薩日娜，王文才，王 磊，宋 季，田 明

（1.無錫寶通科技股份有限公司，江蘇 無錫 214112；2.北京化工大學(xué) 先進(jìn)彈性體材料研究中心，北京 100029）

對位芳綸（PPTA）纖維具有超高強度、高模量、耐高溫以及穩(wěn)定性好等特點，是理想的橡膠骨架材料[1-2]。PPTA纖維不僅能夠為傳統(tǒng)的橡膠制品注入耐高溫、阻燃、抗沖擊、耐壓等性能，同時還能達(dá)到輕量化和節(jié)能的效果。雖然PPTA纖維有著優(yōu)良的綜合性能，但也存在界面粘合性能差、壓縮模量小、抗壓強度低等缺點，這是由于PPTA纖維剛性直鏈分子間作用力較小、結(jié)晶度高、缺乏化學(xué)活性官能團。因此，對PPTA纖維的表面進(jìn)行改性處理，提高PPTA纖維與橡膠界面粘合性能是十分必要的。

傳統(tǒng)的纖維表面改性手段分為化學(xué)和物理方法[3-4]?；瘜W(xué)改性是通過強氧化、氯化、表面接枝等化學(xué)反應(yīng)對纖維進(jìn)行表面改性，即在纖維表面引入活性基團，通過化學(xué)鍵合或極性作用提高纖維與基體間的界面粘合力。化學(xué)改性方法具有成本高、反應(yīng)條件苛刻、設(shè)備要求高以及毒性大等缺陷。

等離子體、電子束、超聲波、輻射等處理是常用的物理改性方法。通過物理改性可對纖維表面進(jìn)行刻蝕，并在纖維表面引入羥基、羰基等活性基團或活性中心，以進(jìn)一步引發(fā)接枝反應(yīng)，改善纖維表面的物理和化學(xué)狀態(tài)，提高纖維與基體間的界面粘合力。物理改性在材料表面易形成非共價鍵的作用力，這種作用力具有一定的不穩(wěn)定性和時效性，同時易造成材料性能的損失。

間苯二酚-甲醛-膠乳（RFL）浸漬液是目前應(yīng)用于纖維材料的主要浸漬液，可在纖維與橡膠間形成過渡層膠膜，對纖維與橡膠起到粘合作用。傳統(tǒng)的纖維材料如棉纖維、人造絲、尼龍纖維以及聚酰胺纖維等都存在形成氫鍵的基團，通過RFL浸漬液浸漬后，可與橡膠良好粘合。然而，新型的高性能纖維材料，如聚酯纖維和芳綸纖維等，雖有高強度、高模量等優(yōu)異性能，但表面活性較低，無法直接采用RFL浸漬液處理，因而也阻礙了這些高性能纖維材料在橡膠行業(yè)中的應(yīng)用[5]。為了改善聚酯纖維和芳綸纖維等與橡膠的粘合，一般采用二浴法浸漬處理，也可采用改性的RFL浸漬液進(jìn)行一浴法處理，但均涉及到異氰酸酯類物質(zhì)。這類物質(zhì)毒性較大，且在高溫下對纖維強度影響較大。

蚌類生物的膠蛋白能穩(wěn)定地粘附在各種有機和無機基體表面，研究發(fā)現(xiàn)，膠蛋白含有較高濃度的鄰苯二酚和氨基功能團。多巴胺是一種鄰苯二酚胺，其結(jié)構(gòu)與蚌類生物的膠蛋白類似，在堿性環(huán)境下可氧化而自聚合形成交聯(lián)聚合物，聚多巴胺（PDA）幾乎與所有基體都有很好的粘附力，同時PDA還可以進(jìn)行各種二級反應(yīng)，如金屬化和自組裝[6-7]。

本工作采用多巴胺沉積和二次功能化處理等新方法，結(jié)合傳統(tǒng)的RFL浸漬液浸漬處理來對PPTA纖維表面改性。多巴胺仿生修飾和二次功能化處理的改性方法可提高PPTA纖維老化后和高溫下的粘合性能，滿足PPTA纖維/橡膠復(fù)合材料在高溫及長時間老化條件下的應(yīng)用需求。

1 實驗

1.1 主要原材料

PPTA纖維，牌號3000D，煙臺泰和新材料股份有限公司產(chǎn)品；多巴胺和乙二醇二縮水甘油醚（EGDE），美國Sigma-Aldrich公司產(chǎn)品；三羥甲基氨基甲烷（Tris），美國Alfa Aesar公司產(chǎn)品；鹽酸和偶聯(lián)劑KH570（γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷），北京化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備和儀器

