CN107513185A - 一种尼龙纤维增强橡胶复合材料的制备方法 - Google Patents

一种尼龙纤维增强橡胶复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种尼龙纤维增强橡胶复合材料的制备方法，属于橡胶复合材料制备技术领域，包括以下步骤：对尼龙纤维进行预处理、天然橡胶NR塑炼、纤维及其他配料混炼、制得混炼胶胶片、混炼胶胶片硫化处理。采用羧基丁苯胶乳可以使粘合获得较大的提高，而且处理后的尼龙短纤维较为柔软，容易在橡胶中分散并保护短纤维在炼胶过程中遭到破坏。可以使尼龙短纤维与橡胶基体有较好的结合,从而更好地发挥尼龙短纤维的补强性作用。

Description

一种尼龙纤维增强橡胶复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于橡胶复合材料制备技术领域，具体涉及一种尼龙纤维增强橡胶复合材料的制备方法。
背景技术
复合材料是由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的、以微观或宏观的形式复合而组成的多相材料。因单纯的天然橡胶或合成橡胶，不论是未硫化生胶还是硫化胶，其物理机械性能很差难以满足使用的要求。因此，提高纤维性能，将纤维复合化是橡胶材料发展的必然趋势之一。
我国是橡胶工业生产大国，轮胎、输送带、胶管等纤维/橡胶复合材料是重要的军民两用产品，而高性能纤维是橡胶制品的理想骨架材料，但目前高性能纤维在橡胶制品中的应用仍未普及。而影响纤维在橡胶制品中应用的主要因素为纤维在橡胶基质中的取向、分散以及纤维与橡胶基质之间的界面粘合水平。
发明内容
根据现有技术中存在的问题，本发明提供了一种尼龙纤维增强橡胶复合材料的制备方法，提高了纤维与橡胶基质的界面粘合水平。
为了解决现有技术中存在的问题，本发明采用以下技术方案：
一种尼龙纤维增强橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将间苯二酚、甲醛、水及羧基丁苯胶乳按质量比18:9:200:200混合均匀，再加入质量浓度10％的NaOH水溶液，使得溶液PH值控制在8.5±0.5，即得RFL粘合剂溶液，室温下静置2h待用；
步骤二：尼龙切成长度为3mm-5mm短纤维，取RFL粘合剂溶液100重量份，并加入30重量份的尼龙短纤维及5重量份的十二烷基苯磺酸钠溶液，200rpm低速搅拌1min，然后加入1.2重量份的白燕华及0.8重量份的炭黑，3000rpm高速搅拌8min，即得预处理尼龙短纤维，将预处理尼龙短纤维在烘箱中烘干待用，烘燥温度为80℃，时间为1h；
步骤三：将天然橡胶NR在开炼机上塑炼15-20min，静置8h以上，以消除天然橡胶NR内部的轴向应力；
步骤四：按以下重量份数进行配料：天然橡胶NR100份、预处理尼龙短纤维5份、氧化锌3份、硬脂酸2份、促进剂NS1.2份、防老剂RD1.5份、防老剂4010NA1.5份、白炭黑30份、硫磺1.2份；将天然橡胶NR加入开炼机中进行混炼，待天然橡胶NR包辊后加入其他配料，加料顺序依次为氧化锌、硬脂酸、促进剂、防老剂、白炭黑、硫磺，最后加入预处理尼龙短纤维；
步骤五：打三角包，待纤维分散均匀后，调整辊矩，对纤维进行取向然后下片，制得混炼胶胶片；
步骤六：将混炼胶胶片放置一夜，消除轴向应力，并在平板硫化机上进行硫化，硫化温度为143℃、硫化时间为20分钟。
优选的，步骤四中所述的混炼温度为30-50℃。
优选的，步骤五中辊距调整为0.5mm，并采用一次下片的取向方法，然后两次对折，制成厚度为2.0mm的混炼胶胶片。
优选的，步骤五中所述的打包三角的时间控制在10min以内。
本发明的有益效果在于：
1)尼龙纤维/橡胶复合材料将纤维与橡胶混合，并使之在橡胶基体中适当取向，以发挥短纤维的补强作用，从而有效结合了橡胶的柔性与纤维的刚性。在保证橡胶具有独特高弹性的同时，提高了橡胶的模量，使其具备高模量、高硬度、耐撕裂、耐切割、低生热、抗蠕变等一系列的优异性能，从而极大地拓宽了橡胶的使用范围。
2)采用羧基丁苯胶乳可以使粘合获得较大的提高，而且处理后的尼龙短纤维较为柔软，容易在橡胶中分散并保护短纤维在炼胶过程中遭到破坏。可以使尼龙短纤维与橡胶基体有较好的结合,从而更好地发挥尼龙短纤维的补强性作用。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，对本发明作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例1
一种尼龙纤维增强橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将间苯二酚、甲醛、水及羧基丁苯胶乳按质量比18:9:200:200混合均匀，再加入质量浓度10％的NaOH水溶液，使得溶液PH值控制在8.5±0.5，即得RFL粘合剂溶液，室温下静置2h待用；
步骤二：尼龙切成长度为3mm-5mm短纤维，取RFL粘合剂溶液100重量份，并加入30重量份的尼龙短纤维及5重量份的十二烷基苯磺酸钠溶液，200rpm低速搅拌1min，然后加入1.2重量份的白燕华及0.8重量份的炭黑，3000rpm高速搅拌8min，即得预处理尼龙短纤维，将预处理尼龙短纤维在烘箱中烘干待用，烘燥温度为80℃，时间为1h；
步骤三：将天然橡胶NR在开炼机上塑炼15-20min，静置8h以上，以消除天然橡胶NR内部的轴向应力；
步骤四：按以下重量份数进行配料：天然橡胶NR100份、预处理尼龙短纤维5份、氧化锌3份、硬脂酸2份、促进剂NS1.2份、防老剂RD1.5份、防老剂4010NA1.5份、白炭黑30份、硫磺1.2份；将天然橡胶NR加入开炼机中进行混炼，待天然橡胶NR包辊后加入其他配料，加料顺序依次为氧化锌、硬脂酸、促进剂、防老剂、白炭黑、硫磺，最后加入预处理尼龙短纤维；
步骤五：打三角包，待纤维分散均匀后，调整辊矩，对纤维进行取向然后下片，制得混炼胶胶片；
步骤六：将混炼胶胶片放置一夜，消除轴向应力，并在平板硫化机上进行硫化，硫化温度为143℃、硫化时间为20分钟。
步骤四中所述的混炼温度为30-50℃。
步骤五中辊距调整为0.5mm，并采用一次下片的取向方法，然后两次对折，制成厚度为2.0mm的混炼胶胶片。
步骤五中所述的打包三角的时间控制在10min以内。

