一种芳纶纤维的表面改性方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111118905A(43)申请公布日2020.05.08(21)申请号202010055750.4(22)申请日2020.01.17(71)申请人中国人民解放军陆军工程大学地址210007江苏省南京市秦淮区后标营路88号(72)发明人杨旋涂群章沈新民潘明蒋成明(74)专利代理机构北京力量专利代理事务所(特殊普通合伙)11504代理人姚远方(51)Int.Cl.D06M15/37(2006.01)D06M11/74(2006.01)D06M15/643(2006.01)D06M101/36(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称一种芳纶纤维的表面改性方法(57)摘要一种芳纶纤维的表面改性方法，步骤1：芳纶纤维表面的清洗和干燥；步骤2：芳纶纤维表面的预处理；步骤3：氧化石墨烯GO的功能化处理；步骤4：超支化聚硅氧烷和氧化石墨烯GO的协同改性。由于巯基与橡胶双键之间的加成反应及改性后表面能的提升，以及芳纶纤维表面接枝的氧化石墨烯能够将自身断裂能转化为界面能，本发明能够显著提升芳纶纤维与橡胶基体之间的结合强度；此外，由于功能化氧化石墨烯纳米片和巯基超支化聚硅氧烷在纤维表面的包裹作用能够有效协助纤维承担拉伸应力，使得单丝强度也得到了明显改善。本发明具备较大的工业应用潜力，并因聚多巴胺初始层的普适性而使得芳纶纤维/橡胶复合材料具备更远大的应用前景。CN111118905ACN111118905A权利要求书1/2页1.一种芳纶纤维的表面改性方法，其特征在于，包括：步骤1：芳纶纤维表面的清洗和干燥；步骤2：芳纶纤维表面的预处理；步骤3：氧化石墨烯GO的功能化处理；步骤4：超支化聚硅氧烷和氧化石墨烯GO的协同改性。2.根据权利要求1所述的芳纶纤维的表面改性方法，其特征在于，所述芳纶纤维表面的清洗和干燥，包括：用乙酸乙酯和丙酮轮流清洗芳纶纤维得到洁净后的芳纶纤维，接着把洁净后的芳纶纤维放在真空烘箱中于100℃的温度条件下烘干直至得到干燥后的芳纶纤维。3.根据权利要求2所述的芳纶纤维的表面改性方法，其特征在于，所述用乙酸乙酯和丙酮轮流清洗芳纶纤维的次数为5～10次。4.根据权利要求2所述的芳纶纤维的表面改性方法，其特征在于，所述芳纶纤维表面的预处理，包括：干燥后的芳纶纤维浸入2g/L的盐酸多巴胺溶液中，盐酸多巴胺溶液以碱性物质调节pH值为8.5，并于25℃的温度条件下以设定的转速搅拌盐酸多巴胺溶液设定的时间，以此在芳纶纤维表面接枝聚多巴胺来形成作为初始层的聚多巴胺层；接着用去离子水将接枝反应后的芳纶纤维清洗数遍，然后再把该清洗后的芳纶纤维在真空烘箱中于100℃的温度条件下烘干得到预处理后的芳纶纤维。5.根据权利要求4所述的芳纶纤维的表面改性方法，其特征在于，所述芳纶纤维表面的预处理中的所述设定的转速为18～20r/min；所述芳纶纤维表面的预处理中的所述设定的时间为10～12h；所述芳纶纤维表面的预处理中的所述数遍为5～10遍。6.根据权利要求1所述的芳纶纤维的表面改性方法，其特征在于，所述氧化石墨烯GO的功能化处理，包括：在氮气气氛下，称取100mg未纯化的氧化石墨烯GO以及10mL的(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷KH-590共同加入到90mL的甲醇和水混合而成的溶液中形成混合物，该混合物以碱性物质调节pH值为8.5，然后搅拌该混合物15～30min后，再对该混合物采用超声波处理设定时间进行反应，接着过滤得到反应后的功能化氧化石墨烯GO，并用甲醇清洗功能化氧化石墨烯GO数遍以去除多余的(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷KH-590，接着把功能化氧化石墨烯GO放于真空烘箱中并于100℃的温度条件下烘干。7.根据权利要求6所述的芳纶纤维的表面改性方法，其特征在于，所述氧化石墨烯GO的功能化处理中甲醇和水混合而成的溶液里的甲醇和水的重量比为7：2，即甲醇：水＝7：2；所述氧化石墨烯GO的功能化处理中超声波处理的设定时间为3～4h；所述氧化石墨烯GO的功能化处理中的超声波处理的超声频率和超声功率分别为40KHz和250W；所述氧化石墨烯GO的功能化处理中的数遍为8～10遍。8.根据权利要求1所述的芳纶纤维的表面改性方法，其特征在于，所述超支化聚硅氧烷和氧化石墨烯GO的协同改性，包括：取功能化氧化石墨烯GO100mg并加入到90mL的的甲醇和水混合而成的溶液中形成混合物，该混合物以碱性物质调节pH值为8.5；接着再对该混合物采用超声波处理2h来制备为功能化氧化石墨烯GO悬浮液；取预处理后的芳纶纤维浸入功能化氧化石墨烯GO悬浮液中，并加入10mL的(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷KH-590形成混合物，以设定的转速搅拌该混合物反应设定时间后的芳纶2CN1111189