一种油水双亲的纤维的制备方法及其纤维

摘要

本发明提供了一种油水双亲的纤维的制备方法，包括以下步骤：步骤(1)，将原始纤维加入真空反应器中，并经过热处理和第一次抽真空处理；其中，热处理真空反应器至反应温度，所述反应温度不高于纤维的熔点，得到待反应的真空反应器；步骤(2)，将含有氟单质的气体通入待反应的真空反应器中，并在反应温度下进行反应，得到反应后的真空反应器，打开反应后的真空反应器获得油水双亲的纤维。本发明的制备方法可以得到一种具有永久时效的油水双亲的纤维。

权利要求

1.一种油水双亲的纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)，将原始纤维加入真空反应器中，并经过热处理和第一次抽真空处理；其中，热处理真空反应器至反应温度，所述反应温度不高于纤维的熔点，得到待反应的真空反应器；

步骤(2)，将含有氟单质的气体通入待反应的真空反应器中，并在反应温度下进行反应，得到反应后的真空反应器，打开反应后的真空反应器获得油水双亲的纤维。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，原始纤维选自聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚苯乙烯纤维、聚甲醛纤维、聚酯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丁二酯纤维、聚苯硫醚纤维、聚碳酸酯纤维、聚酰胺纤维、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、聚酰亚胺纤维和聚醚醚酮纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的一种或多种。

3.根据权利要1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述原始纤维的直径为1μm～

2mm，长度为1mm以上的短切纤维。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述待反应的真空反应器内的压力为-0.1～0Mpa，反应温度低于原始纤维的熔点。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述含有氟单质的气体选自氟单质，或氟单质与惰性气体混合气体；其中，含有氟单质的气体中的氟单质的质量与原始纤维的质量比为1:1000～10。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，在反应温度下反应10min～

5hr。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述反应后的真空反应器在打开前经过第二次抽真空处理，第二次抽真空处理时抽出来的气体通过吸附剂吸收其中含有的少量HF及残留的氟单质。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，第一次抽真空处理包括充入惰性气体，抽真空至压力为-0.1～0Mpa；重复上述步骤1～5次。

9.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，第二次抽真空处理包括充入惰性气体，抽真空至-0.1～0Mpa；重复上述步骤1～5次。

10.一种油水双亲的纤维，其特征在于，根据权利要求1-9所述的方法制备的油水双亲的纤维。

说明书

一种油水双亲的纤维的制备方法及其纤维

技术领域

[0001] 本发明涉及一种油水双亲的纤维的制备方法及其纤维。

背景技术

[0002] 在橡胶、树脂、工程塑料和涂料等基体材料中通过添加纤维形成复合材料，从而提高基体的强度、抗撕裂和模量等性能。但纤维与基体通常由于相容性差，短切纤维(包括浆粕)易团聚、缠绕，生产加工困难等原因，对基体的改性效果有限。为了提高改性效果，通常需要对纤维的表面进行改性，以增强纤维与基体的相容性，能够达到稳定分散的效果。

[0003] 目前，对这些纤维的改性方法主要为马来酸酐接枝、等离子改性等，这些改性方法效果有限，相容性提高不多，或者产能有限，价格昂贵，并且这几种改性技术工艺复杂，对设备及操作人员要求高。

[0004] 众所周知，将含氟基团引入材料中可增加材料的亲脂性。碳-氟键是强极性键，若能将碳氟键以合适的方式引入材料，将使材料具有油水双亲的特性，这样的材料在多数溶剂、基材中具有良好的分散性和界面粘附性等优良界面性能。但常规的含氟材料例如聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等材料，表面能较常规材料更低，甚至表现出超疏水特性，其纤维材料表现出难粘附的特点，这是因为在这些材料结构中C-F键对称分布，使得材料在宏观上呈现出非极性，同时材料的亲脂性也大大降低。

[0005] 由此，研发一种通过随机方式引入碳-氟键改性纤维，使得改性后的纤维油水双亲，迫在眉睫。

发明内容

[0006] 本发明的一个目的为提供一种油水双亲的纤维的制备方法，通过调整反应条件和方法，用氟单质与原始纤维进行反应，在原始纤维表面随机取代一部分元素，尽量避免对称碳-氟键的出现，使改性后的原始纤维具有较高的表面活性，而且氟元素的引入提高了其亲油性，因此具有亲水亲油性。该方法获得的纤维改性效果好，而且改性后性能持续时间长，甚至达到永久时效。

