專利名稱：一種芳綸纖維表面的處理方法
技術領域：
本發明涉及材料加工技術領域，具體來就涉及ー種芳綸纖維表面的處理方法。
背景技術：
高剛度、高強度的芳綸纖維是理想的橡膠增強材料，但芳綸纖維表面很光滑，活性官能團少，反應活性低，有很大的惰性，尤其是其高結晶性，使其與橡膠材料的界面粘接性差，纖維分散不良，嚴重影響了復合材料性能的提高，因此芳綸纖維的表面活化處理及其在基體材料中的均勻分散是制備性能優良的芳綸增強橡膠復合材料的關鍵技木。目前進入エ業化應用的芳綸/橡膠復合材料的芳綸纖維表面處理常采用磷酸氧化纖維表面后采用偶聯劑的表面處理方法，不僅成本高，且大量的廢酸還需進行環保處理。纖維的分散則是行業的又一技術難題，若為使纖維分散均勻而過度混煉，將導致纖維長度過度減小、橡膠分子量下降，使性能劣化；若分散不均同樣也得不到性能優良的復合材料。因此開發環境友好的芳綸纖維表面處理方法，并在此基礎上制備界面粘結和分散性良好的芳綸增強橡膠復合材料具有極大的應用價值。
發明內容
本發明的目的在于提供克服上述缺點而提供的一種能增加芳綸纖維與橡膠基體材料的粘接強度，安全環保且成本低的芳綸纖維表面的處理方法。本發明的ー種芳綸纖維表面的處理方法，包括以下步驟:
(1)將芳綸纖維長絲按預定尺寸剪成20mm較短纖維，用こ醇超聲清洗2h后烘干；
(2)再用CaCl2、LiCl或ZnCl2重量濃度為20 50%的水溶液在80 100°C下浸潰處理15 180分鐘，取出用清水清洗后烘干即可。\本發明與現有技術相比，具有明顯的有益效果，從以上方案可知:芳綸纖維具有苯環分子結構和大量的酰胺基團，酰胺基團具有較強的反應活性，但封閉在晶體結構中，本發明采用氯化鈣(CaCl2)、氯化鋰(LiCl)或氯化鋅(ZnCl2)可與酰胺基團發生絡合配位反應，絡合作用可以破壞芳綸表面分子鏈之間的氫鍵，從而破壞芳綸表面的晶體結構。本發明采用氯化鈣(CaCl2)、氯化鋰(LiCl)或氯化鋅(ZnCl2)等金屬鹽的水溶液，以適當的溫度和時間浸潰芳綸纖維(經研究表明，如果浸潰時間過長，將對纖維內部產生損傷，使纖維強度降低，金屬鹽溶液濃度較高吋，則時間較短)，使金屬離子與纖維表面產生絡合反應，破壞表面的晶體結構，釋放出有反應活性的酰胺基團，使芳綸纖維表面活化。通過在普通橡膠中加入一部分帶極性端基(羥基或羧基)的液體橡膠(異戊ニ烯橡膠或丁苯橡膠)和經處理的芳綸，芳綸經過上述處理后，表面釋放出的活性酰胺基團與液體橡膠的極性基團產生反應，使液體橡膠分子鏈與芳綸之間形成化學鍵的結合。另ー方面，液體橡膠與橡膠基體材料本身具有很好的相容性，因此增加了芳綸纖維與橡膠基體材料的粘結。同時液體橡膠的低黏度有利于纖維的分散，因此可得到界面粘結和分散性良好，力學性能優良的芳綸增強橡膠復合材料。
具體實施例方式實施例1-7
ー種芳綸纖維表面的處理方法，包括以下步驟:
(1)將芳綸長絲(牌號:AF-1000，1500旦，韓國ALKEX公司)切成20mm段，置于燒杯中用こ醇超聲清洗2h后烘干；
(2)再用20%wt的CaCl2水溶液在100°C下處理15、30、45、60、75、90、180分鐘后，取出烘干即得。對照例I
將芳綸長絲(牌號:AF-1000，1500旦，韓國ALKEX公司)切成20mm段，置于燒杯中用乙醇超聲清洗2h后烘干。實驗方法如下:
將實施例1-7及對照例I所得產品應用到芳綸增強橡膠母煉膠的制備中，再利用母煉膠制備芳綸添加量4%的4%芳綸增強天然橡膠復合材料，包括:
(1)稱取天然橡膠(I號標膠，西雙版納勐縣關累制膠廠)1800g,端基為羥基的液體橡膠(牌號:L2R-565，分子量約50000，黏度:500Pa S，濮陽林民化學新材料股份有限公司)200g，在橡塑捏合機中于60°C下密煉6min，得到混合膠。取1600g混合膠在120°C下于密煉機中，轉速為60r/min條件下混煉4min后，加入400g實施例及對照例所得到的芳綸纖維繼續混煉6min，得到芳綸纖維有良好分散的母煉膠；
(2)稱取SOOg天然橡膠、200g母煉膠和常規的適當硫磺硫化劑及配合劑，60°C下在雙輥開煉機上混煉，薄通4次，得到芳綸含量4%的芳綸增強天然橡膠復合材料；
(3)采用硫磺硫化體系，在平板硫化機上于145°C下按照硫化儀測定的正硫化時間tc90硫化,制樣即得。作為對比的磷酸/偶聯劑處理芳綸纖維制備4%芳綸增強天然橡膠復合材料，包括:
(1)將芳綸長絲切成20mm段，置于燒杯中用こ醇超聲清洗2h后烘干；再用20%wt的磷酸(PA)溶液在50°C下處理Ih后烘干；再在硅烷偶聯劑(S1-69) /醇水溶液(こ醇:水=9:1 (體積比)，S1-69含量為5%wt)中，在80°C條件下處理5h后，濾掉溶液，將纖維烘干，待用；
(2)其余的制備步驟同上。以上兩種不同處理方式的復合材料性能檢測結果見表I。表I實施例1-8得到的4%芳綸增強天然橡膠復合材料與磷酸/偶聯劑處理的4%芳綸增強天然橡膠復合材料性能對比
權利要求
1.一種芳綸纖維表面的處理方法，包括以下步驟: (1)將芳綸纖維長絲按預定尺寸剪成20mm較短纖維，用こ醇超聲清洗2h后烘干； (2)再用CaCl2、LiCl或ZnCl2重量濃度為20 50%的水溶液在80 100°C下浸潰處理15 180分鐘，取出用清水清洗后烘干即可。
全文摘要
本發明公開了一種芳綸纖維表面的處理方法，包括以下步驟(1)將芳綸纖維長絲按預定尺寸剪成20mm較短纖維，用乙醇超聲清洗2h后烘干；(2)再用CaCl2、LiCl或ZnCl2重量濃度為20～50%的水溶液在80～100℃下浸漬處理15～180分鐘，取出用清水清洗后烘干即可。本方法能增加芳綸纖維與橡膠基體材料的粘接強度，安全環保且成本低。
文檔編號D06M101/36GK103088627SQ20131004954
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月7日 優先權日2013年2月7日
發明者羅筑, 楊詩潤, 魯圣軍, 吳曉宇, 劉一春 申請人:貴州大學