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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201510011134.8(22)申请日 2015.01.11D06M 11/44(2006.01)D06M 11/55(2006.01)D06M 11/77(2006.01)D06M 11/80(2006.01)D06M 11/58(2006.01)D06M 23/00(2006.01)C30B 29/16(2006.01)C30B 7/14(2006.01)D06M 101/30(2006.01)(71)申请人 温州泓呈祥科技有限公司地址 325024 浙江省温州市龙湾区海滨街道沙前街 228 号第二层(72)发明人 叶澄(54) 。
2、发明名称一种改性 PPS 纤维及其织物的制备方法(57) 摘要一种氧化镁改性 PPS 纤维及其织物的制备方法，它涉及一种改性 PPS 纤维的方法。本发明的目的是解决现有 PPS 纤维表面光滑导致与基体树脂浸润性差及原子氧引发导致 PPS 纤维分子链断裂，纤维力学性能下降的问题。步骤:一、活化PPS纤维 ; 二、制备前驱溶液 A; 三、制备前驱溶液 B液 ; 四、制备氧化镁生长液 ; 五、氧化镁晶种在纤维表面的吸附 ; 六、氧化镁纳米晶种在纤维表面的生长;七、后处理。优点:一、氧化镁晶体在PPS纤维表面均匀、密集的生长 ; 二、PPS 纤维改性后增强环氧树脂较改性前增强环氧树脂的界面剪切强度提高。
3、了20%41%;三、相同原子氧暴露时间，氧化镁改性 PPS 纤维的拉伸强度保持率较 PPS 纤维高 10% 21%。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书4页(10)申请公布号 CN 104499267 A(43)申请公布日 2015.04.08CN 104499267 A1/2 页21.一种改性 PPS 纤维及其织物的制备方法，其特征在于 ：具体是按以下步骤完成的 ： 步骤一、预处理 ：首先将 PPS 纤维浸入到质量分数为 30% 75% 的硫酸中，在室温和搅拌速度 50r/min 200r/min 的条件下硫酸处理 1h 4h，。
4、得到硫酸处理后的纤维 ；将步骤一得到的硫酸处理后的纤维使用去离子水洗涤 2 次 6 次，得到去离子水洗涤后的纤维 ；将步骤一得到的去离子水洗涤后的纤维在温度为100150下干燥约30min60min，采用真空等离子喷涂方法在 PPS 纤维织物表面喷涂一层涂层，该涂层为下述物质其中之一或混合物 ：惰性金属氧化物或碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化铝，涂层厚度为 0.1 2m ；步骤二、制备前驱溶液 A ：将二水合醋酸镁加入到乙醇中，在温度为 20 40和搅拌速度为 500r/min 的条件下搅拌至二水合醋酸镁完全溶解，得到醋酸镁 / 乙醇溶液 ；将步骤二得到的醋酸镁 / 乙醇溶液加热至 70，得到加热。
5、后的醋酸镁 / 乙醇溶液 ；其中，所述的二水合醋酸镁 / 乙醇的摩尔浓度为 0.3 0.5M ； 步骤三、制备前驱溶液 B ：将氢氧化钠加入到无水乙醇中，在温度为 40 60和搅拌速度为 300r/min 的条件下搅拌至氢氧化钠完全溶解，得到氢氧化钠 / 乙醇溶液 ；将步骤三得到的氢氧化钠 / 乙醇溶液加热至 65，得到加热后的氢氧化钠 / 乙醇溶液 ；其中，所述的氢氧化钠 无水乙醇溶液的摩尔浓度为 0.02 0.1M ； 步骤四、制备氧化镁生长液 ：将步骤二得到的加热后的醋酸镁 /乙醇溶液和步骤三得到的加热后的氢氧化钠 / 乙醇溶液混合均匀，在搅拌速度为 500r/min 的条件下搅拌 1-。
