本發明屬于有機高性能纖維領域，具體涉及一種pbo纖維表面化學接枝改性的方法。
背景技術：
1、pbo纖維全稱為聚對苯撐苯并二噁唑纖維。pbo纖維分子鏈中苯環和噁唑環表現為直線型且共平面，單鍵無法內旋轉，共軛形成的大π鍵使pbo分子鏈表現出一種剛性棒狀的伸直鏈構象，使分子鏈在紡絲時能夠形成高度取向的有序結構，從而使pbo纖維具有極高的結晶度。pbo纖維的高取向度與高結晶度、穩定的化學結構、強韌的皮層和有序的微纖結構、較低的纖維結構缺陷，使其具有極高的強度和模量、耐高溫、高阻燃、抗腐蝕、低介電等優異性能，被譽為“有機纖維之王”。然而，低極性的化學結構和光滑的纖維表面卻導致pbo纖維與樹脂基體間較差的界面相互作用，這使得pbo纖維增強樹脂復合材料的界面性能無法滿足應用的要求。
2、目前，多種多樣的pbo纖維表面處理方法已經被提出，包括：共聚改性、等離子體處理、輻照改性、酸刻蝕處理、表面化學接枝改性等。其中，表面化學接枝改性因其可設計性強而被受到廣泛關注，例如：公開號為cn113373695a的專利公開了一種mofs改性pbo纖維的方法，公開號為cn114108317a的專利公開了一種pbo纖維表面接枝酰亞胺環結構分子的方法。雖然這一系列的改性方法顯著改善了pbo纖維與樹脂基體的界面活性，但是這些改性方法會對pbo纖維的低介電性能有一定影響。因此，開發一種在不影響pbo纖維低介電性能的情況下提升pbo纖維與樹脂基體粘接性能的方法具有重要意義和應用價值。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種pbo纖維表面化學接枝改性的方法。
2、本發明采用的技術方案如下：
3、一種pbo纖維表面化學接枝改性的方法，包括以下步驟：
4、對pbo纖維進行清洗和預處理，使pbo纖維表面產生羧基，得到羧基化pbo纖維；
5、將羧基化pbo纖維置于溶解有二氨基和二羥基的芳香族單體的多聚磷酸溶液中進行接枝改性；
6、將接枝改性后的pbo纖維進行清洗并干燥，得到表面化學接枝改性的pbo纖維。
7、進一步地，所述對pbo纖維進行清洗和預處理，包括：使用有機溶劑清洗pbo纖維，去除表面的油劑和雜質；將清洗后的pbo纖維置于強酸中進行處理；將強酸處理的pbo纖維置于氫氧化鈉溶液中，加入氯乙酸，進行處理；經去離子水洗滌并干燥后得到表面羧基化改性的pbo纖維。
8、進一步地，所述有機溶劑優選為丙酮、乙醇中的一種或兩者的混合物；所述清洗的方法為：將pbo纖維置于有機溶劑中，加熱回流1-10h，優選為5h。
9、進一步地，所述強酸為硫酸、硝酸、甲烷磺酸、三氟乙酸中一種或他們的任意混合物；強酸的濃度為40-65wt％；在強酸中進行處理的溫度為25-70℃，處理時間為0.5-4h；所述氫氧化鈉溶液的濃度為1-10wt％；所述氯乙酸的濃度為0.01-1wt％。
10、進一步地，所述將羧基化pbo纖維置于溶解有含二氨基和二羥基的芳香族單體的多聚磷酸溶液中進行接枝改性，包括：將無水氯化亞錫和含二氨基、二羥基的芳香族單體溶解于多聚磷酸中，制成厚糊狀溶液，然后將pbo纖維置于厚糊狀溶液中進行接枝反應。
11、進一步地，所述含二氨基、二羥基的芳香族單體為2,2'-雙(3-氨基-4-羥基苯基)六氟丙烷、3,3'-二氨基-4,4'-二羥基二苯砜、4,4'-二氨基-3,3'-二羥基-聯苯或3,3'-二氨基-4,4'-二羥基聯苯。
12、進一步地，所述無水氯化亞錫的濃度為0.01-0.05wt％；所述含二氨基、二羥基的芳香族單體的濃度為1-10wt％；pbo纖維的質量分數為0.1-10wt％。
13、進一步地，所述接枝反應在攪拌條件下進行，反應溫度為100-200℃。
14、進一步地，所述將接枝改性后的pbo纖維進行清洗并干燥，包括：使用飽和碳酸氫鈉溶液和去離子水洗滌pbo纖維至溶液呈中性，將其置于真空烘箱中進行干燥。
15、本發明還提供根據上述方法制備的表面化學接枝改性的pbo纖維。
16、與已有技術相比，本發明具有以下優越性：
17、(1)含二氨基、二羥基的芳香族單體直接以形成噁唑環的方式接枝在pbo纖維表面，結合牢固，能夠避免物理涂層因長時間存放而導致的界面粘接效果變差的問題。
18、(2)pbo纖維接枝改性后，可引入大量活性基團，例如：三氟甲基，能夠降低介電常數；氨基和羥基，在固化時能夠與樹脂基體進行反應，形成牢固的化學鍵，顯著提高界面粘接效果。其中三氟甲基是2,2'-雙(3-氨基-4-羥基苯基)六氟丙烷中含有的一個基團。
19、(3)pbo纖維接枝改性后，能夠提高pbo纖維的表面粗糙度，進一步提高纖維和樹脂間的界面性能。
1.一種pbo纖維表面化學接枝改性的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對pbo纖維進行清洗和預處理，包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述有機溶劑優選為丙酮、乙醇中的一種或兩者的混合物；所述清洗的方法為：將pbo纖維置于有機溶劑中，加熱回流1-10h，優選為5h。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述強酸為硫酸、硝酸、甲烷磺酸、三氟乙酸中一種或他們的任意混合物；強酸的濃度為40-65wt％；在強酸中進行處理的溫度為25-70℃，處理時間為0.5-4h；所述氫氧化鈉溶液的濃度為1-10wt％；所述氯乙酸的濃度為0.01-1wt％。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將羧基化pbo纖維置于溶解有含二氨基和二羥基的芳香族單體的多聚磷酸溶液中進行接枝改性，包括：將無水氯化亞錫和含二氨基、二羥基的芳香族單體溶解于多聚磷酸中，制成厚糊狀溶液，然后將pbo纖維置于厚糊狀溶液中進行接枝反應。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述含二氨基、二羥基的芳香族單體為2,2'-雙(3-氨基-4-羥基苯基)六氟丙烷、3,3'-二氨基-4,4'-二羥基二苯砜、4,4'-二氨基-3,3'-二羥基-聯苯或3,3'-二氨基-4,4'-二羥基聯苯。
7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述無水氯化亞錫的濃度為0.01-0.05wt％；所述含二氨基、二羥基的芳香族單體的濃度為1-10wt％；pbo纖維的質量分數為0.1-10wt％。
8.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述接枝反應在攪拌條件下進行，反應溫度為100-200℃。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將接枝改性后的pbo纖維進行清洗并干燥，包括：使用飽和碳酸氫鈉溶液和去離子水洗滌pbo纖維至溶液呈中性，將其置于真空烘箱中進行干燥。
10.根據權利要求1～9中任一項所述方法制備的表面化學接枝改性的pbo纖維。