CN108641130A - 一种聚酯纤维基橡胶复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚酯纤维基橡胶复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚酯纤维基橡胶复合材料及其制备方法，各组分按重量份数计为：橡胶100份，聚酯纤维‑聚乙烯醇复合物0.1‑20份，聚乙烯醇缩丁醛0.5‑5份，炭黑30‑60份，氧化锌5‑10份，硬脂酸0.5‑4份，防老剂1‑5份，硫磺2‑6份，促进剂0.5‑2份，防焦剂0.1‑0.4份。本发明制备方法简单，步骤易于操作，将聚酯纤维分散于聚乙烯醇中，避免了聚酯纤维聚集成团，保证了聚酯纤维在胶料中的均匀分散，胶料混炼中加入聚乙烯醇缩丁醛，一方面能够与聚酯纤维‑聚乙烯醇复合物相互作用，另一方面又能与橡胶相互作用，显著促进了聚酯纤维在胶料中的均匀分散，提高胶料的综合性能。

Description

一种聚酯纤维基橡胶复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚酯纤维基橡胶复合材料及其制备方法，属于橡胶复合材料制备技术领域。
背景技术
橡胶因其独特的高弹性，是一种重要的战略性物资，在国民经济、高新技术和国防军工领域有着极为广泛的应用。单纯的天然橡胶或合成橡胶，不论硫化与否，均无法满足实际使用需求。通常需要添加填料提高其机械性能。
聚酯纤维作为增强填料在橡胶中有着重要的应用。聚酯纤维的动态模量、弹性模数和耐高温性能均比尼龙纤维好。将聚酯纤维引入橡胶中提高橡胶的综合性能一直是研究的热点。聚酯纤维不仅能够提高橡胶的机械性能，同时可赋予其特殊的功能性。然而，聚酯纤维呈化学惰性，表面光滑，不利于与其他聚合物的粘合，在橡胶中的分散性较差。提高聚酯纤维在橡胶中的分散性是发挥聚酯纤维性能，提升橡胶综合性能的关键。时至今日，提高聚酯纤维在橡胶中的分散性一直是科研技术领域和工业领域的难点。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种聚酯纤维基橡胶复合材料及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：一种聚酯纤维基橡胶复合材料，各组分按重量份数计为：橡胶100份，聚酯纤维-聚乙烯醇复合物0.1-20份，聚乙烯醇缩丁醛0.5-5份，炭黑30-60份，氧化锌5-10份，硬脂酸0.5-4份，防老剂1-5份，硫磺2-6份，促进剂0.5-2份，防焦剂0.1-0.4份。
进一步的，所述聚酯纤维-聚乙烯醇复合物中，聚酯纤维与聚乙烯醇的质量比为1:5~1:50。
进一步的，所述聚酯纤维-聚乙烯醇复合物的制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚乙烯醇溶于去离子水中，配置浓度为1-10 wt%的聚乙烯醇水溶液，待完全溶解后加入硅烷偶联剂，质量分数为聚乙烯醇的10-50%，得到聚乙烯醇溶液；
（2）将聚酯纤维加入步骤（1）中的聚乙烯醇溶液中，超声分散至聚酯纤维均匀分散，得到聚酯纤维-聚乙烯醇分散液；
（3）将聚酯纤维-聚乙烯醇分散液于室温下干燥2~24 h，制备得到聚酯纤维-聚乙烯醇复合物。
进一步的，所述橡胶为天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶中的一种或多种。
进一步的，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种或多种。
