CN1052274A - 把有机纤维填料加到弹性体中的方法 - Google Patents

Abstract

通过将一种有长度小于大约25毫米的有机纤 维填料的含水淤浆和一种弹性体胶乳(如聚氯丁二烯 胶乳)加到螺杆挤出机中，而将纤维加到弹性体中。 胶乳和淤浆进入挤出机中并且胶乳在挤出机中被凝 固，含有纤维填料的凝固胶乳送入脱水区。凝固的弹 性体流被节流，以致存在于凝固的弹性体中的水借助 于节流上游处的挤出机上的出口被分离，排料并回收 填有纤维的弹性体，配料可用来制造动力传动带。

Description

本发明涉及把纤维填料加到弹性体聚合物中的方法。

纤维填料已被加到塑料和弹性体中，以便对由聚合物制造的制品提供附加强度，并给制品（如动力传送带）提供良好的表面接触性能，及由于使用低成本的填料而降低配料的成本。通过在开炼机上或在密闭式混合机中将聚合物加热使其软化并充分混合聚合物和填料，而把纤维填料加到塑料和弹性体中。当纤维加到某种弹性体中时，这种方法有固有的缺点。对于由弹性体制造的制品例如运输传送带等的许多应用，把纤维加到弹性体中的要求是严格的。现在工业规模工厂采用的方法是把固体未硫化弹性体与纤维填料在班伯里混炼机中或在橡胶开炼机上混合。混合持续大约5到10分钟。其后混合必须停止一段时间，因为弹性体变得过热，如果混合继续进行，弹性体将发生降解，引起弹性体的重要性能大大降低和/或胶料焦烧。因此，当弹性体和纤维的混合物过热时，在继续进行混合之前，必须冷却。这种把填料加到弹性体中进行混合和由于生热而冷却的过程，可能需要反复6次之多。这样，这种橡胶的逐步加工在充分混合之前可能产生一种无用的焦烧产品，尤其是当冷却能力有限时，用芳酰胺纤维在工业规模开炼机中更是如此。因此用现有技术方法，把纤维填料加到弹性体中是能量密集和费用昂贵的，它是由于加工厂把纤维加到弹性体里需要很长的时间。本发明提供一种把有机纤维填料加到弹性体里的方法，该方法是经济的、易实现的，只需要最小的分散工作达到所给定配料质量。

本发明涉及把纤维填料加到弹性体里的方法，该方法包括：

（a）将一种弹性体胶乳和一种含有大约1-100重量份有机纤维填料（以100份弹性体为准）的水淤浆加入螺杆挤出机中，所述纤维填料长度小于大约25毫米，加入到挤出机中的淤浆和胶乳既可预混合，也可分别加入，随后在挤出机中混合，

（b）在螺杆挤出机中凝固弹性体胶乳而形成含有有机纤维填料的凝固的弹性体，

（c）将含有有机纤维填料的凝固的弹性体送入脱水区，

（d）将凝固的填有纤维的弹性体通过一节流，该节流产生足够的反压，把存在于凝固弹性体中的水从挤出机排出口（在节流的上游）压出，

（e）排料并回收有机填有纤维的弹性体。

图1是用在本发明方法中的脱水挤出机的部分示意侧视剖面图。

图2是脱水挤出机螺杆的简化顶视剖面图，表示螺纹的排列。

图3是图1和图2中所示脱水挤压机的改进实例，所不同的是多了负压区和产品排出区。

在本发明的方法中所用弹性体必须是胶乳形式的，一般说，胶乳的固体含量为大约25～75%，通常为大约35～60%，常用乳化剂与水（例如）、氯丁二烯单体和其它组份混合形成一种乳液，随后进行聚合得一胶乳。胶乳粒子是由乳化剂（例如松香皂）保护的弹性体的聚集体组成，乳化剂被吸收在粒子的表面上，能用在本发明方法中的代表性弹性体胶乳包括：聚氯丁二烯、苯乙烯-丁二烯、聚丁二烯、腈橡胶和聚异戊二烯。聚氯丁二烯特别优选。