[0007] 本发明的另一个目的为提供一种纤维，通过上述制备方法获得，该纤维具有亲水亲油性能，而且具有较高的表面性能，可以作为改性材料添加到树脂、橡胶、工程塑料和涂料等改性基体中，纤维与基体具有良好的相容性，从而对基体进行改性。

[0008] 为实现上述发明目的，本发明的技术方案是一种油水双亲的纤维的制备方法，包括以下步骤：

[0009] 步骤(1)，将原始纤维加入真空反应器中，并经过热处理和第一次抽真空处理；其中，热处理真空反应器至反应温度，所述反应温度不高于纤维的熔点，得到待反应的真空反应器；

[0010] 步骤(2)，将含有氟单质的混合气体通入待反应的真空反应器中，并在反应温度下进行反应，得到反应后的真空反应器，打开反应后的真空反应器获得油水双亲的纤维。

[0011] 根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中，原始纤维选自聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚苯乙烯纤维、聚甲醛纤维、聚酯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丁二酯纤维、聚苯硫醚纤维、聚碳酸酯纤维、聚酰胺纤维、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、聚酰亚胺纤维和聚醚醚酮纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的一种或多种。

[0012] 根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中，所述原始纤维的直径为1μm～2mm，长度为1mm以上的短切纤维。

[0013] 根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中，所述待反应的真空反应器内的压力为-0.1～0Mpa，反应温度低于原始纤维的熔点。

[0014] 根据本发明的方法，优选地，步骤(2)中，所述含有氟单质的气体选自氟单质，或氟单质与惰性气体混合气体；其中，含有氟单质的气体中的氟单质的质量与原始纤维的质量比为1:1000～10。

[0015] 根据本发明的方法，优选地，步骤(2)中，在反应温度下反应10min～5hr。

[0016] 根据本发明的方法，优选地，步骤(2)中，所述反应后的真空反应器在打开前经过第二次抽真空处理，第二次抽真空处理时抽出来的气体通过吸附剂吸收其中含有的少量HF及残留的氟单质。

[0017] 根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中，第一次抽真空处理包括充入惰性气体，抽真空至压力为-0.1～0Mpa；重复上述步骤1～5次。

[0018] 根据本发明的方法，优选地，步骤(2)中，第二次抽真空处理包括充入惰性气体，抽真空至-0.1～0Mpa；重复上述步骤1～5次。

[0019] 另一方面，本发明还提供一种油水双亲的纤维，根据如上所述的方法制备的油水双亲的纤维。

[0020] 本发明的有益效果是：

[0021] 采用本发明的制备方法可以制备油水双亲的纤维，具有油水双亲性能，该纤维可作为(骨架增强材料)添加到树脂、橡胶和涂料等基体中对其进行改性，与基体具有良好的相容性，易于均匀的分散在基体中；该纤维具有亲水特性，其制备的滤芯(纤维束)具有自吸水的特点；而且制备方法简单，成本低，生成的纤维性能能够得到永久性改善。

附图说明

[0022] 图1为本发明的达因液滴入法检测表面能测试时，短切纤维与达因液不浸润图示。

[0023] 图2为本发明的达因液滴入法检测表面能测试时，短切纤维与达因液浸润图示。

[0024] 图3为UHMWPE短切纤维采用本发明的制备方法改性前和改性后的EDS元素分析图。

[0025] 图4为芳纶短切纤维采用本发明的制备方法改性前和改性后的EDS元素分析图。

[0026] 图5为对实施例2制备的芳纶短切纤维添加到光固化树脂后的SEM测试图。

具体实施方式

[0027] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

[0028] 本发明的压力均指相对压力。

[0029] 本发明的油水双亲的纤维的制备方法包括：(1)待反应的真空反应器的准备步骤；(2)真空反应器反应步骤。

[0030] <待反应的真空反应器的准备步骤>

[0031] 本发明将原始纤维加入真空反应器中，并经过第一次抽真空处理和加热处理；其中，加热处理至反应温度，所述反应温度不高于纤维的熔点，通过上述步骤就准备好了待反应的真空反应器。在本发明中，聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚苯乙烯纤维、聚甲醛纤维、聚酯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丁二酯纤维、聚苯硫醚纤维、聚碳酸酯纤维、聚酰胺纤维、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、聚酰亚胺纤维和聚醚醚酮纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的一种或多种。优选地，原始纤维选自聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚苯乙烯纤维、聚甲醛纤维、聚酯纤维、聚苯硫醚纤维、聚碳酸酯纤维、聚酰胺纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚酰亚胺纤维中的一种或多种。更优选地，原始纤维选自聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚苯乙烯纤维、聚碳酸酯纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚酰胺纤维中的一种或多种。采用上述原始纤维，可以更好的对其进行改性，尤其是表面能升高幅度更大。

