一种利用等离子接枝技术提高LCP纺丝纤维吸湿性能的方法与流程

本发明属于lcp纺丝纤维加工，具体涉及一种利用等离子接枝技术提高lcp纺丝纤维吸湿性能的方法。

背景技术：

1、液晶聚芳酯（lcp）纤维是由热致液晶聚芳酯经熔融纺丝制备的高性能有机纤维，其分子链由刚性芳香环结构单元经酯键连接而成，熔融态呈现液晶有序性，经纺丝冷却后分子链保持高度取向，赋予纤维高强度、高模量、优异的耐热性、阻燃性、耐化学腐蚀性、低蠕变性和尺寸稳定性等特点。与芳纶等同类高性能纤维相比，lcp纤维还具有突出的抗弯曲疲劳性和耐摩擦性。基于上述性能，lcp纤维已广泛应用于航空航天结构材料、纤维增强树脂基复合材料、缆绳、安全防护材料、土工材料等领域。

2、lcp纤维的分子结构规整、结晶度高、表面缺乏极性基团，因而表现出极低的吸湿性。在20℃、65%相对湿度条件下，lcp纤维的平衡回潮率远低于芳纶等常规高性能纤维。低吸湿性在结构应用场景下有利于保持尺寸稳定和湿态强度，但在纺织品应用场景中却带来明显限制：如lcp纤维几乎不吸汗、不透湿，贴身穿着时闷热、易积聚静电，热湿舒适性差；纤维表面惰性、极性低，染料和助剂难以吸附渗透，染色、印花困难，难以满足服用织物的外观和功能要求；纤维与亲水性基体、整理剂之间的界面浸润性差，制约了吸湿排汗、抗菌、防臭等亲水功能整理的实施。上述问题限制了lcp纤维向功能化纺织领域的拓展。

3、为改善疏水性合成纤维的吸湿性能，现有技术通常采用以下方法：在聚合阶段共聚或共混引入含亲水基团的组分，但该方式容易破坏lcp纤维的液晶有序结构和高度取向性，导致纤维力学性能和耐热性能下降，且工艺复杂、成本较高；采用亲水整理剂对纤维表面进行涂覆处理，但涂层与纤维表面结合力弱，耐久性差，经多次洗涤后亲水效果显著衰减；采用化学试剂对纤维表面进行接枝改性，但湿法化学接枝通常涉及有机溶剂，环境污染大，且可能损伤纤维本体性能。此外，等离子体处理作为一种干式、环保的表面改性手段，已被用于提高多种聚合物纤维的表面极性和润湿性，也有研究将其应用于lcp纤维以改善其与树脂基体的界面结合性能。然而，单纯等离子体活化所引入的极性基团在放置过程中易发生疏水回复现象，亲水效果随时间显著衰减，难以满足持久吸湿的要求；同时，现有针对lcp纤维的等离子体处理研究主要面向复合材料界面粘结，鲜有以提高lcp纤维吸湿性能为目标并兼顾改性持久性的方案。

4、因此，如何在基本不损伤lcp纤维高强度、高模量、耐热性等本体性能的前提下，实现吸湿性能的持久、可控提升，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中lcp纤维吸湿性极低、现有表面改性手段难以在保持纤维本体性能的同时实现持久吸湿提升的问题，本发明提供了一种利用等离子接枝技术提高lcp纺丝纤维吸湿性能的方法，通过等离子体处理和氨基酸接枝改性，提高lcp纺丝纤维吸湿性和舒适性，且不产生疏水回复，不损伤lcp纤维本体性能，提高其在纺织领域的应用价值。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、本发明中，提供了一种利用等离子接枝技术提高lcp纺丝纤维吸湿性能的方法，包括以下步骤：