氯丁二烯聚合物是一种硫改性的、烷基硫醇改性的、或二烷基或二烷氧基黄原二硫化物改性的聚氯丁二烯均聚物或氯丁二烯和2，3-二氯丁二烯-1，3、或含3-10个碳原子的单烯属不饱和单体的共聚体或其混合物。烯属不饱和单体还可叙述为沸点从0℃到200℃的乙烯基单体。优选的乙烯基单体是丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸低烷基酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、马来酸酯和富马酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸和马来酸。乙烯基单体一般比2-氯-1，3-丁二烯活性低，而2，3-二氯-1，3-丁二烯的活性更高。

在制备聚氯丁二烯中所用的烷基硫醇改性剂一般具有的链长约4-20个碳原子，其烷基可以是直链的或支链的，它们可以是伯烷基、仲烷基或叔烷基。二烷基黄原二硫化物改性剂可用下列结构式表示：

其中R和R′是1-8个碳原子的烷基。适宜的烷基的例子是甲基、乙基、丙基、异丙基和各种异构的丁基、戊基、己基、庚基和辛基。优选的二烷基黄原二硫化物是在其分子中的每个烷基具有1-4个碳原子的那些，特别是二异丙基黄原二硫化物。

二烷氧基黄原二硫化物改性剂是由下列分子式构成：

其中R和R′是1-8个碳原子的烷基，m则2-6。合适的烷基的例子是甲基、乙基、丁基和己基。而乙基为最好。改性剂也可以是元素硫。一般说为了保持产品的凝胶含量在所需范围内，聚合物的改性剂含量应为0.05至0.15%（重量）。氯丁二烯聚合物是在10℃至50℃由乳液聚合来制备的。聚合反应通常在40%或更高的氯丁二烯单体转化后终止。

苯乙烯/丁二烯弹性体胶乳在现有技术中是众所周知的，也能用在本发明的方法中。这些弹性体胶乳一般是由60至75份（重量）丁二烯，25至40份（重量）苯乙烯，1至5份（重量）乳化剂，0.1至1.0份（重量）聚合催化剂，0.1至1.0份（重量）改性剂和100至300份（重量）水组成的乳液，在40至60℃聚合而制备的。

适用于本发明聚丁二烯弹性体可由各种方法来生产，其中适宜的方法之一是在乳液中由活性游离基R引发的游离基聚合，该活性游离基R·是由过氧化物、过硫酸盐的分解或类似的生成游离基反应生成的。

适用于本发明的聚1，4异戊二烯弹性体包括天然橡胶（三叶胶和巴拉塔胶）和合成聚异戊二烯。合成聚异戊二烯可在使用游离基引发剂的水体系中聚合乳液而得。适宜的游离基引发剂是过硫酸钾或使用氢过氧化枯烯-焦磷酸铁的氧化还原体系。分子量由添加的硫醇如十二烷硫醇来控制。

加到弹性体中的有机纤维填料可以是天然纤维或合成纤维，例如棉、纤维素醋酸酯、聚酰胺、聚芳酰胺和聚酯。优选的纤维是棉和聚芳酰胺聚（对亚苯基对苯二酰胺）（Poly（para  phenylene  terephthalamide）），如Kevlar芳酰胺浆。用在本方法中加到挤出机里的未配料的纤维填料的长度一般是大约0.02-6毫米，优选为0.3-3毫米。较小的纤维长度也是满意的，但一般不小于0.3毫米，这是由于尺寸更进一步减小所需的费用没有增加好处。纤维长度大于大约25毫米就难于加工了，这是由于缠结所致。有机纤维填料的直径通常比它的长度小。一般说来，直径可变化很大，但通常为8-50微米。棉纤维的直径典型为大约12-18微米，Kevlar芳酰胺浆为大约12-17微米。一般论，长度与直径比可如下表示：L∶D≥10，较长长度的纤维对制造的制品提供较好的补强。

加到弹性体胶乳中的有机纤维填料的量（基本上全加到聚合物里）随着弹性体的特殊用途而变。一般来说，每100份弹性体填料加入量为1-100份，一般是每100份弹性体为大约5-30份填料，尤其是对被使用的、在动态应用中没有更多的减弱的制品，例如动力传动带和轮胎。

