一种改性芳纶纤维及其加工工艺

摘要

本发明公开了一种改性芳纶纤维及其加工工艺，该改性芳纶纤维包括以下原料：芳纶纤维、硫酸溶液、碳酸氢钠溶液、二氯甲烷、二氯亚砜、MgCl2乙醇溶液、多巴胺水溶液、缓冲溶液、无水乙醇和去离子水；该改性芳纶纤维的加工工艺为：芳纶纤维的清洗；芳纶纤维的预处理；芳纶纤维的酰氯化；芳纶纤维的MgCl2乙醇溶液处理；芳纶纤维的多巴胺水溶液处理；本发明所制得的改性芳纶纤维的界面性能得到改善，界面结合力得到提高；整个改性芳纶纤维的制备过程中，绿色、环保，工艺简单，已操作，适宜工业化生产。

权利要求

1.一种改性芳纶纤维，其特征在于，该改性芳纶纤维包括以下重量份数的原料：芳纶纤维10-20份、硫酸溶液20-30份、碳酸氢钠溶液20-30份、二氯甲烷10-20份、二氯亚砜10-20份、无水乙醇30-50份和去离子水30-50份；

该改性芳纶纤维还包括以下重量份数的原料：MgCl2乙醇溶液20-30份、多巴胺水溶液

20-30份和缓冲溶液10-20份。

2.根据权利要求1所述的一种改性芳纶纤维，其特征在于：所述缓冲溶液为磷酸二氢钾-硼砂缓冲液、磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲液、磷酸二氢钾-氢氧化钠缓冲液、硼酸-氯化钾-氢氧化钠缓冲液或氯化铵-氨水缓冲液中的任意一种。

3.一种如权利要求1所述的改性芳纶纤维的加工工艺，其特征在于，该改性芳纶纤维的加工工艺包括以下步骤：(1)芳纶纤维的清洗；

(2)芳纶纤维的预处理；

(3)芳纶纤维的酰氯化；

(4)芳纶纤维的MgCl2乙醇溶液处理；

(5)芳纶纤维的多巴胺水溶液处理。

4.根据权利要求3所述的一种改性芳纶纤维的加工工艺，其特征在于，该改性芳纶纤维的加工工艺包括以下步骤：(1)芳纶纤维的清洗：称取芳纶纤维，置于无水乙醇中，超声清洗，然后再置于去离子水中超声清洗，置于真空干燥箱中干燥；

(2)芳纶纤维的预处理：将步骤(1)所得的芳纶纤维浸泡在硫酸溶液中，取出后立即用去离子水冲洗，然后放入碳酸氢钠溶液中浸泡，取出后再用去离子水冲洗，置于真空干燥箱中干燥；

(3)芳纶纤维的酰氯化：将步骤(2)所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中依次加入二氯甲烷和二氯亚砜，回流反应，反应结束后，抽滤，再用二氯甲烷搅拌清洗，置于真空干燥箱中干燥；

(4)芳纶纤维的MgCl2乙醇溶液处理：将步骤(3)所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中加入MgCl2乙醇溶液，回流反应，反应结束后，抽滤，用去离子水冲洗，放入真空干燥箱中干燥；

(5)芳纶纤维的多巴胺水溶液处理：将步骤(4)所得的芳纶纤维置于缓冲溶液中，然后再向其中加入多巴胺水溶液，在室温下放置，取出后用去离子水冲洗，置于真空干燥箱中干燥，得到改性芳纶纤维。

5.根据权利要求4所述的一种改性芳纶纤维的加工工艺，其特征在于，该改性芳纶纤维的加工工艺包括以下步骤：(1)芳纶纤维的清洗：称取芳纶纤维，置于无水乙醇中，超声清洗1-3h，然后再置于去离子水中超声清洗1-2h，置于60-100℃的真空干燥箱中干燥3-5h；

(2)芳纶纤维的预处理：将步骤(1)所得的芳纶纤维浸泡在硫酸溶液中1-12h，取出后立即用去离子水冲洗10-30min，然后放入碳酸氢钠溶液中浸泡3-8min，取出后再用去离子水冲洗10-20min，置于60-80℃的真空干燥箱中干燥3-5h；

(3)芳纶纤维的酰氯化：将步骤(2)所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中依次加入二氯甲烷和二氯亚砜，在60-80℃下回流反应5-8h，反应结束后，抽滤，再用二氯甲烷搅拌清洗2-4次，置于60-80℃的真空干燥箱中干燥3-8h；

