CN103821005B - 一种无溶剂纤维浸渍组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无溶剂纤维浸渍组合物及其制备方法，无溶剂纤维浸渍组合物由以下重量份的组分组成：液体橡胶5-50份、异氰酸酯5-50份、增塑剂5-20份、聚氨酯树脂5-50份、增粘树脂5-10份。以上组成中不含有挥发性溶剂，无污染、附胶量均匀可控，可达30%；热处理温度低至80-200℃，能耗低，经过处理的纤维表面光滑，易编织和缠绕；此外，经过处理的纤维具有优异的物理机械性能,且与橡胶等基体材料的粘合性能优于传统浸渍体系，尤其适合作为橡胶软管等橡胶制品用增强材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种无溶剂纤维浸渍组合物及其制备方法，尤其适合作为橡胶软管等橡胶制品用增强材料，属于复合材料领域。
背景技术
许多橡胶工业制品，如轮胎、胶管和输送带等，都需要织物骨架材料以获得高强度和尺寸稳定性，骨架材料与橡胶的粘合性能是获得制品优异性能的关键，但纤维材料分子链和橡胶分子链之间缺少产生键合作用的活性基团, 致使纤维材料与橡胶的粘合性能较差，为了获得骨架纤维材料与橡胶之间良好的粘合性能，需要对纤维进行表面浸渍处理。
目前对纤维进行表面浸渍处理的方法主要采用间苯二酚-甲醛胶乳（RFL）、环氧树脂/封端异氰酸酯进行一浴法、二浴法或三浴法浸渍，经过浸渍的纤维材料与橡胶间能够形成较好的粘合力，但存在以下问题：一是传统体系浸渍后的纤维表面不光滑，在纤维的后期编织、缠绕等处理过程中与设备产生较大的摩擦力，容易造成断线和掉胶，需要对编织、缠绕等设备进行定期清理，影响生产效率和产品质量。其次，这些浸渍体系一类是水溶性，即以水为溶剂，含有氨水、苯酚、甲醛等，另一类是以甲苯作溶剂，含有苯酚、甲醛等物质，在纤维浸渍和热处理过程中，溶剂和甲醛等易挥发物质挥发，对环境及操作人员均造成巨大的危害；三是采用RFL体系浸渍的纤维粘合层需要在200-240℃下进行高温处理，这不仅消耗大量能量，而且工艺复杂，时间长，如果水分挥发不完全，残留水分会严重影响其粘合性能。
因此，现有的工艺存在生产效率低、产品质量不稳定、对环境和操作人员存在危害、工艺复杂、耗能多、时间长等诸多问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种不含挥发性溶剂，无污染、附胶量均匀可控，热处理温度低，耗能少的无溶剂纤维浸渍组合物及其制备方法，经过处理的纤维表面光滑，易编织和缠绕；经过处理的纤维具有优异的物理机械性能,且与橡胶等基体材料的粘合性能优异。
为了完成上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种无溶剂纤维浸渍组合物，由以下重量份的组分组成：液体橡胶 5-50份、异氰酸酯 5-50份、增塑剂 5-20份、聚氨酯树脂 5-50份、增粘树脂 5-10份。
所述液体橡胶是氢化的或羧酸的丙烯腈-丁二烯橡胶（X-NBR）、氢化丁腈橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯、丁苯橡胶、端羧基聚丁二烯的一种或几种混合物。
所述异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯类、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯类、多亚甲基多异氰酸酯的一种或几种混合物。
更进一步的，所述异氰酸酯是多亚甲基多异氰酸酯。
所述聚氨酯树脂是指含有多异氰酸酯基团预聚物和多羟（胺）基预聚物的溶液体系。
所述增塑剂指邻苯二甲酸酯类、脂肪族二元酸酯类、环氧化合物类、聚酯型增塑剂的一种或几种混合物。