[0032] 在本发明中，待反应的真空反应器经过热处理和第一次抽真空处理后，待反应的真空反应器内的压力为-0.1～0Mpa；优选地，待反应的真空反应器内的压力为-0.1～-0.05Mpa；更优选地待反应的真空反应器内的压力为-0.1～-0.08Mpa。待反应的真空反应器经过热处理后至反应温度，反应温度为-60℃～300℃；优选的，其反应温度为-40℃～250℃；更优选的，其反应温度为-30℃～200℃。采用上述温度和压力范围，可以更好地去除真空反应器内部的气体杂质，包括氧气、存在的水分等，水分尤其要去除干净，其与氟单质会产生剧烈反应并放热，消耗改性反应所需的氟，还会产生具有刺激性的氟化氧。

[0033] 因氟单质与原始纤维的反应为放热反应，采用上述反应温度范围既可以促进氟单质与原始纤维的均匀反应，又可以控制反应速度以控制放热速率，防止原始纤维因局部温度过高融化板结。

[0034] 在本发明的一个具体实施方式中，真空反应器为蒙乃尔材质的静态真空反应器，原始纤维置于透气性托盘上，所述托盘的材质选自金属或聚乙烯。蒙乃尔材质的真空反应器对氟单质有较好的耐受性，也可以选用其他材质，需要进行钝化处理，防止在反应过程中对反应气体的吸附及释放潜在的杂质。透气性托盘可以使氟单质更均匀的接触到每一层的原始纤维，从而更均匀和充分的与之反应。在本发明的另一个具体实施方式中，所述真空反应器为蒙乃尔材质的旋转或震动真空反应器。采用上述真空反应器内部可以通过对短切纤维的搅拌、抛洒等方式实现粉体更加均匀的反应。

[0035] 对于连续纤维，可将连续纤维以比较疏松的状态缠绕在以金属丝制成的中空轴上，以利于纤维与气体氛围的充分接触。

[0036] 在本发明中，第一次抽真空处理包括充入惰性气体为-0.05～0.1Mpa，抽真空至压力-0.1～0Mpa；重复上述步骤0～5次，优选地，重复上述步骤1～4次，更优选地，2～3次。根据本发明的一个具体实施方式，第一次抽真空处理包括充入惰性气体至相对压力为0Mpa，再抽真空至-0.095Mpa，重复上述步骤2次。这里的惰性气体优选为氮气和氩气中的一种或两种混合物。

[0037] <真空反应器反应步骤>

[0038] 本发明将含有氟单质的气体通入待反应的真空反应器中，并在反应温度下进行反应，得到反应后的真空反应器，打开反应后的真空反应器获得油水双亲的纤维。氟单质以氟离子形式存在，以聚乙烯纤维为例，此时真空反应器中的反应方程式为(3)，F对H的部分取代，形成了非对称的C-F结构。

[0039]

[0040] 在本发明中，所述含有氟单质的气体选自氟单质，或氟单质与惰性气体混合气体，优选为氟单质与惰性气体混合气体，更优选为氟单质与氮气混合气体，氟单质与氩气混合气体。在本发明的一个具体实施方式中，氟单质与惰性气体混合气体中氟单质的浓度为1vol％～99vol％，优选为1vol％～50vol％；更优选为10vol％～30vol％，通过控制氟单质与惰性气体的比例，来控制反应的速率，防止反应过快或过慢，反应过慢反应时间太长，反应过快局部易出现融化成块现象，严重影响改性后纤维的性能。