(4)芳纶纤维的MgCl2乙醇溶液处理：将步骤(3)所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中加入MgCl2乙醇溶液，在70-80℃下回流反应3-6h，反应结束后，抽滤，用去离子水冲洗20-30min，放入60-80℃的真空干燥箱中干燥5-8h；

(5)芳纶纤维的多巴胺水溶液处理：将步骤(4)所得的芳纶纤维置于缓冲溶液中，然后再向其中加入多巴胺水溶液，在室温下放置18-24h，取出后用去离子水冲洗20-30min，置于

60-80℃的真空干燥箱中干燥5-10h，得到改性芳纶纤维。

6.根据权利要求5所述的一种改性芳纶纤维的加工工艺，其特征在于：所述步骤(2)中硫酸溶液的温度为30-80℃、质量分数为20-80％，所述碳酸氢钠溶液的质量浓度为4-10g/L。

7.根据权利要求6所述的一种改性芳纶纤维的加工工艺，其特征在于：所述步骤(4)中MgCl2乙醇溶液的质量分数为3-8％。

8.根据权利要求7所述的一种改性芳纶纤维的加工工艺，其特征在于：所述步骤(5)中多巴胺水溶液的质量浓度为1-5g/L。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的一种改性芳纶纤维的加工工艺，其特征在于：所述步骤(5)中缓冲溶液的pH值为8-9。

说明书

一种改性芳纶纤维及其加工工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及芳纶纤维材料技术领域，具体是一种改性芳纶纤维及其加工工艺。

背景技术

[0002] 芳纶纤维是芳香族聚酰胺纤维的统称，根据化学结构的不同，芳纶纤维可分为同位芳纶纤维（MPIA）和对位芳纶纤维（PPTA），对位芳纶分子结构上的酰胺键与苯环形成π共轭效应，具有很高的内旋位能，分子链呈刚性伸直状，且存在很强的分子间氢键，这些结构特性赋予了芳纶纤维超高强度、高模量、优良的耐热性能和介电性能，在航空航天材料、体育用品、橡胶制品等领域有着广泛的应用，芳纶纤维是理想的橡胶骨架材料，芳纶纤维不仅能够为传统的橡胶制品注入耐高温、阻燃、抗冲击、耐压等性能，同时还能达到轻量化和节能的效果，虽然芳纶纤维有着优良的综合性能，但也存在界面粘合性能差，压缩模量小，抗压强度低等缺点，这是由于芳纶纤维刚性直链分子间作用力较小，结晶度高，缺乏化学活性官能团。因此，对芳纶纤维的表面进行改性处理，提高芳纶纤维与橡胶界面结合性能是十分必要的。

[0003] 传统的纤维表面改性手段分为化学和物理方法，化学改性是通过强氧化、氯化、表面接枝等化学反应对纤维进行表面改性，即在纤维表面引入活性基团，通过化学键合或极性作用提高纤维与基体间的界面结合力，化学改性法具有成本高、反应条件苛刻，设备要求高一级毒性大等缺陷。等离子体、电子束、超声波、辐射等处理是常用的物理改性法，通过物理改性可对纤维表面进行刻蚀，并在纤维表面引入羟基、羧基等活性基团或活性中心，以进一步引发接枝反应，改善纤维表面的物理和化学状态，提高纤维与基体间的界面结合力，物理改性在材料表面易形成非共价键的作用力，这种作用力具有一定的不稳定性和时效性，同时易造成材料性能的损失，因此，寻找一种有效改善芳纶纤维表面的方法，是芳纶纤维复合材料领域亟待解决的问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种改性芳纶纤维及其加工工艺，以解决现有技术中的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0006] 一种改性芳纶纤维，该改性芳纶纤维包括以下重量份数的原料：芳纶纤维10-20份、硫酸溶液20-30份、碳酸氢钠溶液20-30份、二氯甲烷10-20份、二氯亚砜10-20份、无水乙醇30-50份和去离子水30-50份。

[0007] 作为优化，该改性芳纶纤维还包括以下重量份数的原料：MgCl2乙醇溶液20-30份、多巴胺水溶液20-30份和缓冲溶液10-20份。

[0008] 本发明首先使用硫酸溶液对芳纶纤维进行处理，芳纶纤维发生水解，表面生成羧基；其次将表面生成羧基的芳纶纤维与二氯亚砜发生取代反应，对芳纶纤维进行酰氯化；再次将酰氯化的芳纶纤维经过MgCl2乙醇溶液处理，MgCl2与芳纶纤维分子中的羰基发生络合反应，芳纶纤维表面刻蚀出凹槽，表面变得粗糙；最后再将芳纶纤维经过多巴胺水溶液处理，多巴胺发生自聚反应，在芳纶纤维表面沉积一层聚多巴胺涂层，由于芳纶纤维经过MgCl2乙醇溶液处理，芳纶纤维表面刻蚀出的凹槽能够促进聚多巴胺涂层沉积在芳纶纤维表面，所以聚多巴胺涂层在芳纶纤维涂覆的更加均匀，更加致密，使芳纶纤维保持原有的形态，从而能够更好的发挥改善芳纶纤维界面性能的作用。

