[发明专利]PPTA寡聚物在对位芳纶纤维增强中的应用

说明书

本发明属于合成纤维技术领域，尤其涉及一种PPTA寡聚物在对位芳纶纤维增强中的应用。本发明通过控制对苯二胺(PDA)与对苯二甲酰氯的摩尔比例来控制聚合物端基，合成的PPTA寡聚物与氮甲基吡咯烷酮溶液混合，进而实现对位芳纶纤维的溶胀处理。本发明的操作简单、效果显著，得到界面剪切强度、拉伸强度和弹性模量有显著提高的改性对位芳纶纤维。

技术领域

本发明属于合成纤维技术领域，尤其涉及一种PPTA寡聚物在对位芳纶纤维增强中的应用。

背景技术

对位芳纶纤维是一种高性能合成纤维,具有超高强度、高模量和耐高温耐酸耐碱、重量轻等优良性能,从美国杜邦公司研制初期，它的用途就相当广泛。随着时代的发展，人们对材料的要求在不断地提高，，所以对位芳纶性能的提高也成为了一个需要解决的问题。然而凯夫拉不溶于任何普通溶剂，没有熔点，通过硫酸溶液的湿纺来生产，其生产工艺十分严苛，因此我们在不改变PPTA生产工艺的前提下对其进行性能增强。

对位芳纶纤维进行改性的方法有许多，但其中大部分操作复杂，实验条件苛刻，成本极高，难以用作大规模生产。近期有报道公开了将碳纳米管、改性碳纳米管与对位芳纶纤维通过物理混合制成复合材料的方法，该方法中，对位芳纶纤维在氮甲基吡咯烷酮中进行溶胀处理。上述方法尽管混合简单，但缺点在于：碳纳米管成本高，改性碳纳米管成本更高且易在聚合物内形成聚集体，这些聚集体在复合材料中作为缺陷部位，可能导致材料之间的滑移。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种PPTA寡聚物在对位芳纶纤维增强中的应用。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种PPTA寡聚物在对位芳纶纤维增强中的应用。

进一步，具体方法如下：

(1)将PPTA寡聚物溶于氮甲基吡咯烷酮溶液中，使PPTA寡聚物的浓度为0.1mg/mL-1.0mg/mL；

(2)将对位芳纶纤维浸入步骤(1)的混合溶液中，在10-50℃条件下超声处理20-60min，溶胀；

(3)取出步骤(2)经超声处理后的对位芳纶纤维，放入真空干燥箱中悬空干燥，在60℃条件下干燥7天，得到改性后的对位芳纶纤维。

更进一步，所述的对位芳纶纤维为Kevlar-129、Kevlar-49、kevlar29、帝人Twaron或泰普龙529R。

更进一步，所得改性后的对位芳纶纤维Kevlar-49的最优力学性能弹性模量为1229.93±14.25MPa，比原丝增加9.03％；载荷为494.43±10.42N，比原丝增加5.73％；拉伸应变为2.51±0.24％，比原丝增加2.96％；聚丙烯单丝拉伸测得界面剪切强度为4.46±0.15MPa，比原丝增加38.51％。

所得改性后的对位芳纶纤维Kevlar-129的最优力学性能弹性模量为686.86±12.25MPa，比原丝增加8.61％；载荷为213.78±9.87N，比原丝增加20.54％；拉伸应变为2.47±0.42％，比原丝增加21.07％；聚丙烯单丝拉伸测得界面剪切强度为5.32±0.18MPa，比原丝增加65.22％

所得改性后的对位芳纶纤维Kevlar-29的最优力学性能弹性模量为738.11±17.28MPa，比原丝增加13.27％；载荷为218.58±6.34N，比原丝增加4.49％；拉伸应变为3.20±0.35％，比原丝增加5.01％；聚丙烯单丝拉伸测得界面剪切强度为4.46±0.15MPa，比原丝增加38.51％。