Φ160 mm×320 mm兩輥開煉機，廣東湛江橡塑機械制造廠產(chǎn)品；XSM-1/10-120型密煉機，上?？苿?chuàng)橡塑機械設(shè)備有限公司產(chǎn)品；TENSOR27型傅里葉變換紅外光譜（FTIR）儀，德國Bruker Optik有限公司產(chǎn)品；ESCALAB 250型X射線光電子能譜（XPS）儀，美國Thermo Electron公司產(chǎn)品；S-4700型掃描電子顯微鏡（SEM），日本日立公司產(chǎn)品；STARe system型熱重分析（TG）儀，瑞士梅特勒-托利多公司產(chǎn)品；微控電子萬能試驗機，深圳市瑞格爾儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 PPTA纖維的多巴胺仿生修飾及二次功能化處理

PPTA纖維用丙酮進(jìn)行3次超聲清洗，每次時間為45 min。配置濃度為2 g·L-1的多巴胺鹽酸鹽溶液，用Tris進(jìn)行緩釋，至溶液pH值達(dá)到8.5。將PPTA纖維放入多巴胺溶液中進(jìn)行室溫下的磁力攪拌。在PPTA纖維進(jìn)行4 h的PDA沉積后，加入二次功能化處理偶聯(lián)劑KH570和EGDE進(jìn)行纖維的接枝反應(yīng)。反應(yīng)后的纖維取出，再用去離子水清洗，烘干。

1.4 RFL浸漬液浸漬處理

將改性前后的纖維在RFL浸漬液中浸漬2 min，取出纖維后放入烘箱高溫烘干。

1.5 纖維/橡膠復(fù)合材料的制備

在密煉機中進(jìn)行膠料混煉?；鞜捦瓿珊?，在開煉機上出5 mm厚的膠片。單纖維抽出試樣參照ISO 4647—2010《硫化橡膠與紡織竄線靜態(tài)粘合強度的測定 H-抽出試驗》制得：將混煉膠裁剪成與抽出試驗?zāi)＞吣Ｇ幌嗥ヅ涞臈l形，并裝入模腔內(nèi)，將纖維嵌入膠條，再放置一膠層。合上模具并將其放入平板硫化機進(jìn)行硫化。

1.6 測試分析

1.6.1 FTIR分析

采用FTIR儀測試ATR-FTIR譜。

1.6.2 XPS分析

采用帶有鋁X射線光源的ESCALAB 250型XPS儀（1 486.6 eV光子）測試XPS譜。聚酰胺薄膜用雙面膠粘附在試樣臺上，所有鍵能以284.6 eV的C 1s鍵為參考，高斯峰的半峰寬對所有組分相同。

1.6.3 SEM分析

采用SEM觀察纖維的表面形貌。

1.6.4 TG分析

采用TG儀測試TG曲線。溫度范圍 30～800°C，升溫速率 10°C·min-1，氮氣氣氛。

1.6.5 抽出試驗

采用微控電子萬能試驗機測試?yán)w維/橡膠復(fù)合材料的粘合強度，拉伸速率為100 mm·min-1。

2 結(jié)果與討論

2.1 PPTA纖維的多巴胺仿生修飾及偶聯(lián)劑KH570二次功能化處理

偶聯(lián)劑KH570是一種含有雙鍵官能團的常用硅烷偶聯(lián)劑。由于其一端存在雙鍵官能團，可參與硫化反應(yīng)，因而常用于改善炭黑、白炭黑、粘土等填料在橡膠中的分散性。用偶聯(lián)劑KH570與多巴胺仿生修飾層進(jìn)行接枝反應(yīng)，主要是通過偶聯(lián)劑KH570水解后產(chǎn)生的硅羥基與PDA表面的亞氨基和氨基產(chǎn)生縮合反應(yīng)，將C=C接枝到纖維表面。

以下對多巴胺仿生修飾及二次功能化處理體系中偶聯(lián)劑KH570質(zhì)量分?jǐn)?shù)、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度進(jìn)行探討。經(jīng)過PDA沉積和偶聯(lián)劑二次功能化處理的PPTA纖維記為（PDA+KH570）-PPTA纖維。偶聯(lián)劑KH570質(zhì)量分?jǐn)?shù)對接枝效果的影響如圖1所示（反應(yīng)時間 8 h，反應(yīng)溫度 60 ℃）。