[0009] 作为优化，缓冲溶液为磷酸二氢钾-硼砂缓冲液、磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲液、磷酸二氢钾-氢氧化钠缓冲液、硼酸-氯化钾-氢氧化钠缓冲液或氯化铵-氨水缓冲液中的任意一种。

[0010] 一种改性芳纶纤维的加工工艺，该改性芳纶纤维的加工工艺包括以下步骤：

[0011] （1）芳纶纤维的清洗；

[0012] （2）芳纶纤维的预处理；

[0013] （3）芳纶纤维的酰氯化；

[0014] （4）芳纶纤维的MgCl2乙醇溶液处理；

[0015] （5）芳纶纤维的多巴胺水溶液处理。

[0016] 作为优化，一种改性芳纶纤维的加工工艺，该改性芳纶纤维的加工工艺包括以下步骤：

[0017] （1）芳纶纤维的清洗：称取芳纶纤维，置于无水乙醇中，超声清洗，然后再置于去离子水中超声清洗，置于真空干燥箱中干燥；

[0018] （2）芳纶纤维的预处理：将步骤（1）所得的芳纶纤维浸泡在硫酸溶液中，取出后立即用去离子水冲洗，然后放入碳酸氢钠溶液中浸泡，取出后再用去离子水冲洗，置于真空干燥箱中干燥；

[0019] （3）芳纶纤维的酰氯化：将步骤（2）所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中依次加入二氯甲烷和二氯亚砜，回流反应，反应结束后，抽滤，再用二氯甲烷搅拌清洗，置于真空干燥箱中干燥；

[0020] （4）芳纶纤维的MgCl2乙醇溶液处理：将步骤（3）所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中加入MgCl2乙醇溶液，回流反应，反应结束后，抽滤，用去离子水冲洗，放入真空干燥箱中干燥；

[0021] （5）芳纶纤维的多巴胺水溶液处理：将步骤（4）所得的芳纶纤维置于缓冲溶液中，然后再向其中加入多巴胺水溶液，在室温下放置，取出后用去离子水冲洗，置于真空干燥箱中干燥，得到改性芳纶纤维。

[0022] 作为优化，一种改性芳纶纤维的加工工艺，该改性芳纶纤维的加工工艺包括以下步骤：

[0023] （1）芳纶纤维的清洗：称取芳纶纤维，置于无水乙醇中，超声清洗1-3h，然后再置于去离子水中超声清洗1-2h，置于60-100℃的真空干燥箱中干燥3-5h；将芳纶纤维分别用无水乙醇和去离子水超声清洗，是为了去除芳纶纤维表面的油渍和杂质；

[0024] （2）芳纶纤维的预处理：将步骤（1）所得的芳纶纤维浸泡在硫酸溶液中1-12h，取出后立即用去离子水冲洗10-30min，然后放入碳酸氢钠溶液中浸泡3-8min，取出后再用去离子水冲洗10-20min，置于60-80℃的真空干燥箱中干燥3-5h；硫酸为小分子无机强酸，低浓度的硫酸溶液的腐蚀性比较温和，即使在加热的条件下处理芳纶纤维，对芳纶纤维的强力损失也比较小，采用硫酸处理芳纶纤维，芳纶纤维发生水解反应，使芳纶纤维大分子中的酰胺键断裂，芳纶纤维表面生成羧基；将芳纶纤维用硫酸溶液处理1-12h，在考虑节能降耗和节约时间的同时，有利于硫酸溶液中的酸根离子和氢离子向芳纶纤维内部扩散，使芳纶纤维溶胀和水解更加充分；

[0025] （3）芳纶纤维的酰氯化：将步骤（2）所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中依次加入二氯甲烷和二氯亚砜，在60-80℃下回流反应5-8h，反应结束后，抽滤，再用二氯甲烷搅拌清洗2-4次，置于60-80℃的真空干燥箱中干燥3-8h；经过硫酸处理后，芳纶纤维表面生成的羧基与二氯亚砜发生取代反应，得到表面酰氯化的芳纶纤维；

