本发明专利技术涉及一种表面接枝改性的芳纶纤维及其制备方法。将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与表面带有氨基的芳纶纤维混合后，将它置于由γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与另一种烷氧基硅烷混合的溶液中，加入去离子水和有机溶剂，反应结束后经清洗，干燥，得到一种在纤维表面用化学键连接带有甲基丙烯酰氧基和另一种活性官能团的超支化聚硅氧烷的改性芳纶纤维。本发明专利技术提供的纤维表面既有抗紫外辐照性强的基团，又有高反应性的活性官能团，提高了与树脂基体的界面粘结性能。还可通过调节工艺条件改变活性官能团的种类，以适合与多种不同树脂基体的反应，得到多种综合性能突出的复合材料。本发明专利技术具有灵活性高，操控性强，应用领域范围广的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种有机纤维的改性技术，特别涉及。
技术介绍
芳纶纤维是指目前已经工业化生产并广泛应用的新型高科技合成纤维，全称对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)，其以优异的力学性能、热稳定性和化学稳定性而著称，因而在航天航空、体育用品和高强绳索等领域均有广泛应用。在芳纶纤维的众多用途中，超过30%的比重为制备成树脂基复合材料使用。众所周知，复合材料的综合性能一方面取决于树脂基体的性能和增强体的性能，另一方面，两者的界面性能同样发挥着重要的作用。芳纶纤维结晶度高、缺少活性基团且表面光滑，与基体树脂的粘结性差，因而以芳纶纤维为增强体的复合材料的界面性能较差，难以获得综合性能突出的复合材料，基于上述原因，芳纶纤维在复合材料领域的进一步发展受到了严重的制约，因此，芳纶纤维的表面粘结性的改性研究一直是该研究领域的热点。同时，芳纶纤维还存在日光下易老化、耐紫外性差的不足。但是，目前人们所做的研究工作以提高纤维表面的反应活性为主，并且只是单一地提高纤维的表面活性，并没有同时改善芳纶纤维的表面粘结性和抗紫外辐照性两大缺点。提高芳纶纤维表面活性的方法较多，其中，化学接枝法是现阶段研究人员使用较多的方法。目前，人们已经针对芳纶纤维的化学接枝改性展开了一些工作。例如Lin采用金属化机理将环氧氯丙烷接枝到芳纶纤维表面，以提高与环氧树脂的粘结性(参见文献=JengShyong Lin.Effect of surface modification by bromination and metalation onKevlar fibre-epoxy adhesion.European Polymer Journal, 2002， 38:79_86)。 Fan等人用辣根过氧化物酶做催化剂，将丙烯酰胺接枝到芳纶纤维表面以提高芳纶纤维的表面亲水性(参见文献:Guoning Fan，Jingchan Zhao, Yongke Zhang, Zhian Gu0.Graftingmodification of Kevlar fiber using horseradish peroxidase.Polymer Bulletin,2006，56:507-515)o Ai等人将烷氧基硅烷接枝到芳纶纤维表面以提高芳纶纤维的表面粗糖度(参见文献:Tao Aij Rumin Wang, Wenying Zhou.Effect of grafting alkoxysilaneon the surface properties of Kevlar fiber.Polymer Composites, 2007， 412-416)。但是，这些化学接枝改性只是在纤维表面引入单官能团的小分子化合物，因而只能单纯起到提升纤维的表面粘结性的作用，不利于芳纶纤维及其复合材料综合性能的提升。尽管芳纶纤维的抗紫外辐照性较差是目前公认的事实(参见文献①XiaoyanLiuj Weidong Yuj Ning Pan.Evaluation of high performance fabric under lightirradiation.Journal of Applied Polymer Science, 2011，120:552 - 556.②HuapengZhang, Jianchun Zhang, Jianyong Chen, Xinmin Haoj Shanyuan Wang, XinxingFeng, Yuhai Gu0.Effects of solar UV irradiation on the tensile propertiesand structure of PPTA fiber, 2006，91:2761_2767)，但是涉及提高芳纟仑纤维抗紫外辐照性的研究较少，现有的研究成果大多为用溶胶凝胶法在芳纶纤维表面涂覆一层带有无机纳米粒子的胶体，提高芳纟仑纤维的抗紫外性(参见文献①Xiaoyan Liu, Weidong Yu,Peng Xu.1mproving the photo-stability of high performance aramid fibers bysol-gel treatment, Fibers and Polymers, 2008，455-460.②Yanjun Xing, Xin Ding.UV photo-stabilization of tetrabutyl titanate for aramid fibers via sol - gelsurface modification.Journal of Applied Polymer Science, 2007， 103:3113-3119)。但是，由于无机纳米粒子胶体涂层和芳纶纤维表面不存在共价键作用，两者间依靠机械螯合力得到的作用力较弱，在长久使用时，无机纳米粒子胶体涂层在外力作用下很容易剥落，因此，该方法不利于赋予芳纶纤维持久的耐紫外光能力。