弹性体胶乳可与纤维填料的水淤浆预混合。含水纤维可采用普通的低剪切混合器（如螺旋浆或透平装置）或高剪切混合器来制备。增稠剂可加到淤浆中以增加混合装置的分散剪切应力，以便防止随后的沉降，并有助于最终胶乳/淤浆的凝固。其它可混溶的添加剂如加工油、炭黑和染料可加到淤浆或胶乳（被加入凝固弹性体中的）中。当掺合胶乳和水淤浆时，最好使用低剪切普通混合技术以防止过早部分凝固。因此，一种或多种弹性体胶乳，如聚氯丁二烯胶乳或苯乙烯/丁二烯胶乳可与有机纤维填料的水淤浆预混合，并且所得的共混物可加到凝固脱水挤出机中。另外，弹性体胶乳和纤维填料的水淤浆也可分别加到挤出机中。可以看出，由本发明可想象各种结合。

弹性体胶乳是在挤出机中进行凝固的。用于本方法的适宜促凝剂包括盐的水溶液，例如氯化钙/硫酸铝、氯化钠、硫酸钠或酸酰钠的水溶液。阳离子皂（例如聚氧丙烯甲基二乙基氯化铝（EMCOL  CC-9）和多胺水溶液，既可单独使用又可与盐结合用来中和阴离子表面活性剂，以便稳定胶乳。或者，可通过在弹性体胶乳/水淤浆注入点和废液排出点之间引入第二高压段来进行弹性体的机械凝固，通过在这一区内的高剪切胶乳凝固了。为了达到这一目的可使用园筒形的机筒内装螺杆衬套，以便让弹性体全部通过高的持续剪切。但是化学凝固更好。

对于聚氯丁二烯来说（特别是由树脂或松香皂在H为10或更高的稳定的单体乳液中制备的）无机酸和羧酸可用来降低PH值，中和树脂或松香皂，并引发或促进凝固。优选的酸是醋酸，可与促凝剂混合加入或分别加入。

促凝剂（和酸、要适当）可在胶乳/淤浆混合物加到挤出机处的上游或下游加入。但是，如果淤浆和胶乳是分别加入的，最好是将促凝剂在淤浆加入处的下游加入，以防止在纤维引入本过程之前，弹性体过早地凝固，并防止废液中的纤维随后损失。或者促凝剂可直接混入纤维淤浆中，以便在胶乳注入处的上游或下游分别注入挤出机。

本方法也可使用水分散增稠剂，这可以与胶乳、促凝剂一起分别加入或者加到纤维淤浆中而加入。优选加到纤维淤浆中，因为增稠剂也能防止纤维或排放水的沉降，并通过提高混合步骤的效率改进纤维的分散性。增稠剂还能提高凝固效果并将排放水中的分散聚合物的量减到最小。优选的增稠剂是Alcogum  6625聚丙烯酸钠和Alcogum  SL-76丙烯酸三元共聚物乳液（由Alco化学公司提供），所用浓度例如为每一百份棉纤维1至10份，或例如每一百份Kevlar浆7-50份，以便稳定典型的5%棉纤维和1%Kevlar浆淤浆。其它的适宜的增稠剂包括例如羟乙基纤维素、各种淀粉、树胶和肽（在现有技术中所熟知的）。优选的促凝剂是氯化钙的水溶液。该溶液的浓度可低到2%或高到50%。特定的促凝剂浓度在很大程度上取决于它的流速（基本上类似于胶乳的流速）。

凝固的弹性体胶乳/淤浆混合物送入脱水区，在此与加压密封形式的节流接触，施加于凝固弹性体的分压取决于流速，节流设计、螺杆速度和配料粘度。当凝固的弹性体通过节流时分离出大量的水，这是由于节流所产生的反压所致，使在脱水区中的水通过节流上游的排出口除去。

填有纤维的弹性体从挤出机中排出，随后干燥除去过量液体。另一方面，挤出机装有负压区5（在节流的下游），通过真空从凝固的弹性体中除去剩余的水。存在于节流中的凝固的弹性体被送到负压区，从弹性体中除去水，以便在排料之前，得到基本干燥的弹性体。