[0026] （4）芳纶纤维的MgCl2乙醇溶液处理：将步骤（3）所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中加入MgCl2乙醇溶液，在70-80℃下回流反应3-6h，反应结束后，抽滤，用去离子水冲洗20-30min，放入60-80℃的真空干燥箱中干燥5-8h；芳纶纤维在MgCl2乙醇溶2+
液处理过程中，MgCl2与芳纶纤维分子中的羰基发生络合反应，即Mg 离子与O原子发生络合作用，芳纶纤维经过MgCl2乙醇溶液处理后，芳纶纤维表面刻蚀出凹槽，表面变得粗糙；

[0027] （5）芳纶纤维的多巴胺水溶液处理：将步骤（4）所得的芳纶纤维置于缓冲溶液中，然后再向其中加入多巴胺水溶液，在室温下放置18-24h，取出后用去离子水冲洗20-30min，置于60-80℃的真空干燥箱中干燥5-10h，得到改性芳纶纤维。芳纶纤维经过多巴胺水溶液处理时，多巴胺能够发生自聚反应，使芳纶纤维表面沉积一层聚多巴胺涂层，由于芳纶纤维经过MgCl2乙醇溶液处理，芳纶纤维表面刻蚀出的凹槽能够促进聚多巴胺涂层沉积在芳纶纤维表面，所以聚多巴胺涂层在芳纶纤维涂覆的更加均匀，更加致密，使芳纶纤维保持原有的形态，从而能够更好的发挥改善芳纶纤维界面性能的作用。

[0028] 作为优化，步骤（2）中硫酸溶液的温度为30-80℃、质量分数为20-80%，碳酸氢钠溶液的质量浓度为4-10g/L。芳纶纤维经过硫酸溶液处理，芳纶纤维发生水解反应，芳纶纤维中的酰胺键断裂，芳纶纤维表面生成一定数量的羧基，当硫酸浓度太低时，芳纶纤维表面生成的羧基数量较少；当酸浓度太高，芳纶纤维的水解强力超过了平衡点，芳纶纤维的水解强力反而降低，浓酸溶液最适宜的浓度为质量分数为20-80%；在30-80℃的温度下处理芳纶纤维，能够促进水合氢离子的热运动，有利于其向芳纶纤维表面的吸附和向芳纶纤维内部的扩散，增强了芳纶纤维的溶胀和水解作用，溶胀作用减弱了芳纶纤维大分子间的相互作用力，为水合氢离子进入芳纶纤维本体提供了通路，升温加快了酰胺键断裂，以至于芳纶纤维大分子链上更加易于生成羧基；碳酸氢钠溶液用于中和硫酸溶液。

[0029] 作为优化，步骤（4）中MgCl2乙醇溶液的质量分数为3-8%。

[0030] 作为优化，步骤（5）中多巴胺水溶液的质量浓度为1-5g/L。

[0031] 作为优化，步骤（5）中缓冲溶液的pH值为8-9。

[0032] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0033] 本发明一种改性芳纶纤维及其加工工艺，本发明首先使用硫酸溶液对芳纶纤维进行处理，芳纶纤维发生水解，表面生成羧基；其次将表面生成羧基的芳纶纤维与二氯亚砜发生取代反应，对芳纶纤维进行酰氯化；再次将酰氯化的芳纶纤维经过MgCl2乙醇溶液处理，MgCl2与芳纶纤维分子中的羰基发生络合反应，芳纶纤维表面刻蚀出凹槽，表面变得粗糙；最后再将芳纶纤维经过多巴胺水溶液处理，多巴胺发生自聚反应，在芳纶纤维表面沉积一层聚多巴胺涂层，由于芳纶纤维经过MgCl2乙醇溶液处理，芳纶纤维表面刻蚀出的凹槽能够促进聚多巴胺涂层沉积在芳纶纤维表面，所以聚多巴胺涂层在芳纶纤维涂覆的更加均匀，更加致密，使芳纶纤维保持原有的形态，使芳纶纤维的的界面性能得到改善，界面结合力得到提高；整个改性芳纶纤维的制备过程中，绿色、环保，工艺简单，已操作，适宜工业化生产。

具体实施方式

[0034] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0035] 实施例1：

[0036] 一种改性芳纶纤维，该改性芳纶纤维包括以下重量份数的原料：芳纶纤维10份、硫酸溶液20份、碳酸氢钠溶液20份、二氯甲烷10份、二氯亚砜10份、MgCl2乙醇溶液20份、多巴胺水溶液20份、磷酸二氢钾-硼砂缓冲液10份、无水乙醇30份和去离子水30份。