6、1.5h 后进行冷却，冷却时间为 10min 30min，向混合液中加入占混合液体积 1 5的非离子表面活性剂，继续搅拌 30 120min 得到氧化镁生长液 ；步骤四中所述的加热后的醋酸镁 / 乙醇溶液的体积与加热后的氢氧化钠 / 乙醇溶液的体积比为(5 8):1 ； 步骤五、氧化镁纳米晶核在纤维表面的吸附 ：将步骤一得到的活化 PPS 纤维浸入到步骤四得到的氧化镁生长液中，在室温下搅拌，然后在温度为 100 200下干燥1min 10min ；重复步骤五 3 4 次，得到吸附有纳米氧化镁生长晶核的 PPS 纤维 ； 步骤六、氧化镁纳米晶核在纤维表面的生长 ：将 C6H12N4加入到去离子水。
7、中，待完全溶解后得到摩尔浓度为 0.025 0.05M 的 C6H12N4水溶液 ；向步骤六得到的 C6H12N4水溶液中加入六水合硝酸镁，得到 C6H12N4/ 硝酸镁水溶液 ；将步骤六得到的 C6H12N4/ 硝酸镁水溶液加热至 70 110，得到加热后的 C6H12N4/ 硝酸镁水溶液 ；将步骤五得到的吸附有纳米氧化镁生长晶核的 PPS 纤维浸入到步骤六得到的加热后的 C6H12N4/ 硝酸镁水溶液中，在搅拌速度为 300r/min 600r/min 下搅拌 1h 10h ；步骤六所述的六水合硝酸镁的质量与步骤六所述的去离子水的体积比为(0.003g0.09g):1mL ；步骤七、后处理。
8、 ：将步骤六得到的吸附有纳米氧化镁生长晶核的 PPS 纤维取出，使用去离子水洗涤多次后在 80150下干燥 24h，得到氧化镁改性 PPS 纤维及其织物。2.根据权利要求 1 所述的一种改性 PPS 纤维及其织物的制备方法，其特征在于步骤二所述的二水合乙酸镁的质量与无水乙醇的体积比为 (0.02g 0.05g):1mL。3.根据权利要求 1 或 2 所述的一种改性 PPS 纤维及其织物的制备方法，其特征在于步骤三中所述的氢氧化钠的质量与无水乙醇的体积比为 (0.002g 0.005g):1mL。4.根据权利要求 1-3 所述的一种改性 PPS 纤维及其织物的制备方法，其特征在于步骤五中将步骤一。
9、得到的活化 PPS 纤维浸入到步骤四得到的氧化镁种子溶液中，在室温下以400r/min 600r/min 的搅拌速度搅拌 15min 20min ；然后在温度为 150 200下干权 利 要 求 书CN 104499267 A2/2 页3燥 5min 10min。权 利 要 求 书CN 104499267 A1/4 页4一种改性 PPS 纤维及其织物的制备方法技术领域0001 本发明涉及一种改性 PPS 纤维及其织物的制备方法。背景技术0002 聚苯硫醚（PPS） 纤维，作为一种高性能纤维，其分子结构比较简单，分子主链由苯环和硫原子交替排列，大量的苯环赋予 PPS 以刚性，大量的硫醚 键又提供。
10、柔顺性，使其分子结构对称，易于结晶，无极性，不吸水。它具有优异的力学性能、耐热性能和阻燃性能，其强度超过碳纤维、Kevlar 纤维等。PPS 纤维是由纤维级 PPS 树脂采用熔融纺丝方法加工而成，具有优异的耐化学性和耐高温的热稳定性以及抗恶劣环境、 阻燃、 绝缘、防辐射等功能，主要用于工业燃煤锅炉过滤袋用布、气液过滤、电子工业专用纸、造纸机用布、电解隔膜、电绝缘体、特种垫圈、防雾材料等。0003 PPS 纤维的结构使得其表面非常光滑，呈惰性，不易与树脂基体浸润，从而导致复合材料的界面粘结强度低，严重制约了其在复合材料中的应用。0004 因此，现有的 PPS 纤维存在表面光滑导致与基体树脂浸润性。