参考图1，其中12是供料罐，内装如氯丁二烯聚合物和有机纤维填料的水淤浆的混合物，13是装有凝固剂（如含水氯化钙）的供料罐，16是双螺杆挤出机壳，内装螺杆8，如图2所示。挤出机分成下列三个区：1是聚合物凝固区，2是液体分离区、3是加压密封区。由图1可见，在区2的下游末端，螺杆槽9可能做得更浅，向加压密封4（起到节流作用）提供一泵作用。压力升高到足以迫使低粘度流体（水）以与螺杆运动相反的方向运动。废液通过排出口10除去。为了防止聚合物随废液排出而损失，在该点处可安装一个机械脱水装置，例如这可是一双螺杆机构。通过此机构使聚合物返回挤出机。在废液出口管线可装有自动阀以保持在区2的上游末端具有所需的压力。加压密封4可以是在挤出机技术中所熟知的、能提供高反压的几种装置之一。图中示意的是反向啮合螺杆螺纹，它一般适用于此目的，挤出机也可装配机筒阀18以降低由加压密封所建立的压力，并控制挤出物的水分和/或温度。加压密封的下游，挤出机装有排出聚合物的附加长度的输送螺杆11。

在1区中螺杆螺纹是啮合的，在区2中螺杆螺纹不是啮合的，但是相切的。反向旋转或同向旋转啮合螺杆较适宜，因为具有良好的排料特性和耐污垢性。非啮合螺杆或单螺杆挤出机也适宜，但是需要使用高压计量泵将弹性体胶乳压入挤出机内，弹性体胶乳/纤维填料配料物质可直接排出或从挤出机（图1所示）中通过开口模5而排料，并通过一般方法（如在烘箱中）进行空气干燥。另一种方式，如图3所示，紧接挤出机加压密封4的下游装有负压区6，用一真空泵传递给直空敞口7，以除去凝固的弹性体中的剩余液体。干燥的弹性体/纤维混合物（典型的含有小于1%的水分）随后通过产品排出区14，并被压过口模15，切成使用的最终产品形式。可截去双螺杆的一个，并用园筒形机筒截面作为最终区。产品除去区14常是单螺杆段，它在建立压力能力上优于双螺杆。图是简化图，没有详细表示，这对本技术领域中的熟练人员来说是显而易见的。例如，所示的外壳就没有表示任何热转换装置。显然使用各种流体循环通过夹套来加热或冷却都是可能的，以及利用电加热器或加热或冷却盘管。

在操作本发明方法的一个实施方案中，氯丁二烯聚合物胶乳和含水纤维填料淤浆在罐12中于低的剪切条件下混合，并用多腔泵和管泵计量装置把混合物注入啮合螺杆段中，来自罐13的促凝剂如氯化钙用正排量计量泵在靠近胶乳注入处的上游或下游处注入。生成的凝固的弹性体/纤维填料（凝结物）和水的混合物向前传送到压力密封4中，例如密封4可以是反向啮合螺纹段，或是在螺杆和外壳间的空隙减少而形成的段，以提供节流，并因此在密封段中形成高压。特殊的峰压取决于流速、设计的节流、螺杆速度和配料的粘度。在凝固过程中，从弹性体中分离出的水和其它液体从加压密封区压回，并通过区2中的排出口10排出。通过加压密封的凝结物含有大约2-35%（重量）的水和吸收的纤维（例如棉）。凝结物可从挤出机的开口放出或排出，并在一般设备中如传送干燥器中进行空气干燥，得到产品的水分含量小于1%。另一方面，如图3所示，凝结物也可通过加压密封，在负压区6中基本上除去保留在凝结物中的剩余水分，其负压保持在大约200mmHg绝对压力，干燥产品的温度在100℃以上。