聚酯纤维基橡胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）一段母炼：按重量份数计向密炼机中依次加入天然橡胶100份，聚酯纤维-聚乙烯醇复合物0.1-20份，聚乙烯醇缩丁醛0.5-5份，炭黑30-60份，氧化锌5-10份，硬脂酸0.5-4份，防老剂1-5份，密炼机转子转速为45-55转/分钟，上顶栓压力为0.3-0.5MPa，炼胶时间为50-140秒，排胶温度为150-165℃，得到一段母胶；
（2）向密炼机中加入一段母胶，硫磺2-6份，促进剂0.5-2份，防焦剂0.1-0.4份，密炼机转子转速为20-40转/分钟，上顶栓压力为0.3-0.5MPa，炼胶时间为50-130秒，排胶温度为90-110℃，得到终炼胶。
本发明制备方法简单，步骤易于操作，将聚酯纤维分散于聚乙烯醇中，避免了聚酯纤维聚集成团，保证了聚酯纤维在胶料中的均匀分散，胶料混炼中加入聚乙烯醇缩丁醛，一方面能够与聚酯纤维-聚乙烯醇复合物相互作用，另一方面又能与橡胶相互作用，显著促进了聚酯纤维在胶料中的均匀分散，提高胶料的综合性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种聚酯纤维基橡胶复合材料，各组分按重量份数计为：天然橡胶100份，聚酯纤维-聚乙烯醇复合物0.1份，聚乙烯醇缩丁醛2份，炭黑30份，氧化锌10份，硬脂酸2份，防老剂5份，硫磺2份，促进剂2份，防焦剂0.1份。
聚酯纤维基橡胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1）将聚乙烯醇溶于去离子水中，配制浓度为1 wt%的聚乙烯醇水溶液，待完全溶解后加入硅烷偶联剂，硅烷偶联剂的质量分数为聚乙烯醇的10%，得到聚乙烯醇溶液；
2）将聚酯纤维加入步骤（1）中的聚乙烯醇溶液中，超声分散至聚酯纤维均匀分散，得到聚酯纤维-聚乙烯醇分散液；
3）将聚酯纤维-聚乙烯醇分散液于室温下干燥2 h，制备得到聚酯纤维-聚乙烯醇复合物，聚酯纤维与聚乙烯醇的质量比为1:5；
4)一段母炼：向密炼机中依次加入天然橡胶100份，聚酯纤维-聚乙烯醇复合物0.1份，聚乙烯醇缩丁醛2份，炭黑30份，氧化锌10份，硬脂酸2份，防老剂5份，密炼机转子转速为50转/分钟，上顶栓压力为0.4MPa，炼胶时间为100秒，排胶温度为155℃，得到一段母胶；
5)终炼：向密炼机中加入一段母胶，硫磺2份，促进剂2份，防焦剂0.1份，密炼机转子转速为40转/分钟，上顶栓压力为0.3MPa，炼胶时间为130秒，排胶温度为90℃，得到终炼胶。
实施例2
一种聚酯纤维基橡胶复合材料，各组分按重量份数计为：天然橡胶100份，聚酯纤维-聚乙烯醇复合物10份，聚乙烯醇缩丁醛5份，炭黑40份，氧化锌7份，硬脂酸4份，防老剂2份，硫磺6份，促进剂0.5份，防焦剂0.4份。
聚酯纤维基橡胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1）将聚乙烯醇溶于去离子水中，配制浓度为10 wt%的聚乙烯醇水溶液，待完全溶解后加入硅烷偶联剂，硅烷偶联剂的质量分数为聚乙烯醇的30%，得到聚乙烯醇溶液；
2）将聚酯纤维加入步骤（1）中的聚乙烯醇溶液中，超声分散至聚酯纤维均匀分散，得到聚酯纤维-聚乙烯醇分散液；
3）将聚酯纤维-聚乙烯醇分散液于室温下干燥12 h，制备得到聚酯纤维-聚乙烯醇复合物，聚酯纤维与聚乙烯醇的质量比为1:50；
4)一段母炼：向密炼机中依次加入天然橡胶100份，聚酯纤维-聚乙烯醇复合物10份，聚乙烯醇缩丁醛5份，炭黑40份，氧化锌7份，硬脂酸4份，防老剂2份，密炼机转子转速为45转/分钟，上顶栓压力为0.5MPa，炼胶时间为50秒，排胶温度为165℃，得到一段母胶；
5)终炼：向密炼机中加入一段母胶，硫磺6份，促进剂0.5份，防焦剂0.4份，密炼机转子转速为20转/分钟，上顶栓压力为0.4MPa，炼胶时间为50秒，排胶温度为110℃，得到终炼胶。