11、差及原子氧引发导致PPS 纤维分子链断裂，纤维力学性能下降的问题。发明内容0005 本发明的目的是要解决现有 PPS 纤维表面光滑导致与基体树脂浸润性差，纤维力学性能下降的问题，而提供的一种改性 PPS 纤维及其织物的制备方法。0006 一种改性 PPS 纤维及其织物的制备方法，具体是按以下步骤完成的 ：一、预处理 ：首先将 PPS 纤维浸入到质量分数为 30% 75% 的硫酸中，在室温和搅拌速度50r/min200r/min的条件下硫酸处理1h4h，得到硫酸处理后的纤维 ；将步骤一得到的硫酸处理后的纤维使用去离子水洗涤2次6次，得到去离子水洗涤后的纤维 ；将步骤一得到的去离子水洗涤后的纤维在。
12、温度为 100 150下干燥 30min 60min，采用真空等离子喷涂方法在 PPS 纤维织物表面喷涂一层涂层，该涂层为下述物质其中之一或混合物 ：惰性金属氧化物或碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化铝，涂层厚度为 0.1 2m ；二、制备前驱溶液 A ：将二水合醋酸镁加入到乙醇中，在温度为 20 40和搅拌速度为 500r/min 的条件下搅拌至二水合醋酸镁完全溶解，得到醋酸镁 / 乙醇溶液 ；将步骤二得到的醋酸镁 / 乙醇溶液加热至 70，得到加热后的醋酸镁 / 乙醇溶液 ；其中，所述的二水合醋酸镁 / 乙醇的摩尔浓度为 0.3 0.5M ；三、制备前驱溶液 B ：将氢氧化钠加入到无水乙醇中，在。
13、温度为 40 60和搅拌速度为 300r/min 的条件下搅拌至氢氧化钠完全溶解，得到氢氧化钠 / 乙醇溶液 ；将步骤三得到的氢氧化钠 / 乙醇溶液加热至 65，得到加热后的氢氧化钠 / 乙醇溶液 ； 其中，所述的氢氧化钠 / 无水乙醇溶液的摩尔浓度为 0.02 0.1M ；四、制备氧化镁生长液 ：将步骤二得到的加热后的醋酸镁 / 乙醇溶液和步骤三得到的加热后的氢氧化钠/乙醇溶液混合均匀，在搅拌速度为500r/min的条件下搅拌1-1.5h说 明 书CN 104499267 A2/4 页5后进行冷却，冷却时间为 10min 30min，向混合液中加入占混合液体积 1 5的非离子表面活性剂，继续。
14、搅拌 30 120min 得到氧化镁生长液 ； 步骤四中所述的加热后的醋酸镁/ 乙醇溶液的体积与加热后的氢氧化钠 / 乙醇溶液的体积比为 (5 8):1 ；五、氧化镁纳米晶核在纤维表面的吸附：将步骤一得到的活化 PPS 纤维浸入到步骤四得到的氧化镁生长液中，在室温下搅拌，然后在温度为 100 200下干燥 1min 10min ；重复步骤五 3 4 次，得到吸附有纳米氧化镁生长晶核的 PPS 纤维 ；六、氧化镁纳米晶核在纤维表面的生长 ：将 C6H12N4加入到去离子水中，待完全溶解后得到摩尔浓度为 0.025 0.05M 的 C6H12N4水溶液 ；向步骤六得到的 C6H12N4水溶液中加入。
15、六水合硝酸镁，得到 C6H12N4/ 硝酸镁水溶液 ；将步骤六得到的 C6H12N4/ 硝酸镁水溶液加热至 70 110，得到加热后的 C6H12N4/ 硝酸镁水溶液 ；将步骤五得到的吸附有纳米氧化镁生长晶核的PPS纤维浸入到步骤六得到的加热后的C6H12N4/硝酸镁水溶液中，在搅拌速度为 300r/min 600r/min 下搅拌 1h 10h ；步骤六所述的六水合硝酸镁的质量与步骤六所述的去离子水的体积比为 (0.003g 0.09g):1mL ；七、后处理 ：将步骤六得到的吸附有纳米氧化镁生长晶核的 PPS 纤维取出，使用去离子水洗涤多次后在 80 150下干燥 24h，得到氧化镁改性 。
16、PPS 纤维及其织物。0007 优选地，步骤二所述的二水合乙酸镁的质量与无水乙醇的体积比为 (0.02g 0.05g):1mL。0008 优选地，步骤三中所述的氢氧化钠的质量与无水乙醇的体积比为 (0.002g 0.005g):1mL。0009 优选地，步骤五中将步骤一得到的活化 PPS 纤维浸入到步骤四得到的氧化镁种子溶液中，在室温下以 400r/min 600r/min 的搅拌速度搅拌 15min 20min ；然后在温度为 150 200下干燥 5min 10min。0010 本发明的优点 ：1、本发明氧化镁在 PPS 纤维表面均匀、密集的生长，提高了 PPS 纤维表面的粗糙程度，PPS。
