CN1804201A - 一种聚对苯撑苯并双噁唑纤维表面改性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚对苯撑苯并双噁唑纤维表面改性的方法。在惰性气体保护下，将生物酶有机改性溶液倒入气密性良好的容器中；将聚对苯撑苯并双噁唑纤维完全浸入生物酶有机改性溶液中，在30～40℃反应2～4h，且在反应过程中用10～30min的时间滴入3wt％双氧水的水溶液，反应结束后将改性的聚对苯撑苯并双噁唑纤维用丙酮和水进行清洗，烘干或凉干后，即完成对聚对苯撑苯并双噁唑纤维的表面改性。本发明采用生物酶对PBO纤维进行表面改性，由于其反应条件温和、反应时间较短、不损伤纤维原有的热学和力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚对苯撑苯并双噁唑(以下简称PBO)纤维表面改性的方法。
背景技术
近年来，世界各地冲突和战争不断，军事工业得到迅猛发展，各国对高性能材料的研发越来越受到重视。复合材料是材料领域的一个重要分支，在军事工业中发挥着日益重要的作用，占据了举足轻重的地位。随着高科技水平的不断发展，对复合材料性能的要求也越来越高，不仅要求更高的比强度、比模量，而且还要有更优异的耐候性、热稳定性、耐烧蚀、抗侵蚀、阻尼、吸波、透波、等。纤维是复合材料的基本组成，其性能的优劣在很大程度上决定了复合材料的性能。PBO纤维因其出色的理化性能被各国研究人员广泛关注，如其强度达5.8GPa，模量高达280GPa，极限氧指数(LOI)为68，最高使用温度和分解温度分别为350℃和650℃，这些特性远优于现有的有机纤维，并足以使它与高性能碳纤维相媲美，故被誉为21世纪的超级纤维。
然而，因PBO纤维表面活性及自身结构特点，纤维与树脂基体的粘接能力很差，用PBO纤维增强的复合材料制品往往因树脂含量低而具有低的层剪强度、压缩强度，而通过引入氢键的方法也不能提高PBO纤维增强复合材料的层剪性能和压缩性能。因此，通过对PBO纤维进行表面处理，以提高PBO纤维与树脂基体的粘接能力，可能是提高PBO纤维增强复合材料的层剪性能和压缩性能的有效途径。
纤维的表面改性方法较多，火焰法、化学处理液氧化法、低温等离子体处理，、表面高能辐射接枝法、表面热气体氧化法及表层涂覆法等等，还有将几种方法复合使用。这些方法都在不同程度上改善了纤维的表面性能，但大都以损失纤维的力学性能或热性能为代价。因此，研发新的表面改性方法具有重要的意义。
发明内容
为了克服背景技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种聚对苯撑苯并双噁唑纤维表面改性的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该方法的步骤如下：
1)在惰性气体保护下，将生物酶有机改性溶液倒入气密性良好的容器中；
2)将聚对苯撑苯并双噁唑纤维完全浸入生物酶有机改性溶液中，在30～40℃反应2～4h，且在反应过程中用10～30min的时间滴入3wt％双氧水的水溶液，反应结束后将改性的聚对苯撑苯并双噁唑纤维用丙酮和水进行清洗，烘干或凉干后，即完成对聚对苯撑苯并双噁唑纤维的表面改性。
所述的生物酶有机改性溶液为过氧化物酶的有机溶液，其组成包括溶剂、过氧化物酶、缓冲液、单体和双氧水。
所述的生物酶有机改性溶液中的溶剂为二氧六环或丙酮。
所述的生物酶有机改性溶液中的过氧化物酶为过氧化辣根酶或过氧化大豆酶。
所述的生物酶有机改性溶液中使用的缓冲溶液为磷酸氢盐溶液，其pH＝7.0值。
所述的生物酶有机改性溶液中使用的单体为丙烯酸、甲基丙烯酸或丙烯酰胺。
所述的生物酶有机改性溶液的组成的配比为：溶剂质量是过氧化物酶质量的3000～9000倍，缓冲溶液的质量是过氧化物酶质量的500～3000倍，单体质量是过氧化物酶质量的1000～5000倍，双氧水质量是过氧化物酶质量的100～200倍。
本发明与背景技术相比具有的有益效果是：采用生物酶对PBO纤维进行表面改性，由于其反应条件温和、反应时间较短、不损伤纤维原有的热学和力学性能。
附图说明