本发明由下列优选实施例来说明，无另外的说明，全部分数、比例和百分数都是以重量计。

例1

氯丁二烯在含水碱性乳液中进行聚合，该乳液包含100分氯丁二烯，3.65份妥尔油松香酸，0.34份硫，0.35份树脂酸钠松香皂和0.00003份铜离子。聚合是在氮复盖、搅拌的、搪玻璃锅中于45℃，由逐渐添加5.00%过硫酸钾和0.12%2-蒽醌硫酸钠盐的水溶液进行的。大约71%的氯丁二烯转变成聚合物以后，添加由0.05份4，4′-硫双（3-甲基-6-叔丁基苯酚）和1.18份四乙基秋兰姆二硫化物（用十二烷基硫酸钠稳定的）和甲醛与萘磺酸的缩合物的钠盐组成的甲苯溶液的水乳液终止反应。用2.00份二丁基二硫氨基甲酸钠处理聚合过的乳液，并冷却到25℃，并让它老化使聚合物有效胶溶。4小时后，在减压下进行蒸汽蒸馏除去未聚合的氯丁二烯。生成的胶乳（含40%非挥发固体，PH值为12）老化总时间为22小时。

用高速装有锯齿状的定子和转子的混合机制备每批淤浆，该淤浆由2.6公斤水、5克Alcogum  6625聚丙烯酸钠和6克Alcogum  SL-76（丙烯酸乳液三元共聚物）（两者都可分散于水中的增稠剂，由Alco化学公司提供）和133克切碎棉纤维（标称长度为0.3毫米）组成。淤浆再与3230克聚氯丁二烯胶乳手混，生成物混合物经管泵加到脱水挤出机里。该挤出机装有相反旋转的双螺杆，中心线与中心线之间相距20毫米，如图1和图2中所示。在274毫米长24毫米外径的啮合双螺纹螺杆后接356毫米长20毫米直径的非啮合螺杆，后者包括逆向节流浅螺纹段30毫米，该段距每根螺杆的末端30毫米终止。将胶乳/淤浆混合物在啮合螺杆段向下104毫米处导入挤出机螺杆夹缝中。由4%冰醋酸和0.67%Emcol  CC-9聚氧亚丙基甲基二乙基氯化铵（由Witco化学公司出售）组成的含水促凝剂溶液用活塞泵距淤浆一胶乳混合物的下游23毫米处，以80毫升/分钟的速率注入。生成的凝固的填有纤维聚氯丁二烯通过加压密封，含有末凝固的胶乳和末配料（损失的）纤维的乳状废水（其PH值为6），从加压密封的上游被除去，这是由节流所产生的背压所致，废水以584毫升/分的速率通过20毫米外径的相对旋转双螺杆排出口（从啮合螺杆的开始到中心为328毫米）排出。从机筒开口以总速率160克/分或144克/分（干燥的）挤出潮湿填有纤维的聚氯丁二烯碎屑，螺杆速度为502rpm（1.9KW峰值驱动功率）。

将含有标称10份重量棉纤维（每100份弹性体）的聚氯丁二烯进行空气干燥，并适合用作制造制品（例如动力传动带）的原批。

例2

由如例1所述制备氯丁二烯胶乳基本相同的方法，在一种乳液中聚合氯丁二烯并水蒸汽蒸馏乳液。生成的胶乳含39%非挥发固体及PH为12，并将此胶乳老化总时间为30小时。

用高速带有锯齿状的定子和转子的混合器制备每一批淤浆，该淤浆由57公斤水，0.2公斤Alcogum  6625，0.1公斤Alcogum  SL-76，0.2公斤的3.7%过氧化钾的水溶液和3.0公斤切碎的棉纤维（标称0.3毫米长）组成。淤浆与76.5公斤聚氯丁二烯胶乳手混，生成的混合物经多腔泵加到装有相对旋转的双螺杆脱水挤出机中，螺杆的中心线与中心线之间相距51毫米，如图1和图2所示。在610毫米长60毫米外径的啮合螺纹螺杆后接902毫米长51毫米外径的非啮合螺杆，后者包括相反的节流的逆向螺纹段44毫米长，距每根螺杆的末端为162毫米。

