CN102465449A - 一种预处理尼龙短纤维的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预处理尼龙短纤维的制备方法，它包括：尼龙纤维、预处理粘合剂组合物，经过二浸工艺后，尼龙纤维表面附着上一层粘合剂组合物，再经过紫外线光照射，使得粘合剂组合物与尼龙纤维发生化学接枝反应，从而在尼龙纤维表面形成粘合层，然后切断成1.0-6.0mm长度的短纤维，得到预处理尼龙短纤维产品。该方法制得的预处理尼龙短纤维可在EPDM、CR、SBR、NBR、NR橡胶基质中有很好的分散性和粘合性，工艺过程无污染，常温操作，简单易控制，易于推广。

Description

一种预处理尼龙短纤维的制备方法

技术领域：本发明涉及一种采用光化学接枝反应预处理尼龙短纤维的制备方法，并且制得的预处理尼龙短纤维产品在EPDM、CR、SBR、NBR、NR等橡胶基体中有很好的分散和粘合性。

背景技术：尼龙短纤维橡胶复合材料在传动带压缩胶中应用较广，可提高压缩胶的硬度、侧向耐压性、耐磨性等性能。随着汽车行业的发展，对传动带的要求越来越高，相应对短纤维的要求也随之而高。对短纤维的预处理主要改善其在基材中的分散性和粘合性能，前人对短纤维的预处理技术进行了很多的研究，北京化工大学在ZL93117126.1专利中将短纤维、胶乳、填料、粘合剂、润滑剂、表面活性剂、防老剂等处理剂体系直接在高速搅拌装置中搅拌，得到表面均匀涂覆的粒状处理物，然后干燥后得到预处理短纤维。该方法能够使预处理短纤维达到很好的粘合性，但是在高速搅拌机作用下易出现少量胶乳破乳使得局部的短纤维无法得到润滑剂的浸润，难以分散。USP4263184专利公开了一种将短纤维和橡胶胶乳共沉形成均一的短纤维预分散体。将短纤维与适当比例的胶乳和水混合，搅拌使其形成均一的悬浮液，然后再在高速搅拌下，加入一定浓度的电解质溶液使胶乳发生凝聚而包覆在短纤维表面制得短纤维预分散体，在悬浮体中还可以加入粘合剂、增塑剂、抗氧剂等来制得不同类型的预处理短纤维。GB2138430A和USP4543377也提出类似的方法，该方法预处理的短纤维有很好的分散性，但是对粘合性能改善甚少，因为在凝聚过程粘合剂很难浸润到纤维表面上发生作用。

发明内容：本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种预处理尼龙短纤维的制备方法，该方法首次将光接枝技术引入尼龙短纤维橡胶复合材料的短纤维预处理中，预处理过程中不使用高速搅拌装置搅拌，不使用有毒有害的有机溶剂、卤代酚化合物、热固性树脂等物质，对环境无污染。本发明预处理尼龙短纤维的制备方法是这样实现的，一种预处理尼龙短纤维的粘合剂组合物包括：单体、引发剂、丙酮、粘合树脂、胶乳、填料、水。它的制备方法是：步骤一，取单体用量5.0-10.0％和、引发剂用量1.0-1.5％和丙酮用量88.5-94.0％为溶剂，搅拌5分钟，即制备好第一道浸渍溶液；步骤二，取粘合树脂用量1.5-3.0％、胶乳用量6.5-12.0％、填料用量0.5-1.0％、水84.2-91.0％为溶剂，搅拌5分钟，即制备好第二道浸渍水分散液；步骤三，将尼龙纤维经过第一道浸渍液，然后再经过第二道浸渍水分散液，再经过一扎处理；步骤四，将步骤三得到的尼龙纤维经过紫外光箱内照射，进行表面光接枝，辐照高度为10-40cm，辐照时间为20-35min，照射后的纤维表面含粘合剂复合物1.0-15.0％(重量)；步骤五，将照射后得到的预处理尼龙纤维在剪切机上进行机械剪切，制得1.0-6.0毫米的预处理尼龙短纤维产品。本发明是首次在制备尼龙短纤维橡胶复合材料的纤维预处理环节中引入表面光接枝技术，通过紫外光接枝预处理后的尼龙短纤维能在EPDM、CR、SBR、NBR、NR橡胶中有较好的分散性和粘合性能，并且此工艺过程对纤维本身的性能影响较小，该工艺过程无污染，常温下操作，操作简单易控制，不经过高速搅拌装置搅拌，设备成本低，易于工业化推广。本发明使用的原料尼龙纤维可以是工业或民用尼龙纤维，在引发剂的作用下单体以及胶乳与纤维基体以共价键形式结合，形成较稳定的表面粘合层。所选用的引发剂是二苯甲酮、1-[4-(2-羟乙氧基)-亚苯基]-2-羟基-2′，2′一二甲基乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。引发剂的作用为引发单体和胶乳与尼龙纤维发生光接枝反应。所选用的单体可为丙烯酰胺类、甲基丙烯酰胺、丙烯酸及其盐类、烷基取代的丙烯酸及其盐类、乙烯基吡啶等，例如丙烯酰胺。所选用的粘合树脂为酚醛树脂。所选用的胶乳为丁吡胶乳、乙丙胶乳、丁腈胶乳、氯丁胶乳等。所选用的填料为橡胶用的填充物或者补强剂如：炭黑、白炭黑、粘土、滑石粉、碳酸钙等，目的是能够提高粘合层的硬度和对粘合层起到补强等作用，以及粘合层在与橡胶共硫化过程有很好的渗透性。