[0041] 在本发明中，含有氟单质的气体中的氟单质的质量与原始纤维的质量比为1:1000～10；优选地，质量比为1:600～20；更优选地，质量比为1:500～30。采用上述质量比，可以在保证油水双亲的纤维中氟含量更高的前提下，尽可以能避免对称碳-氟键的出现，即提高了油水双亲的纤维的表面能的增幅。在本发明中，待反应的真空反应器在反应温度下反应10min～5hr，优选地，反应20min～3hr，更优选地，反应30min～2hr；采用上述反应时间，可以在保证油水双亲的纤维中氟含量更高的前提下，尽可能避免对称碳-氟键产生，即提高了油水双亲的纤维的表面能的增幅。实验证明，采用上述质量比的氟单质和原始纤维反应1hr后获得的油水双亲纤维性能已经得到很好的改善，反应3hr后性能基本稳定，随着反应时间的继续推移，油水双亲的纤维的表面能开始下降，申请人认为在反应时间3hr后，随着反应的持续进行，氟离子越来越多地取代结构中的氢离子，对称的碳-氟键越来越多地出现在分子链段上。

[0042] 在本发明中，反应后的真空反应器在打开前经过第二次抽真空处理，第二次抽真空处理时抽出来的气体通过吸附剂吸收其中含有的少量HF及残留的氟单质。优选地，吸附剂选自水、碳酸钙颗粒、活性炭颗粒；更优选地，吸附剂选自碳酸钙颗粒。

[0043] 第二次抽真空处理包括充入惰性气体至压力为-0.05～0.1Mpa，抽真空至-0.1～0Mpa；重复上述步骤1～5次。优选地，重复上述步骤1～4次，更优选地，2～3次。根据本发明的一个具体实施方式，第二次抽真空处理包括充入惰性气体0.1Mpa，再抽真空至-0.1Mpa，重复上述步骤2次。这里的惰性气体优选为氮气和氩气中的一种或两种混合物。

[0044] 作为任选步骤，打开反应后的真空反应器获得的油水双亲的纤维还进行加热后处理步骤，包括将油水双亲的纤维加热至20～300℃，加热10-120min，将附着在油水双亲的纤维表面的氟化氢去除；优选地，将油水双亲的纤维加热至50～150℃，加热40～60min。反应好的油水双亲的纤维中还残留有一些氟化氢，氟化氢程酸性，对改性后纤维的使用会产生影响，以及对人体有一定危害，可采取上述加温方式将纤维中残余的氟化氢去除。

[0045] <油水双亲的纤维>

[0046] 本发明的油水双亲的纤维采取上述制备方法制备，此处不再赘述。采用上述制备方法制备的油水双亲的纤维，通过在碳链上随机接入氟元素，打破了含氟结构对称出现的惯例，极大的增加了其极性及表面能，从而永久性改善了纤维与基体的相容性。

[0047] 试验方法介绍

[0048] 达因液滴入法检测表面能测试：

[0049] 1、预估待测纤维的表面能；

[0050] 2、根据预估的表面能选取合适型号的达因液；

[0051] 3、对于短切纤维或浆粕，将纤维堆积起来，并保证一定的厚度(>5mm)；对于连续纤维，将纤维紧密缠绕在轴上，形成一定厚度(>2mm)后即可测试(保证厚度是防止与短切纤维底部接触的桌面、容器等与达因液接触对测试造成影响)；

[0052] 4、按照达因液的型号由大到小将达因液逐个滴入短切纤维表面，根据液滴在短切纤维中的状态即可判断粉体的表面能大小；

[0053] 判断方法：若液滴在短切纤维表面收缩不能被液滴浸润(见图1)，则短切纤维的表面能低于该达因液型号；若短切纤维可以被液滴浸润(见图2)，但浸润速度较慢(>3s)，则说明该纤维表面能接近达因液型号，若浸润速度较快(<3S)说明该纤维表面能达到或超过达因液型号。

[0054] 注：这里之所以将浸润速度考虑进来是因为被测纤维是疏松的结构，液滴具有一定的重力，当待测纤维表面能与达因液型号接近时，达因液液滴重力可克服短切纤维的表面张力的作用渗入纤维之间。

[0055] 吸水性测试：

[0056] 将处理前和处理后的形成纤维束，然后分别将其一端浸入纯水中，另一端包覆在干燥的沙土中；水逐渐浸润纤维束走向另一端浸润干燥的沙土。根据浸润沙土的效果和速率来辅助判断纤维束的吸水性，即亲水性。