圖1 未改性PPTA及不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)偶聯(lián)劑KH570制備的（PDA+KH570）-PPTA纖維的ATR-FTIR譜

從圖1可以看出，未改性纖維的ATR-FTIR譜呈現(xiàn)了PPTA纖維的4個特征峰：3 325 cm-1處的N—H吸收峰、1 642 cm-1處的O—C=O吸收峰、1 543和1 319 cm-1處N—H與C—N的共同作用吸收峰。以未改性纖維在1 642 cm-1處O—C=O的特征峰為內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)峰。經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，PPTA纖維經(jīng)過多巴胺沉積和偶聯(lián)劑KH570改性后，其譜線在2 947，1 718，1 167，1 016及940 cm-1處出現(xiàn)了新的峰，這些分別為甲基、羰基、硅氧烷基、硅氧基和C=C的特征峰，證明偶聯(lián)劑KH570成功接枝到多巴胺沉積的PPTA纖維表面，且引入了C=C，這些基團和C=C可參與PPTA纖維與橡膠的共硫化。

未改性PPTA及不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)偶聯(lián)劑KH570制備的（PDA+KH570）-PPTA纖維的TG曲線如圖2所示（反應(yīng)時間 8 h，反應(yīng)溫度 60 ℃）。

從圖2可以看出，PPTA纖維的分解溫度區(qū)間為520～600 ℃，PPTA纖維在這個區(qū)間的質(zhì)量損失率為52.85%。經(jīng)過PDA和偶聯(lián)劑KH570改性后，此區(qū)間內(nèi)質(zhì)量損失率減小，證明PPTA纖維表面引入了可在低溫區(qū)域分解的物質(zhì)。520～600 ℃區(qū)間內(nèi)改性PPTA纖維的質(zhì)量損失率隨著偶聯(lián)劑KH570質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而減小，偶聯(lián)劑KH570質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.08時，520～600 ℃區(qū)間內(nèi)的質(zhì)量損失率僅為23.20%，此時改性PPTA纖維中PPTA組分的含量最少，偶聯(lián)劑KH570的接枝率最高。

圖2 未改性PPTA及不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)偶聯(lián)劑KH570制備的（PDA+KH570）-PPTA纖維的TG曲線

未改性PPTA及不同反應(yīng)時間下制備的（PDA+KH570）-PPTA纖維的XPS譜如圖3所示（偶聯(lián)劑KH570質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.08，反應(yīng)溫度 60 ℃）。

圖3 未改性PPTA及不同反應(yīng)時間下制備的（PDA+KH570）-PPTA纖維的XPS譜

從圖3可以看出：未改性PPTA纖維的XPS譜呈現(xiàn)了C 1s，N 1s和O 1s三個主要元素，經(jīng)計算，未改性PPTA纖維C，N和O元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.807 9，0.023 2和0.168 9；（PDA+KH570）-PPTA纖維的XPS譜新增了Si 2p的峰，C 1s的峰明顯降低，而N 1s峰消失，證明在PPTA纖維表面覆蓋了一層O和Si含量高的偶聯(lián)劑KH570接枝物。

未改性PPTA及（PDA+KH570）-PPTA纖維的Si/C及O/C物質(zhì)的量比隨著反應(yīng)時間的變化如圖4所示（偶聯(lián)劑KH570質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.08，反應(yīng)溫度60 ℃）。

圖4 未改性PPTA及不同反應(yīng)時間下制備的（PDA+KH570）-PPTA纖維的表面元素含量曲線

PPTA纖維的Si/C和O/C物質(zhì)的量比分別為0和0.209。從圖4可以看出：（PDA+KH570）-PPTA纖維表面的Si/C和O/C物質(zhì)的量比均隨著反應(yīng)時間的延長而增大；在反應(yīng)時間為8 h，（PDA+KH570）-PPTA纖維表面的Si/C和O/C物質(zhì)的量比達(dá)到了0.137和0.394。這是由于偶聯(lián)劑KH570上硅氧基和酯基的引入導(dǎo)致的，且反應(yīng)時間的延長有效提高了接枝率。

不同反應(yīng)時間下制備的（PDA+KH570）-PPTA纖維的XPS C 1s分峰曲線如圖5所示（偶聯(lián)劑KH570質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.08，反應(yīng)溫度 60 ℃）。