胶乳/淤浆混合物在啮合螺杆段的向下114毫米长处以713公斤/小时导入挤出机螺杆夹逢中。由4%冰醋酸和0.67%Emcol  cc-9聚氧化亚丙基甲基二乙基氯化铵组成的含水促凝剂溶液用活塞泵距淤浆-胶乳混合物的下游121毫米处，以115公斤/小时的速率注入。生成的凝固的填有纤维的聚氯丁二烯胶乳通过加压密封，含有未配料的纤维和微量末凝固的胶乳的浑浊的废水（其PH值为5），从加压密封的上游被除出。这是由于节流产生的反压所至，废水通过58毫米外径的相对旋转双螺杆排出口（从啮合螺杆的起端到中心为762毫米）排出。紧接加压密封的上游所测得的压力在大约50-420PSI（0.3-2.9Mpa）内变化，含有10%水的聚氯丁二烯以膨胀碎屑从机筒排料口挤出。螺杆速度是500rpm（29KW的峰值驱动功率）。碎屑在一振动运输机中于142℃连续空气干燥，在振动运输机中停留时间为2分钟。以大约237公斤/小时的速率，生产含小于1%水分的干燥过的聚氯丁二烯，每100份重量聚氯丁二烯含标称10份重量的纤维填料。

将填有纤维的聚氯丁二烯的样品通过橡胶磨10次，对于用于制造动力传送带来说，呈现可接受的纤维分散。

例3

氯丁二烯在一种乳液中用基本上如例1中所述的相同程序进行聚合，不同的是用甲醛和萘磺酸的缩合物的钠盐代替树脂酸钠松香去稳定含水氯丁二烯/硫分散液。聚合以后大约71%转化，没有聚合的氯丁二烯通过水蒸汽蒸馏除去，生成的聚氯丁二烯胶乳含42%非挥发固体，其PH值为12，使其老化总共27小时。

使用一般罐搅拌器制备含301公斤水和15.9公斤切碎棉纤维（标称为0.3毫米长和含水量大约5-15%）的淤浆，并在第二个罐中，用另一个一般搅拌器，使此淤浆与聚氯丁二烯胶乳混合。生成的混合物被送入图3中所述的螺杆挤出机中。该挤出机有长610毫米和60毫米外径的啮合双螺纹螺杆。787毫米长51毫米外径的非啮合螺杆，相对节流园筒填孔段长38毫米，相对节流反螺纹段长44毫米，附加51毫米外径非啮合螺杆，一个长648毫米，另一个长946毫米延伸通过一园筒形孔大约305毫米的长度。打开位于靠近38毫米长的相对节流园筒段处的机筒阀，大大降低这一段横截面的压力降。

胶乳/淤浆混合物在啮合螺杆段的114毫米长的下游处以869公斤/小时导入挤出机螺杆夹缝中。将由23%氯化钙盐水组成的含水促凝剂溶液（以121公斤/小时的速率）与3%的醋酸水溶液（以82公斤/小时的速率）一起使用活塞泵，从淤浆-胶乳混合物下游121毫米处注入挤出机中，生成的凝固填有纤维的聚氯丁二烯通过加压密封，含有大约0.3%未配料的纤维（典型的预先样品）但没有未凝固的胶乳的废水（其PH为5）从加压密封的上游通过58毫米外径相向旋转双螺杆排出口（从啮合螺杆的起端到中心为762毫米）排出（这是由于节流所产生的反压之故）。紧靠加压密封上游所产生和测得的压力是大约1420-1440Psi（9.8-0.9Mpa）。200毫米汞柱绝压的真空施加于203毫米长的排出口。它开始于螺杆下游1575毫米处。通过加压密封的凝固聚氯丁二烯以190公斤/小时的速率被挤出通过51毫米×13毫米狭缝模，产生一个128℃含有0.6%水分的股（以研磨6分钟后失去重量为基准）。螺杆速度是350rpm（35KW的峰值驱动功率）。把配料溶于甲苯，过滤和干燥填料测得纤维填充聚氯丁二烯含有8.3重量份棉纤维填料（每100重量份弹性体），产品适合用作制造制品（如动力传动带）的原批。

例4

用如例1所述的基本相同的方法，在一种乳液中聚合氯丁二烯，并蒸汽蒸馏乳液，不同是的用甲醛和萘磺酸的缩合物的钠盐代替树脂酸松香钠稳定4，4′-硫双（3-乙基-6-叔丁基酚），也用四乙基秋兰姆二硫化物乳液终止聚合。生成的聚氯丁二烯胶乳含有39%非挥发固体，PH值为12，让其老化总时间为30小时。

