芳纶的表面处理方法.docx

芳纶的表面处理方法王海霞1 谢光银1西安，710048;陈前维2( 1．西安工程大学纺织与材料学院，宁夏中银绒业股份有限公司，银川，750400)2．摘 要:采用不同的化学改性方法对芳纶表面进行改性处理，用单丝断裂强度、扫描电镜、接触角试验分别表征改性前后纤维强度、微观表面形貌、浸润性的变化。关键词:芳纶，表面处理，表面性能中图分类号:TS102． 6文献标志码:A文章编号:1004 － 7093(2012)02 － 0032 － 03芳纶是一种具有高度取向、高度结晶的合成线型高分子材料。由于其具有高强度、高模量、耐高 温、耐化学腐蚀以及良好的耐冲击性能，因此在增 强复合材料方面得到了广泛应用。如芳纶增强树 脂复合材料、芳纶增强橡胶复合材料等，这些复合 材料在航空航天、国防军工、电子通信、交通运输、 土木建筑等领域有着越来越广阔的应用前景。由 于芳纶本身的结构特点，使得其表面呈现较大的惰 性，不利于芳纶与树脂及橡胶等基体的黏结，导致 芳纶与基体之间形成界面缺陷，限制了复合材料性 能的发挥。因此，为了提高芳纶与基体的黏结强 度，充分发挥复合材料的优异性能，需对芳纶进行 表面改性处理［1］。芳纶表面改性技术如图 1 所示。物理改性法 对芳纶的表面处理效果显著，对芳纶本身损伤小， 但是这种方法存在时效性问题，对处理设备要求 高，不 易 实 现 在 线 连 续 处 理。 化学改性法简单 易 行 ，对设备要求较低 ，容 易 实 现 在 线 连 续 处 理［2］。本文采用不同的化学处理方法对芳纶表面进 行处理，并用单丝断裂强度、扫描电镜、接触角试验 分别表征了改性前后纤维强度、微观表面形貌、浸 润性的变化。图 1 芳纶表面改性技术试验部分11． 1试验材料及仪器试验材料: 芳纶复丝( 167 tex，单丝线密度为0． 17 tex) 、无水乙醇、蒸馏水、氢氧化钠、硫酸、磷 酸、二氯乙烷、KH-550 偶联剂、丙酮、对苯二甲酰 氯、二甲基乙酰胺( DMAc) 、甲苯二异氰酸酯( TDI) 。 试验仪器与设备: 烧杯、玻璃棒、烘箱、水浴锅、电子天平、超声清洗机、KYKY 2800B 型扫描电子 显微镜。1． 2芳纶长丝清洗将芳纶长丝浸入二氯乙烷中，加热煮沸 1 h; 然 后浸入无水乙醇中，加热煮沸 1 h; 再用蒸馏水煮沸1 h，取出后放入烘箱中烘干。收稿日期: 2011 － 06 － 09作者简介: 王海霞，女，1987 年生，在读硕士研究生。研究方向 为功能织物设计与开发。— 32 —2012 年第 2 期产业用纺织品功能性整理技术与助剂芳纶长丝表面处理( 1) 将清洗过的芳纶长丝放入质量分数为 5% 的 KH-550 偶联剂酒精溶液中，使其完全处于溶液 表面以下 5 h。每隔 30 min 对其进行搅拌，使其充 分与溶液接触。取出并用蒸馏水反复清洗后，放入 烘箱中烘干。( 2) 将清洗过的芳纶长丝放入质量分数为 1% 的对苯二甲酰氯的 DMAc 溶液中，在 25 ℃ 恒温水 浴设备中处理 1 h。取出芳纶长丝，分别用无水乙 醇和蒸馏水清洗，然后放入烘箱中烘干。( 3) 将清洗过的芳纶长丝放入质量分数为 1% TDI 的酒精溶液中处理 10 h，取出并用蒸馏水清洗 后，放入烘箱中烘干。( 4) 将清洗过的芳纶长丝以质量分数为 20% 的磷酸溶液于 40 ℃ 水浴中处理 2 h，取出后用蒸馏 水反复清洗，然后放入烘箱中烘干。( 5) 将清洗过的芳纶长丝以质量分数为 20% 的硫酸溶液于 40 ℃ 水浴中处理 2 h，取出后用蒸馏 水反复清洗，然后放入烘箱中烘干。表 1 处理前后纤维断裂强力1． 3断裂强力 /cN断裂伸长率 /%处理条件未处理二氯乙烷、无水乙醇清洗5% KH-550 偶联剂酒精溶液处理1% 对苯二甲酰氯的 DMAc 溶液处理1% TDI 的酒精溶液处理20% 磷酸溶液处理20% 硫酸溶液处理33． 2632． 8631． 7832． 6332． 1133． 7432． 014． 604． 374． 794． 294． 634． 664． 44剂。清洗过的长丝经过表面处理后表面明显变粗糙，说明这些处理方法对纤维表面产生了刻蚀，特 别是经 20% 磷酸溶液处理后，纤维表面的一道道 沟壑很深，表面刻蚀现象很明显。2． 4浸润性测试芳纶长丝处理前后接触角的平均值见表 2。表 2 处理前后接触角的平均值接触角 / ( ° )处 理 条 件未处理二氯乙烷、无水乙醇清洗5% KH-550 偶联剂酒精溶液处理1% 对苯二甲酰氯的 DMAc 溶液处理1% TDI 的酒精溶液处理20% 磷酸溶液处理20% 硫酸溶液处理100． 0111． 093． 687． 479． 472． 381． 62 试验结果及分析减重测试在电子天平