圖5 不同反應(yīng)時間下制備的（PDA+KH570）-PPTA纖維的XPS C 1s分峰曲線

從圖5可以看出，經(jīng)過偶聯(lián)劑KH570二次功能化處理后，PPTA纖維表面的N 1s峰和C 1s擬合曲線的C—N峰消失，證明在PPTA-PDA纖維的表面已覆蓋了一層偶聯(lián)劑KH570，且其厚度大于XPS探針的可探測深度7 nm。隨著反應(yīng)時間的延長，C—Si峰和C—O峰的含量逐步增大，證明隨著反應(yīng)時間的延長，偶聯(lián)劑KH570單體與PDA充分反應(yīng)，更多的共聚物沉積到了PPTA表面。

未改性PPTA及不同反應(yīng)溫度下制備的（PDA+KH570）-PPTA纖維的ATR-FTIR譜如圖6所示（偶聯(lián)劑KH570質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.08，反應(yīng)溫度 60 ℃）。

從圖6可以看出，未改性PPTA纖維ATR-FTIR呈現(xiàn)了對位芳綸纖維的4個特征峰。以1 642 cm-1處O—C=O的特征峰為內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)峰，經(jīng)對比得出（PDA+KH570）-PPTA纖維的譜線出現(xiàn)了甲基、酯基、硅氧烷基、硅氧基和C=C的特征峰，當(dāng)反應(yīng)溫度在40 ℃以上時，各個特征峰都十分明顯。

圖6 未改性PPTA及不同反應(yīng)溫度下制備的（PDA+KH570）-PPTA纖維的ATR-FTIR譜

未改性PPTA及不同反應(yīng)溫度下制備的（PDA+KH570）-PPTA纖維的TG曲線如圖7所示（偶聯(lián)劑KH570質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.08，反應(yīng)時間 8 h）。

圖7 未改性PPTA及不同反應(yīng)溫度下制備的（PDA+KH570）-PPTA纖維的TG曲線

從圖7可以看出，隨著反應(yīng)溫度的升高，520～600 ℃區(qū)間內(nèi)質(zhì)量損失率先減小后增大，反應(yīng)溫度為60 ℃的改性PPTA纖維在600 ℃時質(zhì)量損失率最低，僅為19.00%，而在100～520 ℃區(qū)間內(nèi)質(zhì)量損失率達(dá)到14.19%。這是由于升高反應(yīng)溫度，可加快多巴胺與偶聯(lián)劑KH570的縮聚反應(yīng)，快速形成帶有C=C的多巴胺單體，這些單體易于氧化自聚合反應(yīng)。而反應(yīng)溫度高于60 ℃時，偶聯(lián)劑KH570的自聚反應(yīng)加快，因此反應(yīng)溫度過高不利于偶聯(lián)劑KH570的接枝。

不同反應(yīng)條件下制備的（PDA+KH570）-PPTA纖維的SEM照片如圖8所示（偶聯(lián)劑KH570質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.08，反應(yīng)溫度 60 ℃）。

從圖8可以看出，經(jīng)過PDA沉積和偶聯(lián)劑KH570二次功能化處理后，PPTA纖維原本光滑的表面被覆蓋了一層粒狀接枝層，粒徑直徑為0.5～1.0 μm。在纖維改性過程中，偶聯(lián)劑KH570先與PDA及其衍生物反應(yīng)，形成帶有雙鍵官能團的PDA類物質(zhì)，再經(jīng)過氧化自聚合過程，沉積到PPTA纖維表面，這個接枝層致密且均勻。隨著偶聯(lián)劑KH570單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，PPTA纖維表面的接枝層越來越致密，厚度也越來越大，證明偶聯(lián)劑KH570質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，提高了偶聯(lián)劑KH570與PDA及其衍生物的反應(yīng)產(chǎn)物，從而提高接枝率。隨著反應(yīng)時間的延長，接枝層厚度也呈現(xiàn)增大趨勢。反應(yīng)溫度的升高使得PPTA纖維表面的接枝層更加稠密，接枝物由的粒狀變?yōu)閷訝钋医又颖砻孀兊霉饣?，反?yīng)溫度在60 ℃時達(dá)到了最佳的狀態(tài)。