使用1马力带有锯齿状定子和转子的混合机制备淤浆，该淤浆由14.0公斤水，100克Alcogum6625，15克Alcogum  SL-76和221克Kevlar芳酰胺浆组成。该淤浆与3230克聚氯丁二烯胶乳手混。将胶乳/淤浆混合物和61毫升/分的含水促凝剂溶液（由4%醋酸和5%氯化钙组成）送入如例1所述脱水挤出机中。生成的凝固的填有纤维的聚氯丁二烯通过加压密封，基本上无聚氯丁二烯和纤维的废水（其PH值为4）从加压密封的上游排出口以780毫升/分的速率压出，这是由于通过节流产生的反压所至。水和潮湿的聚氯丁二烯碎屑从敞口机筒排料处，以164克/分或70克（干的）/分速率被挤出。螺杆速度是248rpm（1.4KW的峰值驱动功率）。

含有标称15重量份的纤维填料（对每100份聚氯丁二烯而言）的填有纤维的聚氯丁二烯进行空气干燥。10次通过辊筒辊炼典型呈现不大于1的未分散的纤维块（每平方厘米）。该聚氯丁二烯可用于制造运输传送带。

例5

用例3中所述基本相同方法，在一乳液中聚合氯丁二烯。并且水蒸汽蒸馏乳液，生成的聚氯丁二烯胶乳含有43%非挥发固体，让其老化总共28小时。

使用普通罐搅拌器制备淤浆，该淤浆由399公斤水，3公斤Alcogum6625，0.4公斤AlcogumSL-76，和6.0公斤Kevlar芳酰胺浆（从E.I.du  pont  de  Nemours  and  company可得）（大约0.3毫米长）组成，并且使淤浆通过一高剪切混合器（该混合器由三个锯齿状定子/转子对组成）泵入第二个罐。在此罐中使用另一个普通搅拌器与91公斤聚氯丁二烯胶乳混合，生成的混合物按例3所述送入脱水螺杆挤出机，胶乳/淤浆混合物于螺杆挤出机长度向下114毫米处导入，由3%醋酸和5%氯化钙组成的含水促凝剂以30Kg/小时的速率在淤浆-胶乳混合物下游121毫米处注入。生成的凝固的填有纤维的聚氯丁二烯胶乳通过加压密封。无聚合物和未配料纤维的废水从加压密封上游出口压出，这是由于由加压密封所产生的反压所致。紧靠加压密封上游所产生和测量出的压力是80psi（0.55Mpa）。真空施加于螺杆下游1587毫米处的203毫米长的出口处，配料以90公斤/小时被挤出通过在例3中所述设备的狭缝模产生含0.2%水分的140℃的股。螺杆速度为250rpm（17KW的峰值驱动功率）。10次通过辊筒捏炼片呈现没有未分散的纤维块，按例3所述试验每100份弹性体含20重量份Kevlar芳酰胺浆。

例6

使用普通罐搅拌器制备淤浆，该淤浆由558公斤水，3公斤Alcogum  6625，0.4公斤Alcogum  SL-76，和5.7公斤Kevlar芳酰胺浆组成。并用管泵以957公斤/小时直接泵入例3中所述的脱水螺杆挤出机中。含水淤浆从螺杆始端114毫米处送入挤出机，并从螺杆的下面进入挤出机螺杆夹缝中。为均聚物的并用十二烷基硫醇改性的聚氯丁二烯胶乳（含45%固体）用一个多腔泵在挤出机螺杆起始114毫米处加入挤出机中。含水促凝剂溶液（由23%氯化钙盐水组成）以24公斤/小时的速率与3%醋酸水溶液（以58公斤/小时速率）一起在螺杆起点381毫米处注入挤出机中。生成的凝固的填有纤维的聚氯丁二烯通过加压密封，稍微混浊的带有不含未配料纤维的剩余乳液的废水被压出出口，这是由于节流产生的反压之故，机筒阀完全打开，如例3中所述，真空施加于出口，填有纤维的聚氯丁二烯以92公斤/小时挤出，通过狭缝模产生含0.1%水分的145℃的股。聚氯丁二烯含有标称15重量份的纤维填料（每100重量份聚合物），螺杆速度是250rpm（20KW的峰值驱动功率）。