17、 纤维改性后较改性前增强环氧树脂的界面剪切强度提高了 20% 41% ；2、本发明氧化镁在 PPS 纤维表面均匀、密集的生长，从而形成了有效的屏蔽防护层，相同原子氧暴露时间，氧化镁改性 PPS 纤维的拉伸强度保持率较 PPS 纤维高 10% 21%。0011 3、本发明可获得氧化镁改性的 PPS 纤维。具体实施方式0012 具体实施方式一 ：本实施方式是一种改性 PPS 纤维及其织物的制备方法具体是按以下步骤完成的 ：一、预处理 ：首先将 PPS 纤维浸入到质量分数为 30% 的硫酸中，在室温和搅拌速度50r/min 的条件下硫酸处理 1h，得到硫酸处理后的纤维 ；将步骤一得到的硫酸处理后的纤。
18、维使用去离子水洗涤2次6次，得到去离子水洗涤后的纤维 ；将步骤一得到的去离子水洗涤后的纤维在温度为100下干燥30min，采用真空等离子喷涂方法在PPS纤维织物表面喷涂一层涂层，该涂层为下述物质其中之一或混合物 ：惰性金属氧化物或碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化铝，涂层厚度为 0.1m ；二、制备前驱溶液 A ：将二水合醋酸镁加入到乙醇中，在温度为 20和搅拌速度为说 明 书CN 104499267 A3/4 页6500r/min 的条件下搅拌至二水合醋酸镁完全溶解，得到醋酸镁 / 乙醇溶液 ；将步骤二得到的醋酸镁 / 乙醇溶液加热至 70，得到加热后的醋酸镁 / 乙醇溶液 ；其中，所述的二水合醋。
19、酸镁 / 乙醇的摩尔浓度为 0.3M ；三、制备前驱溶液 B ：将氢氧化钠加入到无水乙醇中，在温度为 40和搅拌速度为300r/min 的条件下搅拌至氢氧化钠完全溶解，得到氢氧化钠 / 乙醇溶液 ；将步骤三得到的氢氧化钠 / 乙醇溶液加热至 65，得到加热后的氢氧化钠 / 乙醇溶液 ； 其中，所述的氢氧化钠 / 无水乙醇溶液的摩尔浓度为 0.02M ；四、制备氧化镁生长液 ：将步骤二得到的加热后的醋酸镁 / 乙醇溶液和步骤三得到的加热后的氢氧化钠 / 乙醇溶液混合均匀，在搅拌速度为 500r/min 的条件下搅拌 1h 后进行冷却，冷却时间为 10min，向混合液中加入占混合液体积 1的非离子。
20、表面活性剂 JFC，继续搅拌 30min 得到氧化镁生长液 ； 步骤四中所述的加热后的醋酸镁 / 乙醇溶液的体积与加热后的氢氧化钠 / 乙醇溶液的体积比为 5:1 ；五、氧化镁纳米晶体在纤维表面的吸附 ：将步骤一得到的活化 PPS 纤维浸入到步骤四得到的氧化镁生长液中，在室温下搅拌，然后在温度为 100下干燥 10min ；重复步骤五 3 4 次，得到吸附有纳米氧化镁生长晶核的 PPS 纤维 ；六、氧化镁纳米晶体在纤维表面的生长 ：将 C6H12N4加入到去离子水中，待完全溶解后得到摩尔浓度为 0.025M 的 C6H12N4水溶液 ；向步骤六得到的 C6H12N4水溶液中加入六水合硝酸镁，得。
21、到 C6H12N4/ 硝酸镁水溶液 ；将步骤六得到的 C6H12N4/ 硝酸镁水溶液加热至70，得到加热后的 C6H12N4/ 硝酸镁水溶液 ；将步骤五得到的吸附有纳米氧化镁生长晶核的 PPS 纤维浸入到步骤六得到的加热后的 C6H12N4/ 硝酸镁水溶液中，在搅拌速度为300r/min 下搅拌 5h ；步骤六所述的六水合硝酸镁的质量与步骤六所述的去离子水的体积比为 0.003g:1mL ；七、后处理 ：将步骤六得到的吸附有纳米氧化镁生长晶核的 PPS 纤维取出，使用去离子水洗涤多次后在 80 150下干燥 24h，得到氧化镁改性 PPS 纤维及其织物。0013 本实施方式的优点 ：一、本实施。