圖8 不同反應(yīng)條件下制備的（PDA+KH570）-PPTA纖維的SEM照片

由此得出，PPTA纖維的偶聯(lián)劑KH570二次功能化處理的最佳反應(yīng)條件為偶聯(lián)劑KH570質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.08，反應(yīng)時間為8 h，反應(yīng)溫度為60 ℃。

PPTA纖維由于其表面光滑，苯環(huán)位阻及活性官能團匱乏，表面改性前與橡膠的抽出力僅為22.6 N。經(jīng)過PDA改性，由于引入了亞氨基和羥基，PPTA纖維表面極性增大，PDA-PPTA纖維的抽出力提高了14.2%。再通過偶聯(lián)劑KH570的二次功能化處理，成功引入了C=C，因而（PDA+KH570）-PPTA纖維的抽出力值達(dá)到32.6 N，比未改性PPTA纖維提高了44.2%。這是由于在橡膠的硫化過程中（PDA+KH570）-PPTA纖維表面的C=C與橡膠中的C=C共交聯(lián)，從而提高了纖維與橡膠的粘合。為了進(jìn)一步提高粘合性能，對（PDA+KH570）-PPTA纖維進(jìn)行RFL浸漬液浸漬處理，改性纖維的抽出力值達(dá)到了41.5 N，比未改性PPTA纖維提高了83.6%。

2.2 PPTA纖維的多巴胺仿生修飾及EGDE的二次功能化處理

未改性PPTA，PDA-PPTA和（PDA+EGDE）-PPTA纖維的ATR-FTIR光譜如圖9所示（偶聯(lián)劑KH570質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.08，反應(yīng)溫度 60 ℃，反應(yīng)時間 8 h）。

圖9 未改性PPTA及PDA-PPTA和（PDA+EGDE）-PPTA纖維的ATR-FTIR譜

從圖9可以看出，以1 642 cm-1處O—C=O的特征峰為內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)峰，PDA-PPTA纖維的譜線中3 400 cm-1處的N—H吸收峰及1 610 cm-1處C=C吸收峰增強，是由于PDA中豐富的—NH和—OH官能團以及吲哚結(jié)構(gòu)所致。在EGDE二次功能化后，（PDA+EGDE）-PPTA纖維的譜線中出現(xiàn)了2 910 cm-1處亞甲基的吸收峰，1 250，950和820 cm-1處環(huán)氧的吸收峰有了顯著增大，證明EGDE成功接枝到了PPTA纖維表面，并引入了可進(jìn)一步反應(yīng)的環(huán)氧官能團。

未改性PPTA，PDA-PPTA和（PDA+EGDE）-PPTA纖維的SEM照片如圖10所示。

從圖10（a）看出，未改性PPTA纖維表面光滑。經(jīng)過在多巴胺水溶液中反應(yīng)后表面沉積了一層PDA，PDA呈粒狀，粒徑范圍為1～2 μm，如圖10（b）所示。從圖10（c）看到，經(jīng)過EGDE二次功能化處理后，PPTA纖維的表面覆蓋了一層新的成分，外觀上與PDA的粒子有極大區(qū)別，厚厚的接枝層覆蓋了PDA顆粒間的縫隙，同時使得PPTA纖維的直徑有所增大。

圖10 PPTA及PDA-PPTA和（PDA+EGDE）-PPTA纖維的SEM照片

在纖維的工業(yè)化應(yīng)用中，常用二浴法對聚酯纖維和芳綸纖維進(jìn)行浸漬處理。所謂二浴法是首先用異氰酸酯（NCO）預(yù)浸液進(jìn)行第一次的活化處理，再用RFL浸漬液進(jìn)行第二次浸漬。將PDA沉積和EGDE二次功能化改性效果與二浴法進(jìn)行對比，并用室溫、高溫、老化等狀態(tài)下的復(fù)合材料粘合性能進(jìn)行驗證。

不同方法改性的PPTA纖維/橡膠復(fù)合材料在老化前和不同條件老化后纖維抽出力的變化情況如圖11所示。將異氰酸酯/二浴浸漬的纖維標(biāo)記為NCO-RFL-PPTA纖維，相應(yīng)的將經(jīng)過PDA沉積、EGDE二次功能化處理和RFL浸漬液浸漬處理的纖維記為（PDA+EGDE）-RFL-PPTA纖維。

從圖11可看出，（PDA+EGDE）-RFL-PPTA纖維在老化前后的抽出力值均高于NCO-RFLPPTA纖維，這表明PDA沉積和EGDE二次功能化處理的效果已經(jīng)優(yōu)于傳統(tǒng)二浴法的效果。（PDA+EGDE）-RFL-PPTA纖維和NCO-RFL-PPTA纖維老化后抽出力值都隨著老化溫度的升高而呈下降趨勢。