10次通过辊筒辊炼片呈现没有未分散的纤维块，填有纤维的聚氯丁二烯适用于制造动力传动带。

例7

按照下表所示，制备由水、Alcogum  6625，Alcogum  SL-76和Kevlar芳酰胺组成的淤浆并与市售丁二烯苯乙烯（SBR），聚丁二烯和天然橡胶胶乳手辊，SBR胶乳从BASF（如Butanol  NS  120-121  PL240阴离子SBR胶乳）可得，聚丁二烯均聚物胶乳来自Synpol，天然橡胶胶乳来自Vultex，Kevlar芳酰胺浆基本上相同于例5中所用的，胶乳/淤浆混合物和含水促凝剂溶液按如例1中所述的方法送入例1中所述的脱水螺杆挤出机。凝固的填有纤维的弹性体通过加压密封，基本上无聚合物和纤维的废水从节流的上游压出出口，这是由于节流所产生的反压所致。水和潮湿的填有纤维的聚合物块从敞口机筒排料口被挤出，聚合物按例1所述进行空气干燥，螺杆速度、峰值驱动功率和干的生产速率列于表1中。

填有纤维的弹性体含有每100份弹性体为15重量份的填料，弹性体经空气干燥，10次通过辊筒辊炼聚合物片呈现用于制造动力传动带所能接受的纤维分散。

表1

弹性体类型  SBR  聚丁二烯  聚异戊二烯

胶乳%固体  74  21  62

橡胶份数  100  100  100

CaCl₂促凝剂份数 3 14 11

醋酸份数  2  0  0

淤浆水份数  1200  1475  1475

Alcogum  6625份数  8  8  8

Alcogum  SL-76份数  1  1  1

Kevlar芳酰胺纤

维份数  15  15  15

（干燥）克/分生产

速率  104  44  56

挤出机螺杆转速（rpm）  250  50  100

峰值驱动功率（KW）  0.6  0.2  0.5

Claims (12)

1、将纤维填料加到弹性体里的方法，该方法包括：

(a)把弹性体胶乳和按每100份弹性体含有1-100重量份有机纤维填料的含水淤浆装入螺杆挤出机中，所述纤维长度小于25毫米，淤浆和胶乳既可预混合后进入挤出机又可分别进入挤出机，并随后在挤出机中混合，

(b)在螺杆挤出机中凝固弹性体胶乳形成含有有机纤维填料的凝固的弹性体，

(c)将含有机纤维填料的凝固的弹性体供入脱水区，

(d)将凝固的填有纤维的弹性体通过一节流，由节流施加足够的反压，把存在于凝固弹性体中的水从节流的上游挤出机上的出口压出，和

(e)排料并回收填有有机纤维的弹性体。

2、根据权利要求1的方法，其中弹性体胶乳是聚氯丁二烯胶乳。

3、根据权利要求2的方法，其中纤维填料的含水淤浆和聚氯丁二烯胶乳在进入螺杆挤出机之前进行预混合。

4、根据权利要求1的方法，其中纤维填料是聚芳酰胺纤维。

5、根据权利要求4的方法，其中聚芳酰胺是聚（对亚苯基对苯二酰胺）。

6、根据权利要求1的方法，其中纤维填料是棉纤维。

7、根据权利要求1的方法，其中弹性体胶乳是苯乙烯-丁二烯橡胶胶乳。

8、根据权利要求1的方法，其中弹性体胶乳是聚丁二烯胶乳。

9、根据权利要求1的方法，其中弹性体胶乳是聚异戊二烯胶乳。

10、根据权利要求2的方法，其中聚氯丁二烯胶乳是元素硫改性的聚氯丁二烯。

11、根据权利要求1的方法，其中从节流排出的凝固的弹性体进入负压区并从弹性体中除去水分，在弹性体排料之前基本上干燥了弹性体。

12、根据权利要求11的方法，其中弹性体胶乳是聚氯丁二烯胶乳。

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