具体实施方式：

实施例1：

步骤一，取单体丙烯酰胺用量为10.0％、引发剂二苯甲酮用量为1.0％、丙酮用量89.0％为溶剂，搅拌5分钟，制备好第一道浸渍溶液；

步骤二，取酚醛树脂用量2.0％、丁吡胶乳用量8.0％、填料炭黑用量0.8％、水用量89.2％为溶剂，搅拌5分钟，即得第二道浸渍水分散液；

步骤三，将尼龙纤维经过第一道浸渍溶液，然后再经过第二道浸渍水分散液，再经过一扎处理；

步骤四，将步骤三得到的预处理尼龙纤维经过紫外光箱内照射，进行表面光接枝，辐照高度为30.0cm，辐照时间为35.0min，照射后的纤维表面含粘合剂复合物1.0-15.0％(重量)；

步骤五，将照射后得到的预处理尼龙纤维在剪切机上进行机械剪切，制得1.0mm的预处理尼龙短纤维产品。

实施例2：

步骤一，取单体甲基丙烯酰胺用量为5.0％、引发剂二苯甲酮用量为1.0％、丙酮用量94.0％为溶剂，搅拌5分钟，制备好第一道浸渍溶液；

步骤二，取酚醛树脂用量1.5％、丁吡胶乳用量6.5％、填料白炭黑用量1.0％、水用量91.0％为溶剂，搅拌5分钟，即得第二道浸渍水分散液；

步骤三，将尼龙纤维经过第一道浸渍溶液，然后再经过第二道浸渍水分散液，再经过一扎处理；

步骤四，将步骤三得到的预处理尼龙纤维经过紫外光箱内照射，进行表面光接枝，辐照高度为10.0cm，辐照时间为20.0min，照射后的纤维表面含粘合剂复合物1.0-15.0％(重量)；

步骤五，将照射后得到的预处理尼龙纤维在剪切机上进行机械剪切，制得2.0mm的预处理尼龙短纤维产品。

实施例3：

步骤一，取单体甲基丙烯酰胺用量为8.0％、引发剂1-[4-(2-羟乙氧基)-亚苯基]-2-羟基-2′，2′一二甲基乙酮用量为1.2％、丙酮用量90.8％为溶剂，搅拌5分钟，制备好第一道浸渍溶液；

步骤二，取酚醛树脂用量2.0％、乙丙胶乳用量10.0％、填料粘土用量0.5％、水用量87.5％为溶剂，搅拌5分钟，即得第二道浸渍水分散液；

步骤三，将尼龙纤维经过第一道浸渍溶液，然后再经过第二道浸渍水分散液，再经过一扎处理；

步骤四，将步骤三得到的预处理尼龙纤维经过紫外光箱内照射，进行表面光接枝，辐照高度为25.0cm，辐照时间为25.0min，照射后的纤维表面含粘合剂复合物1.0-15.0％(重量)；

步骤五，将照射后得到的预处理尼龙纤维在剪切机上进行机械剪切，制得2.0mm的预处理尼龙短纤维产品。

实施例4：

步骤一，取单体丙烯酸用量为10.0％、引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮用量为1.5％、丙酮用量88.5％为溶剂，搅拌5分钟，制备好第一道浸渍溶液；