[0037] 采用上述原料加工一种改性芳纶纤维，该改性芳纶纤维的加工工艺包括以下步骤：

[0038] （1）芳纶纤维的清洗：称取10芳纶纤维，置于30份无水乙醇中，超声清洗1h，然后再置于30份去离子水中超声清洗1h，置于60℃的真空干燥箱中干燥3h；

[0039] （2）芳纶纤维的预处理：将步骤（1）所得的芳纶纤维浸泡在20份硫酸溶液中1h，硫酸溶液的温度为30℃、质量分数为20%，取出后立即用去离子水冲洗10min，然后放入20份碳酸氢钠溶液中浸泡3min，碳酸氢钠溶液的质量浓度为4g/L，取出后再用去离子水冲洗10min，置于60℃的真空干燥箱中干燥3h；

[0040] （3）芳纶纤维的酰氯化：将步骤（2）所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中依次加入10份二氯甲烷和10份二氯亚砜，在60℃下回流反应5h，反应结束后，抽滤，再用二氯甲烷搅拌清洗2次，置于60℃的真空干燥箱中干燥3h；

[0041] （4）芳纶纤维的MgCl2乙醇溶液处理：将步骤（3）所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中加入20份MgCl2乙醇溶液，MgCl2乙醇溶液的质量分数为3%，在70℃下回流反应3h，反应结束后，抽滤，用去离子水冲洗20min，放入60℃的真空干燥箱中干燥5h；

[0042] （5）芳纶纤维的多巴胺水溶液处理：将步骤（4）所得的芳纶纤维置于10份磷酸二氢钾-硼砂缓冲液中，缓冲溶液的pH值为8，然后再向其中加入20份多巴胺水溶液，多巴胺水溶液的质量浓度为1g/L，在室温下放置18h，取出后用去离子水冲洗20min，置于60℃的真空干燥箱中干燥5h，得到改性芳纶纤维。

[0043] 实施例2：

[0044] 一种改性芳纶纤维，该改性芳纶纤维包括以下重量份数的原料：芳纶纤维12份、硫酸溶液22份、碳酸氢钠溶液22份、二氯甲烷12份、二氯亚砜12份、MgCl2乙醇溶液22份、多巴胺水溶液22份、磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲液12份、无水乙醇35份和去离子水35份。

[0045] 采用上述原料加工一种改性芳纶纤维，该改性芳纶纤维的加工工艺包括以下步骤：

[0046] （1）芳纶纤维的清洗：称取12份芳纶纤维，置于35份无水乙醇中，超声清洗1.5h，然后再置于35份去离子水中超声清洗1.2h，置于70℃的真空干燥箱中干燥3.5h；

[0047] （2）芳纶纤维的预处理：将步骤（1）所得的芳纶纤维浸泡在22份硫酸溶液中2h，硫酸溶液的温度为40℃、质量分数为30%，取出后立即用去离子水冲洗15min，然后放入22份碳酸氢钠溶液中浸泡4min，碳酸氢钠溶液的质量浓度为5g/L，取出后再用去离子水冲洗12min，置于65℃的真空干燥箱中干燥3.5h；

[0048] （3）芳纶纤维的酰氯化：将步骤（2）所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中依次加入12份二氯甲烷和12份二氯亚砜，在65℃下回流反应5.5h，反应结束后，抽滤，再用二氯甲烷搅拌清洗2次，置于65℃的真空干燥箱中干燥4h；

[0049] （4）芳纶纤维的MgCl2乙醇溶液处理：将步骤（3）所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中加入22份MgCl2乙醇溶液，MgCl2乙醇溶液的质量分数为4%，在72℃下回流反应4h，反应结束后，抽滤，用去离子水冲洗22min，放入65℃的真空干燥箱中干燥6h；

[0050] （5）芳纶纤维的多巴胺水溶液处理：将步骤（4）所得的芳纶纤维置于12份磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲液中，缓冲溶液的pH值为8.2，然后再向其中加入22份多巴胺水溶液，多巴胺水溶液的质量浓度为2g/L，在室温下放置19h，取出后用去离子水冲洗22min，置于65℃的真空干燥箱中干燥6h，得到改性芳纶纤维。