实施例3
一种聚酯纤维基橡胶复合材料，各组分按重量份数计为：天然橡胶100份，聚酯纤维-聚乙烯醇复合物20份，聚乙烯醇缩丁醛0.5份，炭黑60份，氧化锌5份，硬脂酸0.5份，防老剂1份，硫磺3份，促进剂1份，防焦剂0.2份。
聚酯纤维基橡胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1）将聚乙烯醇溶于去离子水中，配制浓度为5 wt%的聚乙烯醇水溶液，待完全溶解后加入硅烷偶联剂，质量分数为聚乙烯醇的50%，得到聚乙烯醇溶液；
2）将聚酯纤维加入步骤（1）中的聚乙烯醇溶液中，超声分散至聚酯纤维均匀分散，得到聚酯纤维-聚乙烯醇分散液；
3）将聚酯纤维-聚乙烯醇分散液于室温下干燥24 h，制备得到聚酯纤维-聚乙烯醇复合物，聚酯纤维与聚乙烯醇的质量比为1:25；
4)一段母炼：向密炼机中依次加入天然橡胶100份，聚酯纤维-聚乙烯醇复合物20份，聚乙烯醇缩丁醛0.5份，炭黑60份，氧化锌5份，硬脂酸0.5份，防老剂1份，密炼机转子转速为55转/分钟，上顶栓压力为0.3MPa，炼胶时间为140秒，排胶温度为150℃，得到一段母胶；
5)终炼：向密炼机中加入一段母胶，硫磺3份，促进剂1份，防焦剂0.2份，密炼机转子转速为30转/分钟，上顶栓压力为0.5MPa，炼胶时间为80秒，排胶温度为100℃，得到终炼胶。

Claims (6)

1.一种聚酯纤维基橡胶复合材料，其特征是：各组分按重量份数计为：橡胶100份，聚酯纤维-聚乙烯醇复合物0.1-20份，聚乙烯醇缩丁醛0.5-5份，炭黑30-60份，氧化锌5-10份，硬脂酸0.5-4份，防老剂1-5份，硫磺2-6份，促进剂0.5-2份，防焦剂0.1-0.4份。
2.如权利要求1所述的聚酯纤维基橡胶复合材料，其特征是：所述聚酯纤维-聚乙烯醇复合物中，聚酯纤维与聚乙烯醇的质量比为1:5~1:50。
3.如权利要求1所述的聚酯纤维基橡胶复合材料，其特征是：所述聚酯纤维-聚乙烯醇复合物的制备方法包括如下步骤：
（1）将聚乙烯醇溶于去离子水中，配置浓度为1-10 wt%的聚乙烯醇水溶液，待完全溶解后加入硅烷偶联剂，质量分数为聚乙烯醇的10-50%，得到聚乙烯醇溶液；
（2）将聚酯纤维加入步骤（1）中的聚乙烯醇溶液中，超声分散至聚酯纤维均匀分散，得到聚酯纤维-聚乙烯醇分散液；
（3）将聚酯纤维-聚乙烯醇分散液于室温下干燥2~24 h，制备得到聚酯纤维-聚乙烯醇复合物。
4.如权利要求1所述的聚酯纤维基橡胶复合材料，其特征是：所述橡胶为天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶中的一种或多种。
5.如权利要求3所述的聚酯纤维基橡胶复合材料，其特征是：所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种或多种。
6.权利要求1所述的聚酯纤维基橡胶复合材料的制备方法，其特征是：
（1）一段母炼：按重量份数计向密炼机中依次加入天然橡胶100份，聚酯纤维-聚乙烯醇复合物0.1-20份，聚乙烯醇缩丁醛0.5-5份，炭黑30-60份，氧化锌5-10份，硬脂酸0.5-4份，防老剂1-5份，密炼机转子转速为45-55转/分钟，上顶栓压力为0.3-0.5MPa，炼胶时间为50-140秒，排胶温度为150-165℃，得到一段母胶；
（2）向密炼机中加入一段母胶，并依次加入硫磺2-6份，促进剂0.5-2份，防焦剂0.1-0.4份，密炼机转子转速为20-40转/分钟，上顶栓压力为0.3-0.5MPa，炼胶时间为50-130秒，排胶温度为90-110℃，得到终炼胶。
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