步骤二，取酚醛树脂用量2.5％、氯丁胶乳用量10.0％、填料滑石粉用量1.0％、水用量86.5％为溶剂，搅拌5分钟，即得第二道浸渍水分散液；

步骤三，将尼龙纤维经过第一道浸渍溶液，然后再经过第二道浸渍水分散液，再经过一扎处理；

步骤四，将步骤三得到的预处理尼龙纤维经过紫外光箱内照射，进行表面光接枝，辐照高度为40.0cm，辐照时间为30.0min，照射后的纤维表面含粘合剂复合物1.0-15.0％(重量)；

步骤五，将照射后得到的预处理尼龙纤维在剪切机上进行机械剪切，制得4.0mm的预处理尼龙短纤维产品。

实施例5：

步骤一，取单体丙烯酰胺用量为10.0％、引发剂二苯甲酮用量为1.0％、丙酮用量89.0％为溶剂，搅拌5分钟，制备好第一道浸渍溶液；

步骤二，取酚醛树脂用量3.0％、丁腈胶乳用量12.0％、填料碳酸钙用量0.8％、水用量84.2％为溶剂，搅拌5分钟，即得第二道浸渍水分散液；

步骤三，将尼龙纤维经过第一道浸渍溶液，然后再经过第二道浸渍水分散液，再经过一扎处理；

步骤四，将步骤三得到的预处理尼龙纤维经过紫外光箱内照射，进行表面光接枝，辐照高度为30.0cm，辐照时间为25.0min，照射后的纤维表面含粘合剂复合物1.0-15.0％(重量)；

步骤五，将照射后得到的预处理尼龙纤维在剪切机上进行机械剪切，制得6.0mm的预处理尼龙短纤维产品。

将上述1.0-6.0mm长度的10g预处理尼龙短纤维产品分别在100g NR、SBR、EPDM、CR、NBR橡胶基体中进行分散，使用在2007年公开的CN1896369A专利“芳纶浆粕预处理方法”中，“热压制膜法”观察预处理尼龙短纤维在NR、SBR、EPDM、CR、NBR基材中的分散情况，在压制的薄膜中，预处理尼龙短纤维没有团集点，分散效果好。

Claims (6)

1.一种预处理尼龙短纤维的制备方法，其特征在于：预处理尼龙短纤维的粘合剂组合物包括：单体、引发剂、丙酮、粘合树脂、胶乳、填料、水，其制备方法如下：

步骤一，取单体用量5.0-10.0％和、引发剂用量1.0-1.5％和丙酮用量88.5-94.0％为溶剂，搅拌5分钟，即制备好第一道浸渍溶液；

步骤二，取粘合树脂用量1.5-3.0％、胶乳用量6.5-12.0％、填料用量0.5-1.0％、水84.2-91.0％为溶剂，搅拌5分钟，即制备好第二道浸渍水分散液；

步骤三，将尼龙纤维经过第一道浸渍液，然后再经过第二道浸渍水分散液，再经过一扎处理；

步骤四，将步骤三得到的尼龙纤维经过紫外光箱内照射，进行表面光接枝，辐照高度为10-40cm，辐照时间为20-35min，照射后的纤维表面含粘合剂复合物1.0-15.0％；

步骤五，将照射后得到的预处理尼龙纤维在剪切机上进行机械剪切，制得1.0-6.0毫米的预处理尼龙短纤维产品。

2.根据权利要求1所述的一种预处理尼龙短纤维的制备方法，其特征在于：所选用的引发剂是二苯甲酮、1-[4-(2-羟乙氧基)-亚苯基]-2-羟基-2′，2′一二甲基乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的一种。

3.根据权利要求1所述的一种预处理尼龙短纤维的制备方法，其特征在于：所选用的单体可为丙烯酰胺类、甲基丙烯酰胺、丙烯酸及其盐类、烷基取代的丙烯酸及其盐类、乙烯基吡啶类化合物的一种。

4.根据权利要求1所述的一种预处理尼龙短纤维的制备方法，其特征在于：所选用的粘合树脂为酚醛树脂。

5.根据权利要求1所述的一种预处理尼龙短纤维的制备方法，其特征在于：所选用的胶乳为丁吡胶乳、乙丙胶乳、丁腈胶乳、氯丁胶乳的一种。

6.根据权利要求1所述的一种预处理尼龙短纤维的制备方法，其特征在于：所选用的填料为炭黑、白炭黑、粘土、滑石粉、碳酸钙的一种。