[0051] 实施例3：

[0052] 一种改性芳纶纤维，该改性芳纶纤维包括以下重量份数的原料：芳纶纤维15份、硫酸溶液25份、碳酸氢钠溶液25份、二氯甲烷15份、二氯亚砜15份、MgCl2乙醇溶液25份、多巴胺水溶液25份、磷酸二氢钾-氢氧化钠缓冲液15份、无水乙醇40份和去离子水40份。

[0053] 采用上述原料加工一种改性芳纶纤维，该改性芳纶纤维的加工工艺包括以下步骤：

[0054] （1）芳纶纤维的清洗：称取15份芳纶纤维，置于40份无水乙醇中，超声清洗2h，然后再置于40份去离子水中超声清洗1.5h，置于80℃的真空干燥箱中干燥4h；

[0055] （2）芳纶纤维的预处理：将步骤（1）所得的芳纶纤维浸泡在25份硫酸溶液中6h，硫酸溶液的温度为55℃、质量分数为50%，取出后立即用去离子水冲洗20min，然后放入25份碳酸氢钠溶液中浸泡5.5min，碳酸氢钠溶液的质量浓度为7g/L，取出后再用去离子水冲洗15min，置于70℃的真空干燥箱中干燥3-5h；

[0056] （3）芳纶纤维的酰氯化：将步骤（2）所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中依次加入15份二氯甲烷和15份二氯亚砜，在70℃下回流反应6.5h，反应结束后，抽滤，再用二氯甲烷搅拌清洗3次，置于70℃的真空干燥箱中干燥5.5h；

[0057] （4）芳纶纤维的MgCl2乙醇溶液处理：将步骤（3）所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中加入25份MgCl2乙醇溶液，MgCl2乙醇溶液的质量分数为5.5%，在75℃下回流反应3.5h，反应结束后，抽滤，用去离子水冲洗25min，放入70℃的真空干燥箱中干燥6.5h；

[0058] （5）芳纶纤维的多巴胺水溶液处理：将步骤（4）所得的芳纶纤维置于15份磷酸二氢钾-氢氧化钠缓冲液中，缓冲溶液的pH值为8.5，然后再向其中加入25份多巴胺水溶液，多巴胺水溶液的质量浓度为3g/L，在室温下放置21h，取出后用去离子水冲洗25min，置于70℃的真空干燥箱中干燥7.5h，得到改性芳纶纤维。

[0059] 实施例4：

[0060] 一种改性芳纶纤维，该改性芳纶纤维包括以下重量份数的原料：芳纶纤维18份、硫酸溶液28份、碳酸氢钠溶液28份、二氯甲烷18份、二氯亚砜18份、MgCl2乙醇溶液28份、多巴胺水溶液28份、硼酸-氯化钾-氢氧化钠缓冲液18份、无水乙醇45份和去离子水45份。

[0061] 采用上述原料加工一种改性芳纶纤维，该改性芳纶纤维的加工工艺包括以下步骤：

[0062] （1）芳纶纤维的清洗：称取18份芳纶纤维，置于45份无水乙醇中，超声清洗2.5h，然后再置于45份去离子水中超声清洗1.8h，置于95℃的真空干燥箱中干燥4.5h；

[0063] （2）芳纶纤维的预处理：将步骤（1）所得的芳纶纤维浸泡在28份硫酸溶液中10h，硫酸溶液的温度为70℃、质量分数为70%，取出后立即用去离子水冲洗25min，然后放入28份碳酸氢钠溶液中浸泡7min，碳酸氢钠溶液的质量浓度为9g/L，取出后再用去离子水冲洗18min，置于75℃的真空干燥箱中干燥4.5h；

[0064] （3）芳纶纤维的酰氯化：将步骤（2）所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中依次加入18份二氯甲烷和18份二氯亚砜，在75℃下回流反应7h，反应结束后，抽滤，再用二氯甲烷搅拌清洗3次，置于75℃的真空干燥箱中干燥7h；

[0065] （4）芳纶纤维的MgCl2乙醇溶液处理：将步骤（3）所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中加入28份MgCl2乙醇溶液，MgCl2乙醇溶液的质量分数为7%，在78℃下回流反应5h，反应结束后，抽滤，用去离子水冲洗28min，放入75℃的真空干燥箱中干燥7h；

[0066] （5）芳纶纤维的多巴胺水溶液处理：将步骤（4）所得的芳纶纤维置于18份硼酸-氯化钾-氢氧化钠缓冲液中，缓冲溶液的pH值为8.8，然后再向其中加入28份多巴胺水溶液，多巴胺水溶液的质量浓度为4g/L，在室温下放置22h，取出后用去离子水冲洗28min，置于75℃的真空干燥箱中干燥9h，得到改性芳纶纤维。