[0057] 实施例1：超高分子量聚乙烯UHMWPE纤维的改性

[0058] 线径：60μm

[0059] 纤维长度：6mm

[0060] 反应器容积：0.4m3，带有充气管道和抽真空管道的静态真空反应器

[0061] 氟氮混合气:氟单质含量30vol％

[0062] 制备方法

[0063] 步骤1、将2000g UHMWPE短切纤维平铺于托盘中，厚度在5cm左右；

[0064] 步骤2、将托盘置于静态真空反应器中；

[0065] 步骤3、使用夹套将真空反应器温度加热至80℃并稳定2小时；

[0066] 步骤4、对真空反应器内部进行抽真空处理，压力达到-0.095Mpa；

[0067] 步骤5、对真空反应器充入氮气至压力为0；

[0068] 步骤6、依次重复步骤4、5，2次；

[0069] 步骤7、静置1小时，让纤维的温度平衡在反应需要温度；

[0070] 步骤8、对真空反应器进行抽真空处理，压力到-0.095MPA；

[0071] 步骤9、将含氟量30vol％的氟氮混合气充入真空反应器内，至真空反应器内相对压力达到-0.06mpa(通过下述计算方法计算得到通入的混合气中含氟单质的质量为54g)，即氟单质与纤维的质量比约为1:37；

[0072] 步骤10、然后将真空反应器静置2小时(同时保持真空反应器温度80℃)，让反应充分进行；

[0073] 步骤11、待反应2小时后，将真空反应器抽真空至相对压力-0.095Mpa；

[0074] 步骤12、将真空反应器中充入氮气至常压；

[0075] 步骤13、对真空反应器进行抽真空至-0.095Mpa；

[0076] 步骤14、依次重复步骤12、13，2次，上述步骤可以尽可能的将真空反应器内的残留物尽量清除干净；

[0077] 步骤15、再将真空反应器中充入惰性气体(或干燥空气)至常压；

[0078] 步骤16、打开真空反应器取出真空反应器中的纤维；

[0079] 步骤17、将粉体置于80℃的恒温干燥箱中静置2小时，去除纤维中残留的氟化氢；获得改性后的UHMWPE短切纤维。

[0080] 将改性后的UHMWPE短切纤维通过达因液滴入法检测表面能测试(预估改性后的短切纤维的表面能为约为56mN/m，选取型号为54、55、56、57、58、59、60的达因液(品牌：英国舒曼)，型号为60的达因液不能将纤维浸润，型号为59的达因液可以将纤维浸润但浸润速度较慢(>3s)，型号为58、57、56、55、54的达因液可迅速将纤维浸润，判断该粉体表面能达到58mN/m；通过吸水性能测试，改性后的UHMWPE短切纤维能够在22h浸润沙土，改性前的UHMWPE短切纤维在24h仍不能浸润沙土。

[0081] 实施例2：芳纶短切纤维的改性:

[0082] 线径：30μm

[0083] 长度：3mm

[0084] 反应器容积：0.4m3带有充气管道和抽真空管道的静态真空反应器氟氮混合气:氟单质含量30vol％

[0085] 制备步骤：

[0086] 步骤1、将1500g短切纤维平铺于托盘中，厚度在5cm左右；

[0087] 步骤2、将托盘置于真空反应器中；

[0088] 步骤3、使用夹套将真空反反应器温度加热至150℃并稳定2小时；

[0089] 步骤4、对真空反应器内部进行抽真空处理，压力到-0.095Mpa；

[0090] 步骤5、对真空反应器充入氮气至常压；

[0091] 步骤6、依次重复步骤4、5，2次；

[0092] 步骤7、真空反应器静置1小时，让纤维的温度平衡在反应需要温度；

[0093] 步骤8、对反应器进行抽真空处理，压力达到-0.095Mpa；

[0094] 步骤9、将含氟量30vol％的氟氮混合气充入真空反应器内，至真空反应器内相对压力达到-0.07mpa(通过下述计算方法计算得到通入的混合气中含氟单质的质量为32g)，即氟单质与纤维的质量比约为1:46；

