一种基于单宁酸涂层改性超高分子量聚乙烯的方

本发明涉及纤维的改性领域，更具体的是涉及一种基于单宁酸涂层改性超高分子量聚乙烯的方法。背景技术：1、超高分子量聚乙烯(uhmwpe)纤维复合材料具有优越的能量吸收特性和防弹性能，在抗冲击、防弹等领域应用广泛。但由于uhmwpe纤维表面缺乏极性基团、表面能低且纤维结晶度和取向度高，这些使得uhmwpe纤维复合材料中纤维与基体之间的粘结性差，界面结合力较低，制约了uhmwpe纤维复合材料综合性能的进一步提高，限制了uhmwpe纤维复合材料的应用。2、对uhmwpe纤维进行表面改性可以提高其界面粘结性能，主要方法有：等离子体改性、辐照接枝改性、化学试剂改性、电晕放电改性和涂层改性，其他还有碱处理以及引入纳米粒子等方法。其中涂层法是众多优化界面方法中较为简便高效的方法，而且不会损伤纤维原本力学性能。3、单宁酸(ta)作为一种天然植物多酚，因其独特的化学结构和优良的环境友好性，成为涂层改性中的一种有前景的物质。ta不仅成本低廉、来源广泛，还具有良好的生物相容性和环保特性。在uhmwpe纤维的表面处理中，ta能够通过形成稳定的涂层来增强纤维与基体之间的界面粘结力。此外，ta的多官能团结构能够与多种材料表面形成强效的化学或物理键合，这使得ta涂层法在材料改性领域显示出广泛的应用潜力。ta与多巴胺结构相似都对不同的基体表面具有非常好的粘附性能，在材料表面涂层、吸附改性领域应用广泛。专利文件cn108395675a以及cn108330692a公开了天津工业大学冯霞使用单宁酸(ta-nacl-tris溶液)对uhmwpe纤维进行表面改性，该方法原料来源丰富，制备方法简单环保。但由于单宁酸聚合速率较低，反应所需时间较长，从而影响了生产效率。技术实现思路1、为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于单宁酸涂层改性超高分子量聚乙烯的方法，采用聚乙烯亚胺、辣根过氧化物酶对uhmwpe纤维表面单宁酸改性涂层的稳定性及反应速率进行调控，能够提高单宁酸聚合的速率，在短时间内形成稳定的单宁酸涂层。具体方案如下：2、一种基于单宁酸涂层改性超高分子量聚乙烯的方法，所述的方法包括以下步骤：3、s1：将超高分子量聚乙烯纤维浸泡在无水乙醇中进行超声清洗，清洗完成后取出烘干；4、s2：配制单宁酸-金属离子缓冲溶液，并加入聚乙烯亚胺作为交联剂、辣根过氧化物酶溶液以及双氧水作为催化剂，混合成改性溶液；5、s3：将s1烘干后的超高分子量聚乙烯纤维浸入改性溶液中进行反应；6、s4：将反应结束后的超高分子量聚乙烯纤维使用去离子水进行清洗，后放入烘箱中进行干燥。7、进一步的，s2中的单宁酸-金属离子缓冲溶液为含有单宁酸以及金属离子的三羟甲基氨基甲烷缓冲金属盐溶液。8、在单宁酸-金属离子缓冲溶液中加入聚乙烯亚胺作为交联剂用于增强涂层与uhmwpe纤维表面的粘结，提高涂层的稳定性和耐久性；添加辣根过氧化物酶作为催化剂，促进单宁酸的聚合反应，加速涂层形成过程。9、进一步的，金属离子为铝、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、钼、钌、铑、镉、铈、铕、钆和铽中的一种或几种的组合物。10、进一步的，金属离子的浓度为0.08～0.72mm。11、进一步的，s1中聚乙烯亚胺的浓度为0.08～0.72mm。12、进一步的，辣根过氧化物酶溶液的浓度为0～4mg/ml；辣根过氧化物酶是一种催化剂，其浓度的限定可以影响单宁酸的聚合反应速率。较低的浓度可能导致反应速率缓慢，而较高的浓度可能会引起过度的反应，影响反应的选择性和涂层的质量。因此，通过调节辣根过氧化物酶的浓度，可以控制单宁酸涂层的形成速度和质量，从而实现对超高分子量聚乙烯涂层改性过程的进行调控。13、进一步的，s3中反应温度为10～50℃，反应时间为0.5～10h。14、进一步的，s2中单宁酸-金属离子缓冲溶液的ph为7～9。