22、方式氧化镁在 PPS 纤维表面均匀、密集的生长，提高了 PPS 纤维表面的粗糙程度，PPS 纤维改性后增强环氧树脂较改性前增强环氧树脂的界面剪切强度提高了 20% 41% ；二、本实施方式氧化镁在 PPS 纤维表面均匀、密集的生长，从而形成了有效的屏蔽防护层，相同原子氧暴露时间，氧化镁改性 PPS 纤维的拉伸强度保持率较 PPS 纤维高 10% 21%。0014 本实施方式可获得氧化镁改性的 PPS 纤维及其织物。0015 具体实施方式二 ：本实施方式与具体实施方式一不同点是 ：步骤一中首先将PPS 纤维缠绕在方形玻璃框架上，然后将绕在方形玻璃框架上的纤维浸入到质量分数为40% 的硫酸中，在室。
23、温和搅拌速度 200r/min 的条件下搅拌 4h，得到硫酸处理后的纤维。其他步骤与具体实施方式一相同。0016 具体实施方式三 ：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是 ：步骤一中将步骤一得到的去离子水洗涤后的纤维在温度为150下干燥60min，得到活化的PPS纤维。其他步骤与具体实施方式一或二相同。0017 具体实施方式四 ：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是 ：步骤二所述的二水合乙酸镁的质量与无水乙醇的体积比为 (0.02g 0.05g):1mL。其他步骤与具体说 明 书CN 104499267 A4/4 页7实施方式一至三相同。0018 具体实施方式五 ：本实施方式与具体实。
24、施方式一至四之一不同点是 ：步骤三中所述的氢氧化钠的质量与无水乙醇的体积比为 (0.002g 0.005g):1mL。其他步骤与具体实施方式一至四相同。0019 具体实施方式六 ：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是 ：步骤五中将步骤一得到的活化 PPS 纤维浸入到步骤四得到的氧化镁种子溶液中，在室温下以 400r/min 600r/min 的搅拌速度搅拌 15min 20min ；然后在温度为 150 200下干燥 5min 10min。其他步骤与具体实施方式一至五相同。0020 原子氧暴露试验采用的装置是北京科技大学灯丝放电磁场约束型地面模拟设备。实验条件为温度 60 70，真空气压。
25、 1.410-1Pa，原子氧能量 0.01 0.05eV，原子氧通量密度 8.021015atoms/cm2s。本实验选取了不同的原子氧暴露时间 4.0h，8.0h，12.0h，16.0h 和 20.0h。然后，将经过暴露实验的 PPS 纤维和氧化镁晶种改性 PPS 纤维进行拉伸强度测试，从而得到纤维的拉伸强度保持率。0021 实验对比发现，当原子氧暴露时间达到 20 小时时， PPS 纤维的拉伸强度保持率仅为 26.3% ；而对于氧化镁晶种改性 PPS 纤维而言，当原子氧暴露时间达到 20 小时时，氧化镁晶种改性 PPS 纤维的拉伸强度保持率为 46.5%，由于氧化镁的保护作用，纤维的拉伸强度保持率明显高于 PPS 纤维。 氧化镁晶种均匀且致密的生长在 PPS 纤维表面。这些坚硬的纳米晶种能够刺入树脂基体，起到锚定作用，从而增强纤维与树脂基体之间的机械锁合作用 ；此外，氧化镁表面拥有大量的羟基官能团，有利于提高纤维与树脂基体之间的浸润性。基于以上两点，PPS 纤维复合材料的界面性能从而得到提高。氧化镁改性 PPS 纤维增强环氧树脂较 PPS 纤维增强环氧树脂的界面剪切强度提高了 41%。说 明 书CN 104499267 A。