4、（1）将lcp树脂置于纺丝设备中，经熔融、挤出、牵伸后得到初生纤维，初生纤维进行热处理，得lcp纺丝纤维；

5、（2）采用等离子体技术轰击lcp纺丝纤维表面，获得表面活性lcp纺丝纤维；

6、（3）将表面活性lcp纺丝纤维浸泡于戊二醛水溶液中，浸泡后用水冲洗去除残留的戊二醛；

7、（4）步骤（3）处理后的lcp纺丝纤维浸泡于氨基酸溶液中进行氨基酸接枝，获得高吸湿性能的lcp纺丝纤维。

8、进一步地，步骤（1）中熔融温度为280~350℃，牵伸速度为600~1200m/min。

9、进一步地，步骤（1）中热处理条件为260~310℃处理12~36h。

10、进一步地，步骤（2）中等离子体技术的处理条件为：放电功率为50~120w，压力为10~100pa，气氛为为氮气和氨气的混合气，时间为30~60s。

11、进一步地，所述的放电功率为60~80w，压力为50~80pa，氮气和氨气的体积比为2~5:1。

12、进一步地，步骤（3）中所述的戊二醛水溶液的质量浓度为30~40%，浸泡时间为40~120min，浸泡温度为30~50℃。

13、进一步地，步骤（4）中所述的氨基酸为赖氨酸、丝氨酸、谷氨酸中的一种以上；所述的氨基酸溶液的质量浓度为5~15%。

14、进一步地，步骤（4）中所述的氨基酸为谷氨酸；所述的氨基酸的质量浓度为8~10%。

15、进一步地，步骤（4）中浸泡温度为50~80℃，浸泡时间为2~4h。

16、相对于现有技术，本发明取得的有益效果为：

17、（1）提高吸湿性：等离子体活化后的lcp纺丝纤维表面，经交联剂共价接枝了含氨基、羧基和/或羟基等极性侧链的亲水性氨基酸，纤维表面形成富含极性基团的亲水接枝层，有利于提高纤维的回潮率、与润湿性，从而克服lcp纺丝纤维吸水性差的固有缺陷；另外，由于接枝的氨基酸分子链短而柔顺，可在纤维表面形成低摩擦系数的柔性润滑层，有利于降低纤维间摩擦、改善表面手感，缓解lcp纺丝纤维手感偏硬的问题。

18、（2）抑制疏水回复：于氨基酸通过交联剂以共价键形式固定于lcp纺丝纤维表面（区别于物理涂覆，也区别于仅靠等离子体活化引入的极性基团），有利于抑制放置及水洗过程中的疏水回复，改善改性效果的时效性与耐水洗性，解决了等离子体处理改性时效性差、处理后样品难以长时间存放的问题。

19、（3）不损伤lcp纤维本体性能：等离子体活化与表面接枝均仅作用于纤维表面纳米级深度，不破坏纤维本体结构，有利于保持lcp纺丝纤维高强度、高模量、耐热、耐化学等固有优异性能，原有性能不产生削减；通过过改性提升吸湿性，能让lcp纤维从单一的高性能工业材料，拓展到高附加值的民用纺织、医用领域，提高产品溢价空间，弥补了lcp纤维在舒适性方面的短板，提高产品竞争力。

1.一种利用等离子接枝技术提高lcp纺丝纤维吸湿性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用等离子接枝技术提高lcp纺丝纤维吸湿性能的方法，其特征在于，步骤（1）中熔融温度为280~350℃，牵伸速度为600~1200m/min。

3.根据权利要求1所述的利用等离子接枝技术提高lcp纺丝纤维吸湿性能的方法，其特征在于，步骤（1）中热处理条件为260~310℃处理12~36h。

4.根据权利要求1所述的利用等离子接枝技术提高lcp纺丝纤维吸湿性能的方法，其特征在于，步骤（2）中等离子技术的处理条件为：放电功率为50~120w，压力为10~100pa，气氛为为氮气和氨气的混合气，时间为30~60s。

5.根据权利要求4所述的利用等离子接枝技术提高lcp纺丝纤维吸湿性能的方法，其特征在于，所述的放电功率为60~80w，压力为50~80pa，氮气和氨气的体积比为2~5:1。

6.根据权利要求1所述的利用等离子接枝技术提高lcp纺丝纤维吸湿性能的方法，其特征在于，步骤（3）中所述的戊二醛水溶液的质量浓度为30~40%，浸泡时间为40~120min，浸泡温度为30~50℃。

7.根据权利要求1所述的利用等离子接枝技术提高lcp纺丝纤维吸湿性能的方法，其特征在于，步骤（4）中所述的氨基酸为赖氨酸、丝氨酸、谷氨酸中的一种以上；所述的氨基酸溶液的质量浓度为5~15%。

8.根据权利要求7所述的利用等离子接枝技术提高lcp纺丝纤维吸湿性能的方法，其特征在于，步骤（4）中所述的氨基酸为谷氨酸；所述的氨基酸的质量浓度为8~10%。

9.根据权利要求1所述的利用等离子接枝技术提高lcp纺丝纤维吸湿性能的方法，其特征在于，步骤（4）中浸泡温度为50~80℃，浸泡时间为2~4h。