本發(fā)明屬于造紙工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種親水性對位芳綸紙基材料的制備方法。

背景技術(shù)：

對位芳綸紙(也稱對位芳綸紙基材料)是以對位芳綸短切纖維和對位芳綸沉析纖維為原料，經(jīng)過現(xiàn)代濕法造紙工藝和熱壓成型技術(shù)得到的一種高性能片狀復(fù)合材料。其中，短切纖維作為骨架材料，均勻分散在紙張中，決定著紙張的物理強(qiáng)度和機(jī)械結(jié)構(gòu)；沉析纖維作為填充劑和粘結(jié)材料，在熱壓過程中受熱軟化，通過粘結(jié)短切纖維及自身在纖維之間形成較強(qiáng)的結(jié)合力，賦予紙張高強(qiáng)度和高模量等優(yōu)異性能。對位芳綸紙因其具有強(qiáng)韌的機(jī)械性能、優(yōu)良的介電性能、穩(wěn)定的化學(xué)性能以及靈活的可設(shè)計(jì)性，可用作高強(qiáng)化、輕量化的蜂窩結(jié)構(gòu)材料，耐高溫的絕緣材料和高性能電子通訊器材，廣泛應(yīng)用于航空航天、交通電力、國防軍事等眾多領(lǐng)域，在現(xiàn)代工業(yè)中占有舉足輕重的地位。

雖然對位芳綸紙有很多優(yōu)異的機(jī)械、化學(xué)等性能，但是由于原料中短切纖維表面分子鏈排列取向度高，結(jié)晶度高，苯環(huán)的大位阻作用使得酰胺基團(tuán)上的氫很難與其他原子反應(yīng)；此外，纖維表面光滑，比表面積小，缺少化學(xué)活性基團(tuán)，與基體無物理嚙合點(diǎn)等，致使所得到的對位芳綸紙表面惰性較強(qiáng)，親水性差，難于與樹脂等其它基體結(jié)合，極大地影響了其在復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種親水性對位芳綸紙基材料的制備方法，解決了現(xiàn)有對位芳綸紙基材料表面惰性較強(qiáng)，親水性差的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種親水性對位芳綸紙基材料的制備方法，將濕法成形得到的對位芳綸紙浸于多巴胺-正硅酸乙酯復(fù)合涂層溶液中進(jìn)行處理，然后用去離子水和乙醇反復(fù)清洗、真空干燥，得到親水性對位芳綸紙基材料。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于：

多巴胺-正硅酸乙酯復(fù)合涂層溶液是通過將多巴胺溶液和正硅酸乙酯的乙醇溶液按照體積比為2-4:1混合得到。

多巴胺溶液的濃度為1.0-2.0g/l，采用三羥甲基氨基甲烷溶液調(diào)節(jié)多巴胺溶液的ph值8-10。

正硅酸乙酯的乙醇溶液的濃度為24-36g/l。

對位芳綸紙?jiān)诙喟桶?正硅酸乙酯復(fù)合涂層溶液中于室溫下處理24-36h。

真空干燥是在真空干燥箱中40-60℃下干燥8-10h。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明親水性對位芳綸紙基材料的制備方法，采用復(fù)合涂層(da/teos)法，將濕法成形得到的對位芳綸紙浸漬于多巴胺-正硅酸乙酯復(fù)合涂層溶液中，多巴胺(da)會(huì)在溶解氧的條件下發(fā)生自聚合形成聚多巴胺，而聚多巴胺會(huì)在紙頁表面形成一層膜，這種膜表面含有大量的活性基團(tuán)，為紙頁表面二次功能化提供良好的平臺(tái)，之后再引入正硅酸乙酯(teos)，不僅改善了對位芳綸紙表面惰性的問題，而且顯著提高了紙頁的親水性能，拓寬了對位芳綸紙?jiān)趶?fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用，整個(gè)處理過程操作簡單、無毒、可控。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有方法制備得到的對位芳綸紙的掃描電子顯微鏡圖；

圖2是本發(fā)明方法制備得到的對位芳綸紙的掃描電子顯微鏡圖；

圖3是現(xiàn)有方法制備得到的對位芳綸紙的動(dòng)態(tài)吸收接觸角圖；

圖4是本發(fā)明方法制備得到的對位芳綸紙的動(dòng)態(tài)吸收接觸角圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明親水性對位芳綸紙基材料的制備方法，具體按照以下步驟得到：

步驟1，將濃度為1.0-2.0g/l的多巴胺溶液，采用三羥甲基氨基甲烷溶液調(diào)節(jié)ph值至8-10，然后與濃度為24-36g/l的正硅酸乙酯的乙醇溶液按照體積比為2-4:1混合，得到多巴胺-正硅酸乙酯復(fù)合涂層溶液；

步驟2，將濕法成形得到的對位芳綸紙浸于多巴胺-正硅酸乙酯復(fù)合涂層溶液中于室溫下處理24-36h，然后用去離子水和乙醇反復(fù)清洗、在真空干燥箱中40-60℃下干燥8-10h，得到親水性對位芳綸紙基材料。

