技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料改性領(lǐng)域，涉及一種PBO纖維分子結(jié)構(gòu)改性方法。

背景技術(shù)

聚對苯撐苯并雙噁唑(簡稱PBO)纖維具有高強、耐熱性能，應(yīng)用廣泛，尤其是國防應(yīng)用。纖維大分子結(jié)構(gòu)排列整齊，結(jié)晶度、取向度高。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，且分子鏈上的極性雜原子絕大部分包裹在纖維內(nèi)部，纖維表面極性也很小，這使得纖維表現(xiàn)出極強的化學(xué)惰性，纖維與基體的連接很弱。因此，需要改變纖維表面粗糙度，增加纖維與基團的界面粘接性能。目前采用的提高纖維表面粗糙的方法有化學(xué)改性、等離子體處理等方法，但對纖維強力有所降低，極大的阻礙了PBO纖維在高性能復(fù)合材料領(lǐng)域中的應(yīng)用與發(fā)展。因此增強PBO纖維表面粗糙度，增加纖維與基體的粘結(jié)性，減少纖維損傷是目前研究的重點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種PBO纖維分子結(jié)構(gòu)改性方法，解決了現(xiàn)有的PBO纖維分子結(jié)構(gòu)改性后，纖維強力降低的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種PBO纖維分子結(jié)構(gòu)改性方法，將PBO纖維在多元復(fù)合酸整理劑中改性處理，然后烘干固化，即完成對PBO纖維的改性。

本發(fā)明的特點還在于，

具體按以下步驟實施：

步驟1，制備多元復(fù)合酸整理劑：

分別稱取多元磷酸、無氧化無機酸、非離子表面活性劑和穩(wěn)定劑，加入去離子水中，混合均勻，即得到多元復(fù)合酸整理劑；

步驟2，對PBO纖維進行改性處理：

將去除表面雜質(zhì)的PBO纖維放入稀釋后的多元復(fù)合酸整理劑中浸漬吸附，然后烘干固化，即完成對PBO纖維的改性。

步驟1中多元復(fù)合酸整理劑各組分的比例按照質(zhì)量百分比分別為：多元磷酸5～10％、無氧化無機酸3.5～7％、非離子表面活性劑0.5～1％、穩(wěn)定劑0.1～0.5％，余量為去離子水，上述各組分質(zhì)量百分比之和為100％。

所述多元磷酸為聚磷酸、多聚磷酸、焦磷酸、亞磷酸中的任意一種。

無氧化無機酸為硼酸、冰醋酸、質(zhì)量分數(shù)36～38％的鹽酸中的任意一種。

非離子表面活性劑為吐溫、op-10、聚酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酯中的任意一種。

穩(wěn)定劑為亞磷酸酯、環(huán)氧樹脂、乙醇胺、硬脂酸鹽類中的任意一種。

步驟2中多元復(fù)合酸整理劑的稀釋比例按照質(zhì)量百分比為：多元復(fù)合酸整理劑3％～5％，水95％～97％，以上組分質(zhì)量百分比之和為100％。

步驟2中浸漬吸附時間為1～3h。

步驟2中烘干固化溫度為100～130℃。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明一種PBO纖維分子結(jié)構(gòu)改性方法，首次嘗試用多元復(fù)合酸整理劑設(shè)計了一種新型纖維大分子結(jié)構(gòu)界面改性技術(shù)，本技術(shù)中的多元復(fù)合酸是一種無機溶劑整理劑，其在處理PBO纖維時能夠與PBO分子鏈中的雜原子質(zhì)子化，降低分子間的相互吸引力，減少分子間的相互作用能，因此可以溶解刻蝕PBO纖維表面層，甚至可使其暴露出微纖，從而增加纖維表面的粗糙程度，達到改善纖維與樹脂間的界面結(jié)合的目的，與此同時，PBO纖維的力學(xué)性能不降低。

附圖說明

圖1是PBO原纖維掃描電鏡圖；

圖2是采用本發(fā)明多元復(fù)合酸處理后PBO纖維表面效果；

圖3是采用本發(fā)明多元復(fù)合酸處理前后的PBO纖維的X-射線衍射圖；

圖4是采用本發(fā)明多元復(fù)合酸處理前后的PBO纖維的紅外光譜圖；

圖5是采用本發(fā)明多元復(fù)合酸處理后PBO纖維的力學(xué)性能效果圖；

圖6是采用本發(fā)明多元復(fù)合酸處理前后PBO纖維的潤濕性能圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。

本發(fā)明提供了一種PBO纖維分子結(jié)構(gòu)改性方法，具體按以下步驟實施：

步驟1，制備多元復(fù)合酸整理劑：

按照質(zhì)量百分比分別稱取以下原料：多元磷酸5～10％、無氧化無機酸3.5～7％、非離子表面活性劑0.5～1％、穩(wěn)定劑0.1～0.5％，余量為去離子水，上述各組分質(zhì)量百分比之和為100％；將稱取的原料在常溫下混合5～10min，使之均勻很合，即得到多元復(fù)合酸整理劑。

其中，多元磷酸為聚磷酸、多聚磷酸、焦磷酸、亞磷酸中的任意一種；無氧化無機酸為硼酸、冰醋酸、質(zhì)量分數(shù)36～38％的鹽酸中的任意一種；非離子表面活性劑為吐溫、op-10、聚酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酯中的任意一種；穩(wěn)定劑為亞磷酸酯、環(huán)氧樹脂、乙醇胺、硬脂酸鹽類(如硬脂酸鋁、硬脂酸鎂、硬脂酸鈣等)中的任意一種。