本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種PBO纖維的表面改性方法，技術(shù)特征在于：采用二次活化法對PBO纖維進行改性，以降低對纖維的損傷并提高改性效果。即首先利用雙氧水和酶對PBO進行預(yù)處理，在其表面引入活性羥基，再與偶聯(lián)劑縮合，在其表面引入不同的活性官能團，以適應(yīng)不同熱固性樹脂的需要，達到改善纖維與樹脂間的界面結(jié)合性能的目的。本發(fā)明專利技術(shù)的優(yōu)點為：將PBO纖維表面先雙氧水的稀溶液處理，并輔以酶的氧化作用和超聲的空化作用，使反應(yīng)活性增強，反應(yīng)時間縮短，且纖維處理的效果更均勻。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于高分子纖維表面改性領(lǐng)域，涉及一種對聚對苯撐苯并雙噁唑(PBO)纖維的表面改性方法。
技術(shù)介紹
PBO纖維是由PBO經(jīng)過液晶紡絲技術(shù)制得的高性能芳雜環(huán)纖維，它的拉伸強度和彈性模量約為芳綸纖維的兩倍，并且其作為直鏈型高分子，被認為具有極限彈性模量。剛直性分子鏈還賦予PBO纖維優(yōu)異的耐熱性，其耐熱溫度比芳綸纖維的高100°C，是目前綜合性能最優(yōu)異的一種有機纖維。因此，PBO纖維被用于航空航天用及民用先進復(fù)合材料的 增強材料。PBO纖維有超級纖維之稱，其主要特點是強度高、模量高、質(zhì)輕、回潮低、耐高溫，且耐沖擊性、耐摩擦性和尺寸穩(wěn)定性均很優(yōu)異。自20世紀50年代美國道化學公司研制出PBO纖維以來，由于優(yōu)異的性能而備受關(guān)注，其高強度、高模量和僅2. I的介電常數(shù)，注定了其在航空、航天領(lǐng)域科學技術(shù)作為透波復(fù)合材料的增強纖維具有廣泛的應(yīng)用。PBO纖維的結(jié)構(gòu)如下LjIl由于PBO分子規(guī)則有序的取向結(jié)構(gòu)使得纖維表面非常光滑，分子鏈之間缺少橫向連接，且分子鏈上的極性雜原子絕大部包裹分在纖維內(nèi)部，纖維表面極性也很小。纖維表面光滑且活性低，不易與樹脂浸潤，致使纖維與樹脂基體之間的界面粘結(jié)差，界面剪切強度低。差的界面粘結(jié)不能較好地進行力的傳遞從而影響復(fù)合材料的綜合性能，進而制約了PBO纖維在先進復(fù)合材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。目前，PBO纖維的界面改性有很多不同的處理方法，歸納起來主要有化學法、共聚法、偶聯(lián)劑法、等離子體法、輻射法、電暈法、原位聚合法及酶處理等方法。各種PBO纖維界面處理的方法既應(yīng)保證不過多損失PBO纖維的機械強度，也要保證纖維與樹脂復(fù)合后機械性能的增強。化學處理法會使纖維的強度下降、且存在環(huán)境污染；經(jīng)等離子體處理后，雖然PBO纖維與樹脂的界面剪切強度有所提高，但是PBO纖維的強度略有下降；電暈處理方法對樹脂基體與纖維之間界面性能的改善不明顯。偶聯(lián)劑法在一定程度上改善了兩者界面相的結(jié)合力，但是應(yīng)用于高溫下的PBO纖維對偶聯(lián)劑的耐熱性能提出了更高的要求。輻射處理會加快PBO復(fù)合材料的老化。
技術(shù)實現(xiàn)思路
要解決的技術(shù)問題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本專利技術(shù)提出一種PBO纖維的表面改性方法，在其表面引入不同的活性官能團，以適應(yīng)不同熱固性樹脂的需要，增強PBO與樹脂界面結(jié)合強度。技術(shù)方案一種PBO纖維的表面改性方法，其特征在于步驟如下步驟I :在體積比為2:1的磷酸鹽緩沖液和二氧六環(huán)混合液中加入PBO纖維和辣根過氧化酶，通入氮氣，超聲振蕩，每隔5min向體系中滴入4wt.%雙氧水的水溶液共f50mL，滴加完畢，反應(yīng)2h，取出PBO纖維，用蒸餾水洗凈，干燥，在PBO纖維表面引入羥基；其中PBO纖維的加入量為混合液的1(Γ100分之一，辣根過氧化酶的加入量為PBO纖維的100^1000 分之一；步驟2 :將偶聯(lián)劑溶解在丙酮中，控制濃度在I. 0-5. 0%，調(diào)PH值Γ6，將步驟處理過的PBO纖維放入且在常溫下浸泡f 48小時，采用蒸餾水洗滌、干燥，得到表面改性的PBO纖維。 所述偶聯(lián)劑為Y —(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、Y -甲基丙烯酰氧基丙基二甲氧基娃燒、Y—氛丙基二乙氧基娃燒、Y—氛丙基二甲氧基娃燒、乙稀基二甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中的任意一種。有益效果本專利技術(shù)提出的一種PBO纖維的表面改性方法，采用二次活化法對PBO纖維進行改性，以降低對纖維的損傷并提高改性效果。即首先利用雙氧水和酶對PBO進行預(yù)處理，在其表面引入活性羥基，再與偶聯(lián)劑縮合，在其表面引入不同的活性官能團，以適應(yīng)不同熱固性樹脂的需要，達到改善纖維與樹脂間的界面結(jié)合性能的目的。