[发明专利]一种提高纤维可着色性的复合型表面处理剂及其使用方法和用途

说明书

本发明涉及一种提高纤维可着色性的复合型表面处理剂及其使用方法和用途，所述复合型表面处理剂包括前处理剂和后处理剂；前处理剂包括偶联剂；后处理剂包括成膜剂、交联剂、络合剂、分散剂和去离子水。其中前处理剂于汽化状态下首先在超高分子量聚乙烯纤维表面通过取向吸附自组装构成活性基团外露的单层薄膜，后处理剂则通过浸涂的方式进一步与单层薄膜的活性基团结合，并经缩聚原位固化反应成膜，通过前处理剂和后处理剂对超高分子量聚乙烯纤维的协同作用，提高了超高分子量聚乙烯纤维所制绳缆等下游产品的着色能力，同时不会降低纤维本体的力学性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种提高纤维可着色性的复合型表面处理剂及其使用方法和用途。

背景技术

超高分子量聚乙烯纤维是与碳纤维、芳纶纤维并列的三大高性能纤维，它不仅是目前比强度、比模量最高的纤维，而且具有优良的耐磨性、耐冲击性、耐化学腐蚀性、耐低温性、较好的耐候性和耐紫外性能，广泛应用于绳缆、防弹、体育器材、航空航天等领域。

对于超高分子量聚乙烯纤维，当其应用于下游行业如绳缆时，在绳缆编织完毕时，通常会浸胶着色，但是由于纤维表面呈惰性，因此无法有效着色，而且胶层与纤维基体之间的结合力也较差。部分研究者(CN102776596A、CN102199805A、CN103572397A、CN104164791A等)采用在超高分子量聚乙烯纤维纺丝液中添加染料或颜料，以此达到给纤维着色的目的，但是这样做的缺点在于，在着色的同时，纤维的强度会不可避免地降低；部分研究者(徐鑫灿.UHMWPE纤维的染色改性技术研究.浙江理工大学硕士学位论文，2013.任煜.常压等离子体对高性能纤维改性处理的时效性研究.东华大学博士学位论文，2007.)对纤维表面进行物理或化学处理，使纤维表面官能化，这样有利于后续上胶时着色，但因处理效果有限，效率较低，不利于实际生产；更有甚者，目前部分下游绳缆企业，在绳子编织完毕时，未做任何处理，即直接对纤维表面进行上胶着色，显而易见，着色效果不好。所以截止目前，在超高分子量聚乙烯纤维绳缆行业，着色始终是一个未能很好地解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种提高超高分子量聚乙烯纤维的可着色性的复合型表面处理剂及其使用方法。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种提高纤维可着色性的复合型表面处理剂，所述复合型表面处理剂包括前处理剂和后处理剂。

所述前处理剂包括偶联剂。

所述后处理剂包括成膜剂、交联剂、络合剂、分散剂和去离子水。

本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述材料不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。

本发明另辟蹊径，通过复合型表面处理剂在纤维表面形成了一个聚合物涂层，而涂层上残留的活性基团，提高了纤维的表面能，并与下游绳缆等制品上胶时胶液中的成膜物结合，而成膜物负载染料，因此提高了胶层的色牢度；其次，涂层中复合的络合剂，在涂层中构成弥散分布的“锚点”，能够在下游绳缆等制品上胶时，吸附胶液中的染料，因此提高了胶层的色饱和度。最终，通过前处理剂和后处理剂对超高分子量聚乙烯纤维的协同作用，提高了超高分子量聚乙烯纤维所制绳缆等制品的着色能力。

优选地，所述偶联剂选择沸点相对较低的小分子偶联剂，包括戊二醛、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和γ-氯丙基三乙氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合，其中，典型但非限制性的组合为：戊二醛与γ-氨丙基三乙氧基硅烷的组合，γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的组合，乙烯基三乙氧基硅烷与γ-氯丙基三乙氧基硅烷的组合，戊二醛、γ-氨丙基三乙氧基硅烷与乙烯基三乙氧基硅烷的组合。