Claims (4)

1.一种尼龙纤维增强橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将间苯二酚、甲醛、水及羧基丁苯胶乳按质量比18:9:200:200混合均匀，再加入质量浓度10％的NaOH水溶液，使得溶液PH值控制在8.5±0.5，即得RFL粘合剂溶液，室温下静置2h待用；
步骤二：尼龙切成长度为3mm-5mm短纤维，取RFL粘合剂溶液100重量份，并加入30重量份的尼龙短纤维及5重量份的十二烷基苯磺酸钠溶液，200rpm低速搅拌1min，然后加入1.2重量份的白燕华及0.8重量份的炭黑，3000rpm高速搅拌8min，即得预处理尼龙短纤维，将预处理尼龙短纤维在烘箱中烘干待用，烘燥温度为80℃，时间为1h；
步骤三：将天然橡胶NR在开炼机上塑炼15-20min，静置8h以上，以消除天然橡胶NR内部的轴向应力；
步骤四：按以下重量份数进行配料：天然橡胶NR100份、预处理尼龙短纤维5份、氧化锌3份、硬脂酸2份、促进剂NS1.2份、防老剂RD1.5份、防老剂4010NA1.5份、白炭黑30份、硫磺1.2份；将天然橡胶NR加入开炼机中进行混炼，待天然橡胶NR包辊后加入其他配料，加料顺序依次为氧化锌、硬脂酸、促进剂、防老剂、白炭黑、硫磺，最后加入预处理尼龙短纤维；
步骤五：打三角包，待纤维分散均匀后，调整辊矩，对纤维进行取向然后下片，制得混炼胶胶片；
步骤六：将混炼胶胶片放置一夜，消除轴向应力，并在平板硫化机上进行硫化，硫化温度为143℃、硫化时间为20分钟。
2.根据权利要求1所述的一种尼龙纤维增强橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤四中所述的混炼温度为30-50℃。
3.根据权利要求1所述的一种尼龙纤维增强橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤五中辊距调整为0.5mm，并采用一次下片的取向方法，然后两次对折，制成厚度为2.0mm的混炼胶胶片。
4.根据权利要求1所述的一种尼龙纤维增强橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤五中所述的打包三角的时间控制在10min以内。
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