本發(fā)明采用復(fù)合涂層(da/teos)法，將通過濕法成形所得到的對位芳綸紙浸漬于多巴胺-正硅酸乙酯復(fù)合涂層溶液中，da會(huì)在紙頁表面形成一層含有大量活性基團(tuán)的聚多巴胺薄層，隨后teos再附于膜上。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程操作簡單、無毒、可控。通過這種新技術(shù)處理的對位芳綸紙，不僅改善了紙頁表面惰性的問題，而且顯著提高了紙頁的親水性能，拓寬了對位芳綸紙?jiān)趶?fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用，對推動(dòng)其相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

圖1是現(xiàn)有方法制備得到的對位芳綸紙的掃描電子顯微鏡圖；圖2是本發(fā)明方法制備得到的對位芳綸紙的掃描電子顯微鏡圖；圖1中可以看出，現(xiàn)有方法制備得到的對位芳綸紙，紙頁比較蓬松，表面的短切及沉析纖維清晰可見，而從圖2中可以看出，經(jīng)過本發(fā)明復(fù)合涂層處理后的對位芳綸紙，紙頁表面被一層薄膜籠罩，致使表面的纖維模糊不清，猜測該層薄膜是多巴胺自聚合在紙頁表面形成的聚多巴胺薄層，同時(shí)在紙頁表面還產(chǎn)生了大量的細(xì)小微粒，這應(yīng)該是復(fù)合涂層中的teos所產(chǎn)生的。由此可以證明復(fù)合涂層已經(jīng)成功的涂覆于紙頁上面。

圖3是現(xiàn)有方法制備得到的對位芳綸紙的動(dòng)態(tài)吸收接觸角圖；圖4是本發(fā)明方法制備得到的對位芳綸紙的動(dòng)態(tài)吸收接觸角圖。圖3中可以看出，由于對位芳綸原紙表面活性基團(tuán)少，呈惰性，致使其親水性很差，水的接觸角為96.8°，而從圖4可以看出，經(jīng)過本發(fā)明復(fù)合涂層處理后的對位芳綸紙，水接觸角低至39.9°，親水性能顯著提高，同時(shí)從側(cè)面也反映出紙頁表面呈現(xiàn)出更多的活性基團(tuán)，證明本發(fā)明方法所制備的對位芳綸紙基材料具有良好的親水性能。

實(shí)施例1

步驟1，將濃度為2.0g/l的多巴胺溶液，采用三羥甲基氨基甲烷溶液調(diào)節(jié)ph值至8.5，然后與濃度為36g/l的正硅酸乙酯的乙醇溶液按照體積比為2:1混合，得到多巴胺-正硅酸乙酯復(fù)合涂層溶液；

步驟2，將濕法成形得到的對位芳綸紙浸于多巴胺-正硅酸乙酯復(fù)合涂層溶液中于室溫下處理24h，然后用去離子水和乙醇反復(fù)清洗、在真空干燥箱中50℃下干燥9h，得到親水性對位芳綸紙基材料。

實(shí)施例2

步驟1，將濃度為1.0g/l的多巴胺溶液，采用三羥甲基氨基甲烷溶液調(diào)節(jié)ph值至10，然后與濃度為24g/l的正硅酸乙酯的乙醇溶液按照體積比為3:1混合，得到多巴胺-正硅酸乙酯復(fù)合涂層溶液；

步驟2，將濕法成形得到的對位芳綸紙浸于多巴胺-正硅酸乙酯復(fù)合涂層溶液中于室溫下處理36h，然后用去離子水和乙醇反復(fù)清洗、在真空干燥箱中40℃下干燥8h，得到親水性對位芳綸紙基材料。

實(shí)施例3

步驟1，將濃度為1.5g/l的多巴胺溶液，采用三羥甲基氨基甲烷溶液調(diào)節(jié)ph值至8，然后與濃度為30g/l的正硅酸乙酯的乙醇溶液按照體積比為4:1混合，得到多巴胺-正硅酸乙酯復(fù)合涂層溶液；

步驟2，將濕法成形得到的對位芳綸紙浸于多巴胺-正硅酸乙酯復(fù)合涂層溶液中于室溫下處理30h，然后用去離子水和乙醇反復(fù)清洗、在真空干燥箱中60℃下干燥10h，得到親水性對位芳綸紙基材料。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種親水性對位芳綸紙基材料的制備方法，將濕法成形得到的對位芳綸紙浸于多巴胺?正硅酸乙酯復(fù)合涂層溶液中進(jìn)行處理，然后用去離子水和乙醇反復(fù)清洗、真空干燥，得到親水性對位芳綸紙基材料。本發(fā)明采用復(fù)合涂層法，將濕法成形得到的對位芳綸紙浸漬于多巴胺?正硅酸乙酯復(fù)合涂層溶液中，多巴胺會(huì)在溶解氧的條件下發(fā)生自聚合形成聚多巴胺，而聚多巴胺會(huì)在紙頁表面形成一層膜，這種膜表面含有大量的活性基團(tuán)，為紙頁表面二次功能化提供良好的平臺(tái)，之后再引入正硅酸乙酯，不僅改善了對位芳綸紙表面惰性的問題，而且顯著提高了紙頁的親水性能，拓寬了對位芳綸紙?jiān)趶?fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用，整個(gè)處理過程操作簡單、無毒、可控。

技術(shù)研發(fā)人員：陸趙情;司聯(lián)蒙;張美云;花莉;謝璠;趙永生;楊斌;宋順喜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.25
技術(shù)公布日：2017.08.18