[0067] 实施例5：

[0068] 一种改性芳纶纤维，该改性芳纶纤维包括以下重量份数的原料：芳纶纤维20份、硫酸溶液30份、碳酸氢钠溶液30份、二氯甲烷20份、二氯亚砜20份、MgCl2乙醇溶液30份、多巴胺水溶液30份、氯化铵-氨水缓冲液20份、无水乙醇50份和去离子水50份。

[0069] 采用上述原料加工一种改性芳纶纤维，该改性芳纶纤维的加工工艺包括以下步骤：

[0070] （1）芳纶纤维的清洗：称取20份芳纶纤维，置于50份无水乙醇中，超声清洗3h，然后再置于50份去离子水中超声清洗2h，置于100℃的真空干燥箱中干燥5h；

[0071] （2）芳纶纤维的预处理：将步骤（1）所得的芳纶纤维浸泡在30份硫酸溶液中12h，硫酸溶液的温度为80℃、质量分数为80%，取出后立即用去离子水冲洗30min，然后放入30份碳酸氢钠溶液中浸泡8min，碳酸氢钠溶液的质量浓度为10g/L，取出后再用去离子水冲洗20min，置于80℃的真空干燥箱中干燥5h；

[0072] （3）芳纶纤维的酰氯化：将步骤（2）所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中依次加入20份二氯甲烷和20份二氯亚砜，在80℃下回流反应8h，反应结束后，抽滤，再用二氯甲烷搅拌清洗4次，置于80℃的真空干燥箱中干燥8h；

[0073] （4）芳纶纤维的MgCl2乙醇溶液处理：将步骤（3）所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中加入30份MgCl2乙醇溶液，MgCl2乙醇溶液的质量分数为8%，在80℃下回流反应6h，反应结束后，抽滤，用去离子水冲洗30min，放入80℃的真空干燥箱中干燥8h；

[0074] （5）芳纶纤维的多巴胺水溶液处理：将步骤（4）所得的芳纶纤维置于20份氯化铵-氨水缓冲液中，缓冲溶液的pH值为9，然后再向其中加入30份多巴胺水溶液，多巴胺水溶液的质量浓度为5g/L，在室温下放置24h，取出后用去离子水冲洗30min，置于80℃的真空干燥箱中干燥10h，得到改性芳纶纤维。

[0075] 对比例1：

[0076] 一种改性芳纶纤维，该改性芳纶纤维包括以下重量份数的原料：芳纶纤维15份、硫酸溶液25份、碳酸氢钠溶液25份、二氯甲烷15份、二氯亚砜15份、MgCl2乙醇溶液25份、无水乙醇40份和去离子水40份。

[0077] 采用上述原料加工一种改性芳纶纤维，该改性芳纶纤维的加工工艺包括以下步骤：

[0078] （1）芳纶纤维的清洗：称取15份芳纶纤维，置于40份无水乙醇中，超声清洗2h，然后再置于40份去离子水中超声清洗1.5h，置于80℃的真空干燥箱中干燥4h；

[0079] （2）芳纶纤维的预处理：将步骤（1）所得的芳纶纤维浸泡在25份硫酸溶液中6h，硫酸溶液的温度为55℃、质量分数为50%，取出后立即用去离子水冲洗20min，然后放入25份碳酸氢钠溶液中浸泡5.5min，碳酸氢钠溶液的质量浓度为7g/L，取出后再用去离子水冲洗15min，置于70℃的真空干燥箱中干燥3-5h；

[0080] （3）芳纶纤维的酰氯化：将步骤（2）所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中依次加入15份二氯甲烷和15份二氯亚砜，在70℃下回流反应6.5h，反应结束后，抽滤，再用二氯甲烷搅拌清洗3次，置于70℃的真空干燥箱中干燥5.5h；

[0081] （4）芳纶纤维的MgCl2乙醇溶液处理：将步骤（3）所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中加入25份MgCl2乙醇溶液，MgCl2乙醇溶液的质量分数为5.5%，在75℃下回流反应3.5h，反应结束后，抽滤，用去离子水冲洗25min，放入70℃的真空干燥箱中干燥6.5h，得到改性芳纶纤维。

[0082] 对比例1与实施例3所不同的是芳纶纤维未经过多巴胺水溶液处理，其余与实施例3相同。

[0083] 对比例2：

[0084] 一种改性芳纶纤维，该改性芳纶纤维包括以下重量份数的原料：芳纶纤维15份、硫酸溶液25份、碳酸氢钠溶液25份、二氯甲烷15份、二氯亚砜15份、多巴胺水溶液25份、磷酸二氢钾-氢氧化钠缓冲液15份、无水乙醇40份和去离子水40份。