15、进一步的，双氧水的浓度为30％，双氧水与改性溶液的体积比为1:100。16、更进一步的，辣根过氧化物酶溶液的浓度为1mg/ml，与改性溶液的体积比为1:25。17、有益效果：18、本发明针对现有技术中超高分子量聚乙烯uhmwpe纤维的表面改性问题，提出了一种创新的单宁酸涂层改性方法。此方法采用聚乙烯亚胺pei和辣根过氧化物酶(hrp)作为关键成分，调控单宁酸改性涂层的稳定性和反应速率。具体的有益效果包括：19、(1)本发明的制得的单宁酸涂层显著提高了uhmwpe纤维与树脂基体之间的界面粘附性能，有助于提升复合材料的整体机械强度和耐久性。20、(2)通过使用聚乙烯亚胺作为交联剂，能够有效增强单宁酸涂层的稳定性。这种稳定性的提升，确保了改性后的纤维即使在长时间使用或是恶劣环境下也能保持优异的性能。21、(3)辣根过氧化物酶作为催化剂的使用，显著提高了单宁酸的聚合速率。与现有技术相比能够在较短的时间内就能形成稳定的涂层，提高生产效率，降低生产成本。通过调节辣根过氧化物酶的浓度，可以控制单宁酸涂层的形成速度和质量，从而实现对超高分子量聚乙烯涂层改性过程的进行调控。22、(4)本发明使用的原料不仅廉价易得，而且绿色环保，符合可持续发展的要求。23、(5)改性方法不损伤uhmwpe纤维的力学性能，且不改变纤维颜色，保持了材料的原有特性，适用于不同领域对材料外观和性能有特定需求的应用场景。24、(6)对双氧水的浓度以及体积比进行限定，一方面可以提供足够的氧化剂，以确保辣根过氧化物酶能有效催化反应，同时又不至于过快消耗反应物，导致反应失控，有助于保持反应的稳定性和可控性；另一方面双氧水中的自由基有助于促进聚乙烯亚胺(pei)与单宁酸(ta)之间的有效交联，从而提高材料的最终性能。技术特征：1.一种基于单宁酸涂层改性超高分子量聚乙烯的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：2.根据权利要求1所述的一种基于单宁酸涂层改性超高分子量聚乙烯的方法，其特征在于，s2中的缓冲金属盐溶液为含有单宁酸以及金属离子的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液。3.根据权利要求2所述的一种基于单宁酸涂层改性超高分子量聚乙烯的方法，其特征在于，金属离子为铝、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、钼、钌、铑、镉、铈、铕、钆和铽中的一种或几种的组合物。4.根据权利要求2所述的一种基于单宁酸涂层改性超高分子量聚乙烯的方法，其特征在于，金属离子的浓度为0.08～0.72mm。5.根据权利要求1所述的一种基于单宁酸涂层改性超高分子量聚乙烯的方法，其特征在于，s1中聚乙烯亚胺的浓度为0.08～0.72mm。6.根据权利要求1所述的一种基于单宁酸涂层改性超高分子量聚乙烯的方法，其特征在于，辣根过氧化物酶溶液的浓度为0～4mg/ml。7.根据权利要求1所述的一种基于单宁酸涂层改性超高分子量聚乙烯的方法，其特征在于，s3中反应温度为10～50℃，反应时间为0.5～10h。8.根据权利要求1所述的一种基于单宁酸涂层改性超高分子量聚乙烯的方法，其特征在于，s2中单宁酸-金属离子缓冲溶液的ph为7～9。9.根据权利要求1所述的一种基于单宁酸涂层改性超高分子量聚乙烯的方法，其特征在于，双氧水的浓度为30％，双氧水与改性溶液的体积比为1:100。10.根据权利要求6所述的一种基于单宁酸涂层改性超高分子量聚乙烯的方法，其特征在于，辣根过氧化物酶溶液的浓度为1mg/ml，与改性溶液的体积比为1:25。技术总结本发明提供了一种基于单宁酸涂层改性超高分子量聚乙烯的方法，所述的方法包括以下步骤：S1：将超高分子量聚乙烯纤维浸泡在无水乙醇中进行超声清洗，清洗完成后取出烘干；S2：配制单宁酸‑金属离子缓冲溶液，并加入聚乙烯亚胺、辣根过氧化物酶溶液以及H