[0095] 步骤10、静置3小时(同时保持真空反应器温度150℃)，让反应充分进行；

[0096] 步骤11、将真空反应器抽真空至相对压力-0.095Mpa；

[0097] 步骤12、将真空反应器中充入氮气至常压；

[0098] 步骤13、对真空反应器进行抽真空至-0.095；

[0099] 步骤14、依次重复步骤13、14，2次，使真空反应器中的残留物尽量清除干净；

[0100] 步骤15、向真空反应器中充入惰性气体(或干燥空气)至常压；

[0101] 步骤16、打开真空反应器取出真空反应器中的纤维；

[0102] 步骤17、将纤维置于120℃的恒温干燥箱中静置2小时，去除纤维中残留的氟化氢；获得改性后的芳纶短切纤维。

[0103] 将改性后的芳纶短切纤维通过达因液滴入法检测表面能测试(预估改性后的粉体的表面能约为60mN/m，选取英国舒曼品牌型号为达因液55、56、57、58、59、60、61、62)，型号为58及以下的达因液迅速将该纤维浸润，型号为59的达因液可以将纤维浸润，但浸润速度较慢(>3s),型号为60及以上的达因液不能浸润该纤维，检测到该纤维表面能达到58mN/m。通过吸水性能测试，改性后的芳纶短切纤维能够在21h浸润沙土，改性前的芳纶短切纤维在
24h仍不能浸润沙土。

[0104] 根据上述方法又对LDPE、HDPE、POM、PET、PBT、PC和PPS纤维按照实施例1的方法进行改性，然后通过达因液滴入法检测表面能测试，检测得到改性前表面能和改性后的表面能。

[0105] 对上述纤维进行等离子改性(等离子改性方法见文献：低温等离子体在材料表面改性中的应用崔淑玲、刘金树)，并用本发明的达因液滴入法检测表面能测试，检测待测纤维的表面能，结果见表5。

[0106] 对UHMWPE短切纤维(超高分子量聚乙烯纤维)、芳纶短切纤维(芳纶1414纤维)在采用本发明的制备方法改性前、改性后进行了EDS元素分析，分析结构分别见对比图3和对比图4，其中各元素的变化见表1-4，通过氟元素含量可知，氟元素的出现和含量是不可忽略的。

[0107] 表1-改性前UHMWPE短切纤维的EDS元素分析结果

[0108]

[0109] 表2-改性后UHMWPE短切纤维的EDS元素分析结果

[0110]

[0111] 表3-改性前芳纶短切纤维的EDS元素分析结果

[0112]

[0113] 表4-改性前芳纶短切纤维的EDS元素分析结果

[0114]

[0115] 对实施例2制备的芳纶短切纤维添加到光固化树脂对光固化树脂进行改性，然后对改性后的光固化树脂做了SEM测试，SEM图见图5，通过结果可知，实施例2制备的芳纶短切纤维相互不易缠绕，分散均匀与树脂结合牢固。

[0116] 表5

[0117]

[0118] 其中采用的等离子体改性方法，一般的背景气体为空气、氧气、氮气或氩气，采用射频电极放电产生等离子体轰击材料表面。

[0119] 通过上表1列出的短切纤维经等离子改性后的表面能数据范围，可以看出经本发明的制备方法制备的油水双亲的纤维的表面能要高于经等离子体改性的纤维的表面能，而且更容易被水等极性溶剂浸润。

[0120] 等离子体改性的成本较高，其原因在于等离子束的直径很小，几乎无法规模化生产，而本发明的制备方法在整个气体氛围中进行的，材料只要与真空反应器中的气体氛围接触到都可以被改性，可以实现规模化生产；而且等离子体改性是具有时效性的，一般情况下，在没有特别保护的情况下，经改性后20分钟至数小时内使用效果较好，即使存储条件良好，也要在30～60天内使用。但是本发明的制备方法的改性效果是永久性的，其原因在于碳氟键键能高，正常条件下难以被破坏。经过实际测试也证实了该效果，申请人在2016年10月8日以该本发明的制备方法改性后的UHMWPE短切纤维，在2019年8月经过达因液滴入法的表面能测试，仍然达到56达因，效果没有下降。

[0121] 本发明的制备方法制备的油水双亲的纤维，除了亲水性明显提高以外，还将极性基团接在材料表面，氟的引入可提高有机材料的亲油性(含氟有机材料具有亲油性)，因此实现了油水双亲。

[0122] 注：本发明采用的氟单质的质量mf计算方法如下：

[0123] mf＝(p2-p1)*VM/R/(T+273)*F*106

[0124] 其中:p1(Mpa):充入含氟/惰性气体混合气前反应器中的压强；

[0125] p2(Mpa)：充入含氟/惰性气体混合气后反应器中的压强；

[0126] F(vol％)：氟/惰性气体混合气中氟单质含量；

[0127] V(m3)：反应器容积；

[0128] M:氟单质的摩尔质量为38g/mol；

[0129] R:气体常数8.314；

[0130] T(℃):反应温度。