[0085] 采用上述原料加工一种改性芳纶纤维，该改性芳纶纤维的加工工艺包括以下步骤：

[0086] （1）芳纶纤维的清洗：称取15份芳纶纤维，置于40份无水乙醇中，超声清洗2h，然后再置于40份去离子水中超声清洗1.5h，置于80℃的真空干燥箱中干燥4h；

[0087] （2）芳纶纤维的预处理：将步骤（1）所得的芳纶纤维浸泡在25份硫酸溶液中6h，硫酸溶液的温度为55℃、质量分数为50%，取出后立即用去离子水冲洗20min，然后放入25份碳酸氢钠溶液中浸泡5.5min，碳酸氢钠溶液的质量浓度为7g/L，取出后再用去离子水冲洗15min，置于70℃的真空干燥箱中干燥3-5h；

[0088] （3）芳纶纤维的酰氯化：将步骤（2）所得的芳纶纤维置于圆底烧瓶中，然后向圆底烧瓶中依次加入15份二氯甲烷和15份二氯亚砜，在70℃下回流反应6.5h，反应结束后，抽滤，再用二氯甲烷搅拌清洗3次，置于70℃的真空干燥箱中干燥5.5h；

[0089] （4）芳纶纤维的多巴胺水溶液处理：将步骤（3）所得的芳纶纤维置于15份磷酸二氢钾-氢氧化钠缓冲液中，缓冲溶液的pH值为8.5，然后再向其中加入25份多巴胺水溶液，多巴胺水溶液的质量浓度为3g/L，在室温下放置21h，取出后用去离子水冲洗25min，置于70℃的真空干燥箱中干燥7.5h，得到改性芳纶纤维。

[0090] 对比例2与实施例3所不同的是芳纶纤维未经过MgCl2乙醇溶液的处理，其余与实施例3相同。

[0091] 效果例：

[0092] （1）实验样品：本发明实施例1至5所制得的改性芳纶纤维和对比例1、对比例2所制得的改性芳纶纤维。

[0093] （2）实验方法：特性粘数（η）测定：以甲烷磺酸为溶剂，配制一定浓度的样品溶液（浓度为0.3-0.6g/dL），在30℃下，采用乌氏粘度计（毛细管直径为0.9-1.0mm）分别测定甲烷磺酸溶剂和样品溶液的流出时间，通过Huggins方程，导出实验样品的特性粘数（η），Huggins方程：ηsp/C=η+kη2C，式中，ηsp=（t/t0）-1，η为特性粘数，t0为溶剂流出时间，t为样品溶液流出时间，C为样品溶液的浓度（g/dL），测定不同浓度时的ηsp/C，然后将其对C作图得一直线，外推至Y轴上的截距即为特性粘数（η），测试结果见表1；拉伸强度测试：按照中华人民共和国国家标准《GB/T 14337-2008 化学纤维 短纤维拉伸性能试验方法》测试实验样品的单丝拉伸强度，测试结果见表1。

[0094] 表1

[0095]

[0096] 实验结果：从表1中可以看出，本发明实施例1至5所制得的改性芳纶纤维的特性粘数均在10.3dL/g及以上，拉伸强度均在28.3MPa及以上，而对比例1和对比例2所制得的改性芳纶纤维的特性粘数分别为4.8dL/g和5.2dL/g，拉伸强度分别为10.1MPa和9.8MPa；实验结果表明，对比例1与实施例1至5相比，由于芳纶纤维未经过多巴胺水溶液处理，芳纶纤维经过MgCl2乙醇溶液处理后得到改性芳纶纤维，芳纶纤维表面出现一些沟壑和凹槽，表面比表粗糙，芳纶纤维的结构受到一定的破坏，使制得的改性芳纶纤维的特性粘数和拉伸强度均远小于实施例1至5所制得的改性芳纶纤维；对比例2与实施例1至5相比，由于芳纶纤维未经过MgCl2乙醇溶液的处理，芳纶纤维经过多巴胺水溶液的处理得到改性芳纶纤维，芳纶纤维表面粘附了部分聚多巴胺涂层，芳纶纤维表面出现了较多凸点，聚多巴胺涂层在芳纶纤维上涂覆不均匀并且较疏松，使制得的改性芳纶纤维的特性粘数和拉伸强度均远小于实施例1至5所制得的改性芳纶纤维。

[0097] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。