附图是PBO纤维表面处理前后红外谱图(A原始PBO纤维、B实施例1得到的改性PBO纤维、C实施例3得到的改性PBO纤维)
具体实施方式
实施例1：
在惰性气体保护下，将二氧六环500g，磷酸氢盐缓冲溶液150g，丙烯酸50g，过氧化辣根酶0.1g加入气密性良好的平底三口烧瓶中，将PBO纤维完全浸入其中，升温并控制温度在35±0.5℃，用30min通过滴液漏斗加入双氧水(3wt％水溶液)20g，反应3h后得到表面改性的PBO纤维，其力学性能和表面性能见表1和附图。
实施例2：
在惰性气体保护下，将二氧六环900g，磷酸氢盐缓冲溶液50g，甲基丙烯酸100g，过氧化辣根酶0.1g加入气密性良好的平底三口烧瓶中，将PBO纤维完全浸入其中，升温并控制温度在30±0.5℃，用10min通过滴液漏斗加入双氧水(3wt％水溶液)10g，反应4h后得到表面改性的PBO纤维，其力学性能和表面性能见表1。
实施例3：
在惰性气体保护下，将***500g，磷酸氢盐缓冲溶液200g，丙烯酸50g，过氧化大豆酶0.1g加入气密性良好的平底三口烧瓶中，将PBO纤维完全浸入其中，升温并控制温度在40±0.5℃，用10min时间通过滴液漏斗加入双氧水20g，反应3h后得到表面改性的PBO纤维，其力学性能和表面性能见表1和附图。
实施例4：
在惰性气体保护下，将***300g，磷酸氢盐缓冲溶液300g，丙烯酰胺500g，过氧化大豆酶0.1g加入气密性良好的平底三口烧瓶中，将PBO纤维完全浸入其中，升温并控制温度在40±0.5℃，用20min时间通过滴液漏斗加入双氧水15g，反应2h后得到表面改性的PBO纤维，其力学性能和表面性能见表1。
表1表面处理后PBO纤维的性能
| 拉伸强度(MPa) | 与乙二醇的接触角(°) | |
| 原始纤维 | 4476.3 | 79.7 |
| 实施例1得到的改性PBO纤维 | 4526.5 | 61.8 |
| 实施例2得到的改性PBO纤维 | 4529.0 | 62.0 |
| 实施例3得到的改性PBO纤维 | 4484.4 | 60.8 |
| 实施例4得到的改性PBO纤维 | 4481.8 | 61.1 |
Claims (7)
1、一种聚对苯撑苯并双噁唑纤维表面改性的方法，其特征在于该方法的步骤如下：
1)在惰性气体保护下，将生物酶有机改性溶液倒入气密性良好的容器中；
2)将聚对苯撑苯并双噁唑纤维完全浸入生物酶有机改性溶液中，在30～40℃反应2～4h，且在反应过程中用10～30min的时间滴入3wt％双氧水的水溶液，反应结束后将改性的聚对苯撑苯并双噁唑纤维用丙酮和水进行清洗，烘干或凉干后，即完成对聚对苯撑苯并双噁唑纤维的表面改性。
2、根据权利要求1所述的一种聚对苯撑苯并双噁唑纤维表面改性的方法，其特征在于：所述的生物酶有机改性溶液为过氧化物酶的有机溶液，其组成包括溶剂、过氧化物酶、缓冲液、单体和双氧水。
3、根据权利要求1所述的一种聚对苯撑苯并双噁唑纤维表面改性的方法，其特征在于：所述的生物酶有机改性溶液中的溶剂为二氧六环或丙酮。
4、根据权利要求1所述的一种聚对苯撑苯并双噁唑纤维表面改性的方法，其特征在于：所述的生物酶有机改性溶液中的过氧化物酶为过氧化辣根酶或过氧化大豆酶。
5、根据权利要求1所述的一种聚对苯撑苯并双噁唑纤维表面改性的方法，其特征在于：所述的生物酶有机改性溶液中使用的缓冲溶液为磷酸氢盐溶液，其pH＝7.0值。
6、根据权利要求1所述的一种聚对苯撑苯并双噁唑纤维表面改性的方法，其特征在于：所述的生物酶有机改性溶液中使用的单体为丙烯酸、甲基丙烯酸或丙烯酰胺。
7、根据权利要求1和2所述的一种聚对苯撑苯并双噁唑纤维表面改性的方法，其特征在于：所述的生物酶有机改性溶液的组成的配比为：溶剂质量是过氧化物酶质量的3000～9000倍，缓冲溶液的质量是过氧化物酶质量的500～3000倍，单体质量是过氧化物酶质量的1000～5000倍，双氧水质量是过氧化物酶质量的100～200倍。
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080604 Termination date: 20101213 |