CN105418988A - 一种预分散芳纶短纤维母粒的配方及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子材料改性技术领域和加工技术领域，公开了一种预分散芳纶短纤维母粒的配方及制备方法，通过选择了合适的隔离分散剂和增塑剂使芳纶短纤维能够均匀的分散在橡胶基体中，使芳纶短纤维能够有效的增强所分散的橡胶基体；优化生产工艺，生产过程对芳纶短纤维纤维损坏性较小，纤维长径比保持率高，过程不使用任何的有机溶剂，无烟、无气味产生，无污染，操作简单易控制，设备成本低，易于工业化推广；克服了传统改性效果差，产品性质不均一的缺陷。

Description

一种预分散芳纶短纤维母粒的配方及制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料改性技术领域和加工技术领域，特别是一种预分散芳纶短纤维母粒的配方及制备方法。

背景技术

芳纶短纤维增强橡胶复合材料微观结构与宏观性能的关系呈现独特之处，但是芳纶短纤维本身未经过表面处理，直接将芳纶短纤维加入到橡胶基体中，芳纶短纤维在橡胶基体中很难分散均匀，因此会对芳纶短纤维橡胶复合材料性能影响较大。

针对芳纶浆粕纤维独特的超细短纤维微观结构和纤维比表面积巨大、表面极性基团多、静电倾向大的特征，对芳纶浆粕纤维表面预分散处理技术进行了系统的研究，北京化工大学吴卫东发明了基于润滑渗透隔离原理的“芳纶短纤维预处理方法”发明专利(中国专利申请号：ZL200510083844.8)。该专利对芳纶短纤维纤维表面进行改性预分散处理，得到在橡胶基质中纤维分散程度不同的芳纶短纤维预分散体，这种芳纶短纤维预分散体是一种性能优异的橡胶模量增强改性材料，但是这种芳纶短纤维预分散体的缺点是其中的助剂含量过高，对橡胶制品制备和加工都有一定的影响。

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。该方法预处理的短线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

本发明的目的在于提供一种预分散芳纶短纤维母粒的配方及制备方法，以满足芳纶短纤维能够有效的增强所分散的橡胶基体。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明公开了一种预分散芳纶短纤维母粒的配方，配方按照以下组分及含量配制而成：芳纶短纤维30-60份、隔离分散剂5-10份、增塑剂5-10份、橡胶基体10-30份，芳纶短纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维或加入第三单体的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、长度在0.3-6mm、直径在1-20μm，隔离分散剂为纳米玻璃微珠、纳米黏土、白炭黑、炭黑中的一种或几种，增塑剂为石蜡油、芳烃类油剂、环烷油剂、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯中的一种或几种，橡胶基体为三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶中的一种或几种。

优选的，隔离分散剂粒径大小为100-500nm。

本发明还公开了一种预分散芳纶短纤维母粒的制备方法，采用上述配方制备，工艺过程如下：

原料预混：按重量份称取芳纶短纤维、隔离分散剂、增塑剂和橡胶基体，在混合机中120-150℃预混合10-20分钟，得到预混料；

混合料密炼：取预混料加入原料中相应的橡胶基体合计100份，在密闭式炼胶机上进行混合，混合时间10-20分钟；

挤出造粒：经过螺杆炼胶机分散、挤出、造粒、包装，即完成了预分散芳纶短纤维母粒的制备。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明通过选择了合适的隔离分散剂和增塑剂使芳纶短纤维能够均匀的分散在橡胶基体中，使芳纶短纤维能够有效的增强所分散的橡胶基体。

2.经过合理优化生产工艺，生产过程对芳纶短纤维纤维损坏性较小，纤维长径比保持率高，过程不使用任何的有机溶剂，无烟、无气味产生，无污染，操作简单易控制，设备成本低，易于工业化推广。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明公开了一种预分散芳纶短纤维母粒的制备方法

原料预混：将芳纶短纤维30份、环烷油10份和纳米黏土10份，天然橡胶30份加入到混合机内温度控制在120℃，在混合机10分钟，即得到预混料。

混合料密炼：将改性好的芳纶短纤维复合物80份与20份的天然橡胶基体在密闭式炼胶机上进行预混合，混合时间10分钟，即得到芳纶短纤维含量为30％的预分散的芳纶短纤维母胶。

挤出造粒：将混合料密炼：制备的预分散的芳纶短纤维母胶再经过螺杆炼胶机分散、挤出、造粒、包装，即完成了预分散芳纶短纤维母粒的制备。

实施例2

原料预混：将芳纶短纤维40份、环烷油10份和白炭黑5份，天然橡胶20份加入到混合机内温度控制在150℃，混合15分钟，即得到经过预混料。

混合料密炼：将改性好的芳纶短纤维复合物75份与25份的天然橡胶基体在密闭式炼胶机上进行预混合，混合时间15分钟，即得到芳纶短纤维含量为40％的预分散的芳纶短纤维母胶。

挤出造粒：将混合料密炼：制备的预分散的芳纶短纤维母胶再经过螺杆炼胶机分散、挤出、造粒、包装，即完成了预分散芳纶短纤维母粒的制备。

实施例3

原料预混：将芳纶短纤维50份、邻苯二甲酸二辛酯10份和白炭黑5份，NBR橡胶15份加入到混合机内温度控制在1230℃，混合20分钟，即得到经过预混料。

混合料密炼：将改性好的芳纶短纤维复合物75份与25份的NBR橡胶基体在密闭式炼胶机上进行预混合，混合时间20分钟，即得到芳纶短纤维含量为40％的预分散的芳纶短纤维母胶。

挤出造粒：制备的预分散的芳纶短纤维母胶再经过螺杆炼胶机分散、挤出、造粒、包装，即完成了预分散芳纶短纤维母粒的制备。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种预分散芳纶短纤维母粒的配方，其特征在于，所述的配方按照以下组分及含量配制而成：芳纶短纤维30-60份、隔离分散剂5-10份、增塑剂5-10份、橡胶基体10-30份，所述的芳纶短纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维或加入第三单体的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、长度在0.3-6mm、直径在1-20μm，所述的隔离分散剂为纳米玻璃微珠、纳米黏土、白炭黑、炭黑中的一种或几种，所述的增塑剂为石蜡油、芳烃类油剂、环烷油剂、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯中的一种或几种，所述的橡胶基体为三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶中的一种或几种。

2.如权利要求1所述的一种预分散芳纶短纤维母粒的配方，其特征在于：所述的隔离分散剂粒径大小为100-500nm。

3.一种预分散芳纶短纤维母粒的制备方法，其特征在于：采用权利要求1-2任一项所述的配方制备，工艺过程如下：

原料预混：按重量份称取芳纶短纤维、隔离分散剂、增塑剂和橡胶基体，在混合机中120-150℃预混合10-20分钟，得到预混料；

混合料密炼：取预混料加入原料中相应的橡胶基体合计100份，在密闭式炼胶机上进行混合，混合时间10-20分钟；

挤出造粒：经过螺杆炼胶机分散、挤出、造粒、包装，即完成了预分散芳纶短纤维母粒的制备。