芳纶的表面改性研究

　　由于芳纶与基体间的粘结性能较差，且当纤维表皮受到破坏时，力学性能下降很快，为了发挥芳纶优异的增强性能，必须对芳纶进行改性，改善芳纶表面粘结性能，增强与基材界面的结合状况。芳纶表面改性主要是为了使纤维表面取向度降低，使纤维表面增加一定数量的活性基团。

　　物理改性是通过等离子体、电子束和超声波等物理技术，改善纤维表面的物理和化学状态，加强纤维与基体之间的相互作用，最终改善纤维与基体之间的界面性能。其原理是通过对纤维表面进行浸润、刻蚀和清洗；在纤维表面引入羟基、羰基等极性或活性基团；在纤维表面形成一些活性中心，进而引发接枝反应，改善芳纶纤维的性能。表面涂层技术、等离子体技术、γ-射线改性技术是主要手段。

　　化学改性方法是通过硝化/还原、氯磺化等化学反应在纤维表面引入氨基、羟基、羧基等活性或极性基团，通过化学键合或极性作用，提高纤维与基体之间的粘合强度。包括表面刻蚀技术、表面接枝技术和偶联剂改性技术。在芳纶改性的各种方法中，表面接枝技术可能是化学工作者最期望使用，也是研究最多的技术手段。

　　芳纶改性的前提是在不损害纤维本体强度或对纤维本体强度影响很小的情况下，显著改善纤维与树脂基体的黏合性能。虽然目前已经出现的或各国技术人员正在研究的改性方法很多，但真正具有突出效果并且适用于工业化大批量生产的方法很少。

　　物理改性方法相对化学改性方法更容易实现工业化操作，今后应加强这方面的深入研究，以提高芳纶及其复合材料的各项性能。

　　化学方法改性芳纶的效果比较显著，能够提高复合材料的界面剪切性能。但由于化学法要求相应的处理方式、反应溶剂、反应时间、反应温度等反应条件，涉及车间工况腐蚀，环境安全卫生，以及后序的洗涤、干燥、倒筒收丝等操作，所以一般化学法改性纤维均采用间歇处理方式。针对该方法发展高活性的反应试剂，控制纤维改性的反应条件，采用连续加工的处理方式将是今后研究的发展方向。

　　（天津理工大学化学化工学院副教授 王立成）