶液：甲苯160~180，多亚甲基多苯基多异氰酸酯16~18，环氧树脂4~6，古马隆树脂0~4，氯化天然橡胶0~2，丁腈橡胶0~3；再处理溶液：去离子水180~200，水溶性间苯二酚-甲醛树脂10~15，25%~30%氨水10~15，丁吡胶乳180~200，36%~40%甲醛10~13。本专利技术还提供了上述芳纶纤维表面处理液的制备方法及芳纶纤维表面处理工艺，包括如下步骤：S1：将古马隆树脂在研钵中碾碎成粉末状，将丁腈橡胶经过塑炼后粉碎成3-5mm的橡胶颗粒；S2：将粉碎后的古马隆树脂、丁腈橡胶、氯化天然橡胶加入到甲苯中，配置三者的混合溶液的母液，在室温条件下放置2-3h使三者完全溶解在甲苯中；S3：待古马隆树脂、丁腈橡胶、氯化天然橡胶完全溶解在甲苯中，称取多亚甲基多苯基多异氰酸酯、环氧树脂加入到上述母液中，充分搅拌后即制得芳纶纤维表面预处理液；S4：按照再处理溶液配方，准确称量各个组分，首先配制三个体系的溶液，分别为1号溶液：首先称取去离子水30~35份作为溶剂，再称取水溶性间苯二酚-甲醛树脂10~15份、25%~30%氨水5~8份分散在水中，充分搅拌使溶液分散均匀；2号溶液：首先称取去离子水120~130份作为溶剂，再称取丁吡胶乳180~200份、25%~30%氨水5~7份分散在水中，充分搅拌使溶液分散均匀；3号溶液：首先称取去离子水30~35份，再称取36%~40%甲醛10~13份分散在水中，充分搅拌使溶液分散均匀；S5：先后将S4中的1号溶液和3号溶液缓慢加入到2号溶液中，边加边搅拌，混合完毕后在室温条件下熟化12h再使用；S6：首先使用表面预处理溶液浸渍芳纶纤维10s~20s，然后先于150℃~160℃干燥120s~200s，后于210℃~230℃条件下反应120s~200s，再使用表面再处理溶液浸渍经过预处理的芳纶纤维20s~30s，然后先于140℃~150℃条件下干燥120s~200s，后于200℃~220℃条件下反应120s~200s。本专利技术提供的芳纶纤维表面处理液中使用多亚甲基多苯基多异氰酸酯，其分子中的的异氰酸酯基可以与芳纶纤维表面上的氨基、亚氨基等基团发生化学反应或形成氢键，提高界面层与芳纶纤维表面之间的相互作用。表面处理液中加入古马隆树脂，具有增塑和增粘的作用，在橡胶硫化过程中，可以增塑粘合界面处的橡胶分子链，使橡胶分子链向纤维表面扩散，提高橡胶对纤维的浸润性。表面处理溶液中加入氯化天然橡胶和丁腈橡胶，具有增粘的作用，两种橡胶一方面可以被预处理溶液中的多亚甲基多苯基多异氰酸酯固化交联，另一方面可以与再处理溶液中的胶乳相产生橡胶的共硫化。表面处理溶液中加入水溶性间苯二酚-甲醛树脂，为亚甲基接受体，表面处理溶液中还加入了甲醛溶液，为亚甲基亚甲基给予体，二者固化后可以提高界面层的模量。表面处理溶液中加入丁吡胶乳，其可以与间苯二酚-甲醛树脂发生络合，并与橡胶分子链发生共硫化。具体实施方式下面通过具体的实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明，但是本专利技术的范围不受这些实施例的限制。实施例1：一种芳纶纤维表面处理液，按照重量份数计的处理液配方如下：（1）预处理溶液：甲苯180，多亚甲基多苯基多异氰酸酯16，环氧树脂4，古马隆树脂2，氯化天然橡胶1，丁腈橡胶1；（2）再处理溶液：去离子水194，水溶性间苯二酚-甲醛树脂11，25%~30%氨水9，丁吡胶乳190，36%~40%甲醛溶液12。本专利技术还提供了上述芳纶纤维表面处理液的制备方法，包括如下步骤：S1：将古马隆树脂在研钵中碾碎成粉末状，将丁腈橡胶经过塑炼后粉碎成3-5mm的橡胶颗粒；S2：将粉碎后的古马隆树脂、丁腈橡胶、氯化天然橡胶加入到甲苯中，配置三者的混合溶液的母液，在室温条件下放置2-3h使三者完全溶解在甲苯中；S3：待古马隆树脂、丁腈橡胶、氯化天然橡胶完全溶解在甲苯中，称取多亚甲基多苯基多异氰酸酯、环氧树脂加入到上述母液中，充分搅拌后即制得芳纶纤维表面预处理液；S4：按照再处理溶液配方，准确称量各个组分，首先配制三个体系的溶液，分别为1号溶液：首先称取去离子水35份作为溶剂，再称取水溶性间苯二酚-甲醛树脂11份、25%~30%氨水5份分散在水中，充分搅拌使溶液分散均匀；2号溶液：首先称取去离子水130份作为溶剂，再称取丁吡胶乳190份、25%~30%氨水2份分撒在水中，充分搅拌使溶液分散均匀；3号溶液：首先称取去离子水29份，再称取36%~40%甲醛溶液12份分撒在水中，充分搅拌使溶液分散均匀；S5：先后将S4中的1号溶液和3号溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芳纶纤维表面处理液，其特征在于：包括预处理液和再处理液，所述预处理液包括甲苯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、环氧树脂、古马隆树脂、氯化天然橡胶以及丁腈橡胶；所述再处理液包括去离子水、水溶性间苯二酚‑甲醛树脂、氨水、丁吡胶乳以及甲醛。

【技术特征摘要】
1.一种芳纶纤维表面处理液，其特征在于：包括预处理液和再处理液，所述预处理液包括甲苯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、环氧树脂、古马隆树脂、氯化天然橡胶以及丁腈橡胶；所述再处理液包括去离子水、水溶性间苯二酚-甲醛树脂、氨水、丁吡胶乳以及甲醛。2.根据权利要求1所述的芳纶纤维表面处理液，其特征在于：所述各组分的质量份数为甲苯160~180多亚甲基多苯基多异氰酸酯16~18环氧树脂4~6古马隆树脂0~4氯化天然橡胶0~2丁腈橡胶0~3去离子水180~200水溶性间苯二酚-甲醛树脂10~15，25%~30%氨水10~15丁吡胶乳180~20036%~40%甲醛10~13。3.一种权利要求1或2所述的芳纶纤维表面处理液的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1:将古马隆树脂在研钵中碾碎成粉末状，将丁腈橡胶经过塑炼后粉碎成橡胶颗粒；S2：将粉碎后的古马隆树脂、丁腈橡胶、氯化天然橡胶加入到甲苯中，配置三者的混合溶液的母液，在室温条件下放置2-3h使三者完全溶解在甲苯中；S3：待古马隆树脂、丁腈橡胶、氯化天然橡胶完全溶解在甲苯中，称取多亚甲基多苯基多异氰酸酯、环氧树脂加入到上述母液中，充分搅拌后即制得芳纶纤维表面预处理液；S4：按照再处理溶液配方，准确称量各个组分，首先配制三个体系的溶液，分别为1号溶液：首先称取去离子水30~35份作为溶剂，再称取水溶性间苯二酚-甲醛树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，王东彬，高殿飞，
申请(专利权)人：烟台泰和工程材料有限公司，烟台泰和新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37