更进一步的，所述邻苯二甲酸酯类增塑剂指癸丁二酸二丁酯、对苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二丙烯酯的一种或几种组合；脂肪族二元酸酯类指己二酸二辛脂、葵二酸二辛脂、壬二酸二辛脂的一种或几种组合；环氧化合物类增塑剂指环氧大豆油、环氧硬脂酸辛酯、蓖麻油环氧树脂、环氧四氢邻苯二酸二辛酯的一种或几种组合；聚酯类增塑剂指已二酸丙二醇聚酯、癸二酸丙二醇聚酯的一种或几种组合。
所述增粘树脂是指液态古马隆树脂、液态石油树脂的一种或二者混合物。
一种无溶剂纤维浸渍组合物，其制备方法是，将上述组合物的各组分按比例混合，置于搅拌机中搅拌均匀，然后对纤维进行浸渍处理，浸渍处理后的纤维在80-200℃下进行热处理即得到产品。
本发明的有益效果是：浸渍液处理的纤维纱线，具有与橡胶良好的粘结性能和表面光滑，整个加工过程无溶剂挥发，能耗低，且各种组分均采用市场上购得的产品，可以广泛的推广和应用，使用方法简单，可进一步降低生产的成本，提高成品率。克服上述现有技术存在的缺陷，无污染、附胶量均匀可控，可达30%；热处理温度低至80-200℃，能耗低。经过处理的纤维表面光滑，易编织和缠绕；经过处理的纤维具有优异的物理机械性能,且与橡胶等基体材料的粘合性能优于传统浸渍体系。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但是，应当理解为，这些实施例和试验例仅仅是用于更详细具体地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。
一种无溶剂纤维浸渍组合物，由以下重量份的组分组成：液体橡胶 5-50份、异氰酸酯 5-50份、增塑剂 5-20份、聚氨酯树脂 5-50份、增粘树脂 5-10份。
所述液体橡胶是氢化的或羧酸的丙烯腈-丁二烯橡胶（X-NBR）、氢化丁腈橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯、丁苯橡胶、端羧基聚丁二烯的一种或几种混合物。
所述异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯类、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯类、多亚甲基多异氰酸酯的一种或几种混合物。
更进一步的，所述异氰酸酯是多亚甲基多异氰酸酯，是一种由不同官能度的多异氰酸酯混合物组成的棕色液体，浅黄色至褐色粘稠液体。升温时能发生自聚作用，并与聚酯纤维表面的羟基发生反应，形成交联键。
所述聚氨酯树脂是指含有多异氰酸酯基团预聚物和多羟（胺）基预聚物的溶液体系，在加热条件下扩链交联，并能与上述异氰酸酯反应生产脲基甲酸酯，进一步反应生产缩二脲，可用作交联剂使用。
所述增塑剂指邻苯二甲酸酯类、脂肪族二元酸酯类、环氧化合物类、聚酯型增塑剂的一种或几种混合物。
更进一步的，所述邻苯二甲酸酯类增塑剂指癸丁二酸二丁酯、对苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二丙烯酯的一种或几种组合；脂肪族二元酸酯类指己二酸二辛脂、葵二酸二辛脂、壬二酸二辛脂的一种；环氧化合物类增塑剂指环氧大豆油、环氧硬脂酸辛酯、蓖麻油环氧树脂、环氧四氢邻苯二酸二辛酯的一种；聚酯类增塑剂指已二酸丙二醇聚酯、癸二酸丙二醇聚酯的一种。
所述增粘树脂是指液体古马隆树脂、液体石油增粘树脂的一种或二者混合物。
实施例1
以液体丁苯橡胶为基料，首先将邻苯二甲酸二丙烯酯、对苯二甲酸二辛酯按照1:1的比例混合均匀后取15g，与30g多亚甲基多异氰酸酯、20g聚氨酯树脂、10g液态石油树脂一起置于高速搅拌机内，转速设置100 rpm，搅拌5分钟使其混合均匀，然后对纤维进行浸渍处理，浸渍处理后的纤维在180℃下进行热处理即得到产品。
实施例2