本專利技術(shù)的優(yōu)點為將PBO纖維表面先雙氧水的稀溶液處理，并輔以酶的氧化作用和超聲的空化作用，使反應(yīng)活性增強，反應(yīng)時間縮短，且纖維處理的效果更均勻。附圖說明圖I為本專利技術(shù)的工藝流程圖具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本專利技術(shù)作進一步描述PBO纖維由于表面光滑，不易于樹脂粘連。因此，要制備具有良好性能的纖維增強復(fù)合材料，關(guān)鍵是要在纖維表面引入能與樹脂反應(yīng)的活性基團。首先對PBO纖維表面進行一次活化。即利用雙氧水的氧化作用，在辣根過氧化酶的催化以及超聲波空化作用下，在PBO纖維引入活性羥基，再與偶聯(lián)劑縮合，對PBO纖維進行二次活化，在其表面引入不同的活性官能團。本專利技術(shù)的處理技術(shù)過程參見圖1，首先在盛有一定量磷酸鹽緩沖液和二氧六環(huán)混合液的三口燒瓶中，加入PBO纖維和辣根過氧化酶，通入氮氣，超聲振蕩，每隔5min向體系中滴入4wt. %雙氧水的水溶液共f 50mL,滴加完畢,反應(yīng)2h,取出纖維,用蒸懼水洗凈,干燥，這樣就在PBO纖維表面引入羥基。然后，根據(jù)要增強的樹脂，選擇合適的偶聯(lián)劑，溶解在丙酮中，將濃度控制在I. 0-5.0%，調(diào)PH值:Γ6，將PBO纖維常溫下浸泡廣48小時，用蒸餾水洗滌、干燥，即可。實施實例I :首先在盛有200ml磷酸鹽緩沖液和IOOml 二氧六環(huán)混合液的三口燒瓶中，加入IOgPBO纖維和20mg辣根過氧化酶,通入氮氣,超聲振蕩,每隔5min向體系中滴入4wt. %雙氧水的水溶液共f50mL，滴加完畢，反應(yīng)2h，取出纖維，用蒸餾水洗凈，干燥。然后，將偶聯(lián)劑KH-560，溶解在丙酮中，其濃度為1.0%，調(diào)PH值5，將PBO纖維常溫下浸泡24小時，用蒸餾水洗滌、干燥，測得其單絲的拉伸強度為4. 15GPa,以氰酸酯樹脂所做的單絲拔出強度為8. 50MPa。實施實例2:首先在盛有200ml磷酸鹽緩沖液和IOOml 二氧六環(huán)混合液的三口燒瓶中，加入IOgPBO纖維和20mg辣根過氧化酶,通入氮氣,超聲振蕩,每隔5min向體系中滴入4wt. %雙氧水的水溶液共f50mL，滴加完畢，反應(yīng)2h，取出纖維，用蒸餾水洗凈，干燥。然后，將偶聯(lián)劑KH-560，溶解在丙酮中，其濃度為1.0%，調(diào)PH值5，將PBO纖維常溫下浸泡24小時，用蒸餾水洗滌、干燥，測得其單絲的拉伸強度為4. 17GPa,以雙馬來酰亞胺樹脂所做的單絲拔出 強度為8. 8IMPaο實施實例3:首先在盛有200ml磷酸鹽緩沖液和IOOml 二氧六環(huán)混合液的三口燒瓶中，加入IOgPBO纖維和20mg辣根過氧化酶,通入氮氣,超聲振蕩,每隔5min向體系中滴入4wt. %雙氧水的水溶液共f50mL，滴加完畢，反應(yīng)2h，取出纖維，用蒸餾水洗凈，干燥。然后，將偶聯(lián)劑KH-550，溶解在丙酮中，其濃度為3. 0%，調(diào)PH值5，將PBO纖維常溫下浸泡24小時，用蒸餾水洗滌、干燥，測得其單絲的拉伸強度為4. 2IGPa,以環(huán)氧樹脂所做的單絲拔出強度為8. 93MPa0實施實例4:首先在盛有200ml磷酸鹽緩沖液和IOOml 二氧六環(huán)混合液的三口燒瓶中，加入IOgPBO纖維和20mg辣根過氧化酶,通入氮氣,超聲振蕩,每隔5min向體系中滴入4wt. %雙氧水的水溶液共f50mL，滴加完畢，反應(yīng)2h，取出纖維，用蒸餾水洗凈，干燥。然后，將偶聯(lián)劑A-171溶解在丙酮中，其濃度為3. 0%，調(diào)PH值5，將PBO纖維常溫下浸泡24小時，用蒸餾水洗滌、干燥，測得其單絲的拉伸強度為4. ISGPa,以苯并噁嗪樹脂所做的單絲拔出強度為8. 3 IMPaο權(quán)利要求1.一種PBO纖維的表面改性方法，其特征在于步驟如下 步驟I :在體積比為2本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種PBO纖維的表面改性方法，其特征在于步驟如下：步驟1：在體積比為2:1的磷酸鹽緩沖液和二氧六環(huán)混合液中加入PBO纖維和辣根過氧化酶，通入氮氣，超聲振蕩，每隔5min向體系中滴入4wt.%雙氧水的水溶液共1~50mL，滴加完畢，反應(yīng)2h，取出PBO纖維，用蒸餾水洗凈，干燥，在PBO纖維表面引入羥基；其中PBO纖維的加入量為混合液的10~100分之一，辣根過氧化酶的加入量為PBO纖維的100~1000分之一；步驟2：將偶聯(lián)劑溶解在丙酮中，控制濃度在1.0？5.0%，調(diào)PH值3~6,將步驟處理過的PBO纖維放入且在常溫下浸泡1~48小時，采用蒸餾水洗滌、干燥，得到表面改性的PBO纖維。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：顏紅俠，張梓軍，劉超，唐玉生，梁國正，
申請(專利權(quán))人：西北工業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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