综上所述，采用一种合适的改性方法同时提升芳纶纤维的表面粘结性和抗紫外辐照性，具有重要意义和应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种反应活性强，且具有抗紫外性能的改性芳纶纤维及其制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是提供一种表面接枝改性的芳纶纤维的制备方法，包括如下步骤: 1、对芳纶纤维进行表面处理，得到表面带有氨基的芳纶纤维，其中-NH2的含量为0.lwt% 6wt% ； 2、在惰性气体保护条件下，按重量计，将I份步骤I制得的表面带有氨基的芳纶纤维、50 500份Y -缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷及0.03 0.6份催化剂A加入到反应容器中，所述的催化剂A为无机碱或有机碱，在40 100°C反应4 8h ;取出纤维，清洗，干燥，得到表面带有甲氧基的芳纶纤维； 3、将Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和另一种烷氧基硅烷按摩尔比1:4 4:1混合，得到硅烷混合溶液；按摩尔比1:1.1 1:1.5，将硅烷混合溶液与去离子水混合，得到反应前驱体； 4、在惰性气体保护条件下，按重量计，将I份步骤2制得的表面带有甲氧基的芳纶纤维、50 500份步骤3制得的反应前驱体、0.03 0.6份催化剂B和20 400份有机溶剂加入到反应容器中，所述的催化剂B为无机酸或有机酸，在40 80°C反应2 6h ;取出纤维，清洗，干燥，得到一种表面接枝改性的芳纶纤维。本专利技术技术方案中: 所述的芳纶纤维为对位芳纶纤维、间位芳纶纤维。所述的惰性气体为氮气、氩气或氙气。所述的有机碱为四甲基氢氧化铵或四乙基氢氧化铵；所述的无机碱为氢氧化钠或氢氧化钾。所述的另一种烷氧基硅烷，它带有环氧基、氨基或双键；所述的带环氧基的烷氧基硅烷为Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；所述的带氨基的烷氧基硅烷为3-氨丙基三甲氧基娃烧、Y -氨丙基二乙氧基娃烧或N-2-氨乙基_3_氨丙基二甲氧基娃烧；所述的带双键的烧氧基娃烧为乙稀基二甲氧基娃烧或乙稀基二乙氧基娃烧。所述的无机酸为盐酸、硝酸或硫酸；所述的有机酸为对甲苯磺酸。所述的有机溶剂为乙醇、甲醇、丙酮、异丙醇中的一种，或它们的任意组合。本专利技术技术方案还包括一种如上所述的制备方法得到的表面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种表面接枝改性的芳纶纤维的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）对芳纶纤维进行表面处理，得到表面带有氨基的芳纶纤维，其中?NH2的含量为0.1wt%～6wt%；?（2）在惰性气体保护条件下，按重量计，将1份步骤（1）制得的表面带有氨基的芳纶纤维、50～500份γ?缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷及0.03～0.6份催化剂A加入到反应容器中，所述的催化剂A为无机碱或有机碱，在40～100℃反应4～8h；取出纤维，清洗，干燥，得到表面带有甲氧基的芳纶纤维；（3）将γ?甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和另一种烷氧基硅烷按摩尔比1：4～4：1混合，得到硅烷混合溶液；按摩尔比1：1.1～1：1.5，将硅烷混合溶液与去离子水混合，得到反应前驱体；（4）在惰性气体保护条件下，按重量计，将1份步骤（2）制得的表面带有甲氧基的芳纶纤维、50～500份步骤（3）制得的反应前驱体、0.03～0.6份催化剂B和20～400份有机溶剂加入到反应容器中，所述的催化剂B为无机酸或有机酸，在40～80℃反应2～6h；取出纤维，清洗，干燥，得到一种表面接枝改性的芳纶纤维。
【技术特征摘要】
1.一种表面接枝改性的芳纶纤维的制备方法，其特征在于包括如下步骤: (1)对芳纶纤维进行表面处理，得到表面带有氨基的芳纶纤维，其中-NH2的含量为0.lwt% 6wt% ； (2)在惰性气体保护条件下，按重量计，将I份步骤(I)制得的表面带有氨基的芳纶纤维、50 500份Y -缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷及0.03 0.6份催化剂A加入到反应容器中，所述的催化剂A为无机碱或有机碱，在40 100°C反应4 8h ;取出纤维，清洗，干燥，得到表面带有甲氧基的芳纶纤维； (3)将Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和另一种烷氧基硅烷按摩尔比1:4 4:1混合，得到硅烷混合溶液；按摩尔比1:1.1 1:1.5，将硅烷混合溶液与去离子水混合，得到反应前驱体； (4)在惰性气体保护条件下，按重量计，将I份步骤(2)制得的表面带有甲氧基的芳纶纤维、50 500份步骤(3)制得的反应前驱体、0.03 0.6份催化剂B和20 400份有机溶剂加入到反应容器中，所述的催化剂B为无机酸或有机酸，在40 80V反应2 6h ;取出纤维，清洗，干燥，得到一种表面接枝改性的芳纶纤维。2.根据权利要求1所述的一种表面接枝改性的芳纶纤维的制备方法，其特征在于:所述的芳纶纤维为...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾嫒娟，张红蕊，梁国正，袁莉，
申请(专利权)人：苏州大学，梁国正，
类型：发明
国别省市：
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