以液体乙丙橡胶为基料，首先将已二酸丙二醇聚酯、环氧大豆油按照1:1的比例混合均匀后，取5g，与10g 4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、30g聚氨酯树脂、5g液态古马隆树脂一起置于高速搅拌机内，混合搅拌5分钟，转速100 rpm，混合均匀，然后对纤维进行浸渍处理，浸渍处理后的纤维在120℃下进行热处理即得到产品。
实施例3
以液体丙烯腈橡胶为基料，首先将己二酸二辛脂、环氧大豆油按照1:1的比例混合均匀后，取20g，与 5g 4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯类、50g聚氨酯树脂、10g液态古马隆树脂一起置于高速搅拌机内，混合搅拌5分钟，转速100 rpm，混合均匀，然后对纤维进行浸渍处理，浸渍处理后的纤维在80℃下进行热处理即得到产品。
用于粘合性能评估的橡胶组合物：
3号烟片 70；丁苯橡胶（SBR）1502 30；氧化锌（含量≥99.7%）5；硬脂酸 2；硫化促进剂 DM 1.2；硫化促进剂 TMTD 0.03；白炭黑（沉淀法）15；炭黑N330 40；粘合剂 A 2.5；粘合剂RS 3.5；硫磺2.2。将以上物质在双辊开炼机上开炼成厚度为1mm的薄片备用。
经过处理的聚酯胶管纱线按照HG/T4394-2012标准进行物理机械性能及粘合性能测试，试验测得其物理机械性能均优于HG/T4394-2012指标要求；纤维附胶量可控，可根据制品粘合要求调整附胶量。其中，经过浸渍处理的2200dtex聚酯胶管纱线，控制附胶量大于10%，其粘合强度均大于95 N/cm，远大于标准75N/cm的粘合性能要求。
Claims (9)
1.一种无溶剂纤维浸渍组合物，其特征在于，由以下重量份的组分组成：液体橡胶 5-50份、异氰酸酯 5-50份、增塑剂 5-20份、聚氨酯树脂 5-50份、增粘树脂 5-10份。
2.根据权利要求1所述的无溶剂纤维浸渍组合物，其特征在于：液体橡胶是氢化的丙烯腈-丁二烯橡胶、羧酸的丙烯腈-丁二烯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯、丁苯橡胶、端羧基聚丁二烯的一种或几种混合物。
3. 根据权利要求1所述的无溶剂纤维浸渍组合物，其特征在于：所述异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多异氰酸酯的一种或几种混合物。
4.根据权利要求3所述的无溶剂纤维浸渍组合物，其特征在于：所述异氰酸酯是多亚甲基多异氰酸酯。
5.根据权利要求1所述的无溶剂纤维浸渍组合物，其特征在于：所述聚氨酯树脂是指含有多异氰酸酯基团预聚物和多羟基预聚物的溶液体系，或者是含有多异氰酸酯基团预聚物和多胺基预聚物的溶液体系。
6.根据权利要求1所述的无溶剂纤维浸渍组合物，其特征在于：所述增塑剂指邻苯二甲酸酯类、脂肪族二元酸酯类、环氧化合物类、聚酯类增塑剂的一种或几种混合物。
7.根据权利要求6所述的无溶剂纤维浸渍组合物，其特征在于：所述邻苯二甲酸酯类增塑剂指邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二丙烯酯的一种；脂肪族二元酸酯类指己二酸二辛脂、葵二酸二辛脂、壬二酸二辛脂的一种；环氧化合物类增塑剂指环氧大豆油、环氧硬脂酸辛酯、蓖麻油环氧树脂、环氧四氢邻苯二酸二辛酯的一种；聚酯类增塑剂指已二酸丙二醇聚酯、癸二酸丙二醇聚酯的一种。
8.根据权利要求1所述的无溶剂纤维浸渍组合物，其特征在于：所述增粘树脂是指液体古马隆树脂、液体石油增粘树脂的一种或二者混合物。
9.根据权利要求1所述的无溶剂纤维浸渍组合物，其特征在于，制备方法是：将各组分按比例混合，置于搅拌机中搅拌均匀，然后对纤维进行浸渍处理，浸渍处理后的纤维在80-200℃下进行热处理即得到产品。
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