对位芳纶表面改性的最新研究进展

曹美荣

摘 要：伴随我国经济的飞速发展，工业领域所使用材料种类也越来越多，对于材料进行改性的相关研究也逐渐增多。对位芳纶属于高性能的合成纤维，其复合材料经常使用于航空航天等對于材料要求较高的领域，也经常使用于汽车行业、建筑行业等与人们日常生活息息相关的领域。对位芳纶分子链排列较为整齐，纤维材料表面较为光滑，相比于其他材料化学活性基团较少，表面反应活性较低。要增强对位芳纶的表面活性，就要对其表面进行改性研究，已有的表面改性研究包括物理和化学两个方面的。本文主要对对位芳纶表面改性的最新进展进行研究，文章分两个部分进行阐述，先对对位芳纶的化学改性进行了详细研究分析，后对其物理改性进行了详细分析。

关键词：对位芳纶;表面改性;最新研究

1 对位芳纶表面化学改性详细研究

采用化学改性的方式进行表面活性的增强主要体现为化学键或者化学极性的作用，所采用的方式为化学反应，该类方法对于对位芳纶的表面改性结果较好，能够在纤维材料的表面加入更多的活性官能团。该方法的主要缺点为反应进行程度很难控制，有可能导致纤维材料本身的力学性能降低。以下会从多个方面对化学改性进行详细研究。

1.1 表面刻蚀的化学改性方法

表面刻蚀的化学改性方法在使用过程中会直接使用化学试剂对纤维材料进行处理，也就是对对位芳纶进行化学试剂的处理，通过化学处理可可使纤维材料表面的酰胺键进行水解，从而使纤维表面的活性基团种类及数量得到提高，同时也可起到破坏纤维材料表面结晶状态的效果，从而使纤维材料表面的粗糙程度提高。通常会使用到的化学试剂会涉及到磷酸类、酸酐类等。该处理方法会在材料表面引入发化学键会涉及到羟基等含氧类的官能团，该类官能团的加入使表面粗糙程度更高，使纤维和树脂粘结程度增强。该方法的缺点是会使纤维材料结构得到破坏，力学性能会得到部分损失。

1.2 表面接枝的化学改性方法

表面接枝的化学改性方法主要涉及到的部分为化学试剂和对位芳纶发化学方法，借助于化学键在材料的表面接枝新的分子连，新接枝的分子链会半酣苯环的结构，在苯环的邻位和对位上借助于氢的作用会使反应活性得到提高，且氢能发生取代反应，可被很多官能团取代，如硝基等活性较强的官能团。有研究表明接枝胺基官能团之后会使对位芳纶纤维材料表明的基本形貌发生改变，也能提高树脂的浸润性能，有利于提高复合材料的剪切强度。

1.3 共聚改性的化学改性方法

对位芳纶在工业领域进行制备的主要方法会涉及到纺丝方法，主要将对位芳纶溶解于浓硫酸中使纺丝方法得以进行，该方法在试剂操作过程中对于设备要求较高，试剂操作所涉及成本相对较高，且安全性不是很高。共聚改性的化学方法主要会在对位芳纶的主链结构中加入柔性的单体，保证材料原始性能不变的情况下可提高对位芳纶的溶解性能。

现今经常使用到的单体会涉及到对苯二甲酰氯、二氨基二苯醚等。研究表明在加入单体之后纤维材料的溶剂性能会得到很大的改善，在进行反应时的条件也会变得更加温和，有利于工业领域的大规模生产。

2 对位芳纶表面物理改性详细研究

对位芳纶表面物理改性方法主要通过在纤维材料的表面形成反应的活性中心借助于自由基的加入可进一步提升材料的粗糙程度，将对位芳纶和基体之间的粘结程度提高。

2.1 等离子体的物理改性方法

采用等离子体处理的物理改性方法属于现今研究的主要方向，所涉及到的方法概述为：等离子体中含有能量较高的粒子，该离子可对纤维材料表面进行轰击，之后会产生活性的自由基，自由基会和气流中含氧的例子进行反应，从而使含氧官能团加入到纤维材料表面，处理时间加长，材料表面的化学键会进行断裂，会生成挥发性很强的小分子，之后脱离材料，使材料的表面粗糙度升高。该方法的主要优点为不会破坏材料原本的结构，而且实际操作较为简单，便于大范围适用于工业领域。

2.2 表面涂层的物理改性方法

表面涂层的物理改性方法主要通过在材料表面覆盖柔性较强的来增强纤维表面化学键及请见等作用力，常见的涂层包括聚氨酯涂层等，该方法也属于二次反应中的一种，可引入活性基团来改变表面的极性。

2.3 γ射线辐射的物理改性方法

γ射线辐射进行改性的方法主要借助于γ射线本身的高能量特征，改性的过程为：对纤维材料在γ射线照射一段时间之后材料表面的大分子链会发生降解反应，从而在表面生成部分较新的活性基团，使材料表面的湿润成都提高。该方法属于较新的技术，在实际操作时所涉及到的处理工艺较为简单，且不会对环境造成影响。

3 结语

总结可得，对位芳纶的表面改性对于工业领域材料的发展具有重要意义。为了提高纤维材料的表面活性，可通过物理和化学的方式方法来改变纤维材料的表面结构，常使用的化学方法包括表面刻蚀、表面接枝、共聚改性等，常使用的物理方法包括等离子体、表面涂层、γ射线辐射等。

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