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芳纶纤维具有高强度、高模量、优良的耐疲劳等性能。芳纶/树脂复合材料普遍应用于交通运输、军事和国防领域,这是由于其具有优良的抗冲击、断裂延展性和损伤容限性能,可加工性能好。但芳纶纤维表面晶格致密,呈明显的皮芯结构,具有高度结晶的分子链结构和较大的位阻效应,导致其与橡胶黏结性较差,使其在输送带、轮胎等橡胶制品上的应用受到很大的限制,所以,通过对芳纶纤维表面改性提高其与橡胶基体间的黏结强度非常重要。此外,由于其特殊的物理和化学结构,对300~450nm波长的光吸收敏感,包括紫外线和太阳光线到达地球的部分可见光,会导致纤维的宏观力学性能恶化。由于芳纶纤维存在的上述缺陷,本文通过对其进行表面改性,从而改善纤维与基体间的黏结性能,提高其抗紫外辐照性能的目的。本论文结合芳纶纤维的特性,为了改善其优异的物理和化学性能,特别是纤维增强橡胶复合材料的抗紫外老化性能和界面黏合性能。选用水性聚氨酯预聚体(WPUP)包覆纳米ZnO粒子(ZnO@WPUP),对芳纶纤维进行表面改性,希望在纤维表面引入大量有机官能团进行表面活化,并借助ZnO良好的紫外屏蔽吸收效应,使纤维的抗紫外老化性和橡胶复合材料界面黏结性得到优化。首先,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为合成聚氨酯预聚体的硬段,加入催化剂,在扩链剂作用下,通过原位乳液聚合的方法,在纳米ZnO表面发生原位聚合反应,最后形成水性聚氨酯预聚物(WPUP)的壁材。研究结果表明:ZnO@WPUP乳化改性剂中粒子尺寸达到约60nm,分散均匀,体系储存稳定,且制备方法简单,容易控制,对环境友好,便于工业化的使用。其次,采用KOH对芳纶纤维表面进行预处理,再将WPUP改性的ZnO对其进行二次处理,并通过调控ZnO和IPDI的配比,得到不同含量的WPUP改性的ZnO粒子,以研究上述方法改性Zn O对芳纶纤维对力学性能及其与天然橡胶的黏合强度的影响。结果显示,经过杂化涂剂处理后,芳纶纤维表面被涂覆一层均匀致密的ZnO@WPUP粒子,纤维表面的粗糙度和化学活性大幅度增加,表面浸润性大大改善。ZnO@WPUP改性的芳纶/橡胶复合材料,随着ZnO@WPUP中IPDI的量增加,橡胶黏附量增加,纤维的抽出力大幅度增大,纤维与橡胶基体的界面黏合性能大幅改善。再次,利用ZnO@WPUP整理剂的紫外线屏蔽作用,对芳纶纤维进行不同时间的紫外辐射老化实验,通过表面形貌、结晶性能、单纤维拉伸等测试,对改性芳纶的耐紫外性评价。结果表明:未改性的芳纶纤维紫外光老化现象显著,断裂强度下降严重,断裂强度保持率仅在46.8%,纤维表面出现明显的刻蚀坑和沟槽,损坏严重;ZnO@WPUP表面改性的芳纶纤维拉伸性能的影响减弱,纤维本体破坏程度很小,紫外光老化速度减缓,紫外照射一周其断裂强度保留率仍能维持在76.9%,说明ZnO@WPUP改性能有效提高芳纶纤维的抗紫外老化性能。