一种超高分子量聚乙烯纤维分步改性及其复合材料制备方法技术

技术编号:18546000 阅读:65 留言:0更新日期:2018-07-28 06:27
本发明专利技术公开了一种新的超高分子量聚乙烯纤维分步改性及其复合材料制备方法。本发明专利技术以超高分子量聚乙烯纤维为原料,单宁酸‑NaCl‑Tris混合溶液为初步改性剂,将超高分子量聚乙烯纤维在单宁酸‑NaCl‑Tris溶液中浸泡,在纤维表面形成均匀致密涂层,从而引入大量的酚羟基基团,接着利用氰尿酰氯的性质,在低温条件下与单宁酸改性后纤维发生单取代反应,随后在60℃与苯二胺发生双取代反应,从而在超高分子量纤维表面引入大量的胺基基团,重复上述过程,可得到不同接枝次数的超高分子量聚乙烯纤维。本发明专利技术能大大提高纤维和树脂之间的界面粘结能力,在纤维/树脂基复合材料方面将具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种超高分子量聚乙烯纤维分步改性及其复合材料制备方法
:本专利技术属于纤维/树脂复合材料
,具体涉及一种超高分子量聚乙烯纤维分步改性及其复合材料制备方法。
技术介绍
:超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维是二十世纪八十年代初研制成功的,继碳纤维和芳纶纤维之后出现的第三代高性能纤维。是目前世界上比强度和比模量最高的纤维。其具有一系列优异的性能,如:高比强度,高比模量,比强度是同等截面钢丝的十多倍,比模量仅次于特级碳纤维。断裂伸长低、断裂功大,具有很强的吸收能量的能力,因而具有突出的抗冲击性和抗切割性。纤维密度低,密度是0.97-0.98g/cm3,可浮于水面。抗紫外线辐射,防中子和γ射线,比能量吸收高、介电常数低、电磁波透射率高。耐磨、耐化学腐蚀、有较长的挠曲寿命。UHMWPE纤维能够被应用于军事、航天航海工程、高性能轻质复合材料和高档休闲体育用品等领域。但是由于UHMWPE纤维表面无极性基团,无化学活性,表面能低,非极性物质难以浸润,熔点低等缺点,从而限制了其应用。尤其是在增强树脂基复合材料方面,其与树脂基体之间的粘结性能较差,造成抗冲击性能低,导致复合材料在使用过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高分子量聚乙烯纤维分步改性及其复合材料制备方法,包括如下步骤:1)超高分子量聚乙烯纤维的清洗将在超高分子量聚乙烯纤维于乙醇中浸泡一段时间,去除纤维表面残留的有机溶剂,然后取出烘干;2)单宁酸的沉积称取0.06‑0.20g的Tris溶于200ml水中,调节溶液pH值,随后称取0.1‑0.8g单宁酸,3‑7g Nacl,溶于上述Tris溶液中并搅拌,将超高分子量聚乙烯纤维浸入此溶液中,在此过程中单宁酸溶液会由棕黄色变为墨绿色,而超高分子量聚乙烯纤维会由白色变为淡黄色,3‑24h后,将超高分子量聚乙烯纤维取出烘干,制得单宁酸改性后超高分子量聚乙烯纤维。3)氰尿酰氯一次取代将单宁酸改性后的超...

【技术特征摘要】
1.一种超高分子量聚乙烯纤维分步改性及其复合材料制备方法,包括如下步骤:1)超高分子量聚乙烯纤维的清洗将在超高分子量聚乙烯纤维于乙醇中浸泡一段时间,去除纤维表面残留的有机溶剂,然后取出烘干;2)单宁酸的沉积称取0.06-0.20g的Tris溶于200ml水中,调节溶液pH值,随后称取0.1-0.8g单宁酸,3-7gNacl,溶于上述Tris溶液中并搅拌,将超高分子量聚乙烯纤维浸入此溶液中,在此过程中单宁酸溶液会由棕黄色变为墨绿色,而超高分子量聚乙烯纤维会由白色变为淡黄色,3-24h后,将超高分子量聚乙烯纤维取出烘干,制得单宁酸改性后超高分子量聚乙烯纤维。3)氰尿酰氯一次取代将单宁酸改性后的超高分子量聚乙烯纤维取出,浸入100-400ml四氢呋喃溶液中,将温度控制在-5℃-10℃,随后称取2-5mlN,N-二异丙基乙胺,0.2-1.2g氰尿酰氯,放入四氢呋喃溶液中,充入氮气,搅拌,在此过程中四氢呋喃溶液会由无色变为淡黄色,而超高分子量纤维保持在淡黄色,6-24h后,将超高分子量聚乙烯纤维取出,用乙醇和蒸馏水洗涤,去除残留物质,烘干,制得氰尿酰氯取代超高分子量聚乙烯纤维。4)一次接枝苯二胺将氰尿酰氯取代后超高分子量聚乙烯纤维取出,浸入100-400ml异丙醇溶液中,将温度控制在60℃-80℃内,随后称取2-5mlN,N-二异丙基乙胺,0.2-1.2g苯二胺,放入溶液中,搅拌,6-24h后,将超高分子量聚乙烯纤维取出,用乙醇和蒸馏水洗涤,去除残留物质,烘干,制得一次接枝苯二胺超高分子量聚乙烯纤维。5)氰尿酰氯二次取代将一次接枝苯二胺超高分子量聚乙烯纤维取出,重复步骤3),制得氰尿酰氯二次取代超高分子量聚乙烯纤维。6)二次接枝苯二胺将氰尿酰氯二次取代超高分子量聚乙烯纤维取出,重复步骤4),制得二次接枝苯二胺超高分子量聚乙烯纤维。7)氰尿酰氯三次取代将二次接枝苯二胺超高分子量聚乙烯纤维取出,重复步...

【专利技术属性】
技术研发人员:冯霞马金阳马潇陈莉赵义平
申请(专利权)人:天津工业大学
类型:发明
国别省市:天津,12

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