圖11 （PDA+EGDE）-RFL-PPTA和NCO-RFL-PPTA纖維的老化前后抽出力

不同方法改性的PPTA纖維/橡膠復(fù)合材料在不同老化條件下抽出界面的SEM照片見圖12。

從圖12可以看出，老化前（PDA+EGDE）-RFL-PPTA與NCO-RFL-PPTA纖維的表面附膠量相近，抽出界面的表面粗糙度大，且界面破壞出現(xiàn)在橡膠的界面。

圖12 （PDA+EGDE）-RFL-PPTA和NCO-RFL-PPTA纖維老化前后抽出界面的SEM照片

在90 ℃×72 h老 化 后，（PDA+EGDE）-RFL-PPTA纖維的破損界面仍附有大量橡膠，且呈現(xiàn)鋸齒狀，證明界面的損壞歸根于橡膠的內(nèi)聚能破壞。而NCO-RFL-PPTA纖維的表面附膠量極少，纖維裸露在外，證明界面的損壞出現(xiàn)在纖維和異氰酸酯的界面。

在120 ℃×72 h老化和150 ℃×72 h老化后，（PDA+EGDE）-RFL-PPTA和NCO-RFL-PPTA纖維的表面覆蓋了厚厚的橡膠層，這是由于橡膠層是天然橡膠/丁苯橡膠并用體系，無法承受120 ℃以上的高溫老化，橡膠層先于界面粘合層老化，造成抽出破壞出現(xiàn)在橡膠層。但從兩種纖維的縱向?qū)Ρ葋砜?，（PDA+EGDE）-RFL-PPTA纖維表面的橡膠破損面更趨于鋸齒狀，證明界面的粘合性能更優(yōu)，抽出力值更高，這個結(jié)果與試驗測得的數(shù)據(jù)結(jié)果吻合。

不同方法改性的PPTA纖維/橡膠復(fù)合材料在不同的溫度下纖維抽出力的變化情況如圖13所示。

從圖13可以看出，（PDA+EGDE）-RFL-PPTA纖維在不同溫度下的抽出力均高于NCO-RFLPPTA纖維，這表明PDA沉積和EGDE二次功能化處理的纖維高溫粘合性能高于傳統(tǒng)二浴法的效果，可滿足PPTA纖維/橡膠復(fù)合材料在高溫環(huán)境下的應(yīng)用。（PDA+EGDE）-RFL-PPTA和NCORFL-PPTA纖維高溫抽出力值的保持率都隨著溫度的升高而下降，NCO-RFL-PPTA纖維在90和120 ℃的高溫抽出力保持率較高，這是由于異氰酸酯預(yù)浸液在90～120 ℃下進(jìn)一步反應(yīng)，提供更多化學(xué)鍵的結(jié)果。但在175 ℃高溫抽出試驗中，（PDA+EGDE）-RFL-PPTA和NCO-RFL-PPTA纖維的高溫抽出力保持率分別為83.7%和74.6%，這是由于175 ℃下異氰酸酯已開始分解，不能再為保證高溫粘合性能做出貢獻(xiàn)，然而（PDA+EGDE）-PPTA纖維表面的三維網(wǎng)狀環(huán)氧結(jié)構(gòu)與RFL形成的網(wǎng)狀化學(xué)結(jié)合，在175 ℃高溫下仍能保持良好的結(jié)構(gòu)，因而保證了高溫下優(yōu)異的粘合性能。

圖13 （PDA+EGDE）-RFL-PPTA和NCO-RFL-PPTA纖維的高溫抽出力

3 結(jié)論

本工作提出采用多巴胺仿生修飾、二次功能化處理、RFL浸漬液浸漬處理三步法對PPTA纖維進(jìn)行表面改性的新方法。通過FTIR，XPS和SEM分析結(jié)果得出改性PPTA芳綸纖維的表面成功地沉積了PDA層，二次功能化處理的接枝層厚度可由反應(yīng)時間控制。通過抽出試驗證明，三步法表面預(yù)處理的PPTA纖維與橡膠的粘合性能較傳統(tǒng)二浴法處理的PPTA纖維大幅度提高，拓展了芳綸纖維在橡膠工業(yè)中的應(yīng)用。