CN111171347B - 一种纳米芳纶纤维分散体、其制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种纳米芳纶纤维分散体、其制备方法及应用。所述纳米芳纶纤维分散体的制备方法包括：A)将纳米芳纶纤维与水混合，得到纳米芳纶纤维悬浮液；B)将所述纳米芳纶纤维悬浮液与助溶盐分散均匀，得到分散液；所述助溶盐选自氯化钙、氯化锂和氯化镁中的一种或几种；C)将所述分散液与橡胶胶乳搅拌混匀，得到混合液；D)将所述混合液与防老剂混合，经脱水后，干燥，得到纳米芳纶纤维分散体。本发明制备的纳米芳纶纤维预分散体，在混炼的过程中易分散于橡胶基体中，可大幅提高橡胶的物理机械性能，并减少加工工艺流程降低使用成本。

Description

一种纳米芳纶纤维分散体、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种纳米芳纶纤维分散体、其制备方法及应用。
背景技术
聚对苯二甲酰氯对苯二胺(PPTA)是一种高性能材料，其商品化产品主要有芳纶长丝(短纤)、芳纶浆粕。其中，芳纶浆粕是芳纶纤维表面原纤化而形成的一种短纤维产品，具有高模量、高强度、高耐温、高耐磨、耐化学腐蚀、尺寸稳定等优异性能，这使其广泛应用于无石棉摩擦密封材料、高性能绝缘材料、新型增强添加剂材料等方面。随着石棉材料的禁用，芳纶材料在橡胶制品(如耐压胶管、高端传送带、同步带，胶辊、密封制品)中的应用领域不断扩大，需求量不断增长。芳纶材料除具有优异的性能外，在橡胶材料中使用时具有不利的影响：芳纶纤维表面极性强、静电倾向大、纤维超细、比表面积大，易相互缠绕，导致在橡胶基体中难以分散，与生胶混炼不易分散均匀，因此在使用前必须对其进行表面预分散处理。
纳米芳纶纤维(ANFs)作为近年来开发的一种新型的纳米高分子材料，兼备对位芳纶纤维和高分子纳米纤维的双重优势，可解决芳纶纤维存在的表面光滑惰性强、复合界面强度弱等问题。同时，ANFs可与聚合物基体通过物理/化学/自组装交联作用高效复合，使其成为构建高性能复合材料的极具潜力的“增强构筑单元”，在纳米复合材料领域起着重要的界面复合作用。但是纳米ANFs比表面积极大、分子间氢键作用力极强，在脱水后，纳米芳纶易粘结缠绕，脱水后的纳米芳纶纤维质地异常坚硬，在与橡胶混炼过程中，分散不均匀，在混炼体系中形成缺陷。因此，寻找一种优化纳米芳纶在橡胶中的应用性能的方法，提高纳米芳纶纤维在橡胶材料中的分散性及与橡胶基体的相容性，制备出性能优异的纳米芳纶预分散体是本发明的研究重点。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种纳米芳纶纤维分散体、其制备方法及应用，本发明提供的纳米芳纶纤维分散体与橡胶胶乳混炼后，分散均匀，得到的混炼橡胶的力学性能较优。
本发明提供了一种纳米芳纶纤维分散体的制备方法，包括以下步骤：
A)将纳米芳纶纤维与水混合，得到纳米芳纶纤维悬浮液；
B)将所述纳米芳纶纤维悬浮液与助溶盐的水溶液分散均匀，得到分散液；所述助溶盐选自氯化钙、氯化锂和氯化镁中的一种或几种；
C)将所述分散液与橡胶胶乳搅拌混匀，得到混合液；
D)将所述混合液与防老剂的醇溶液混匀，经脱水后，得到纳米芳纶纤维分散体。
优选的，步骤A)中，所述纳米芳纶纤维悬浮液的质量浓度为0.3％～0.8％；
所述纳米芳纶纤维的直径为50～80nm，长径比为2000～5000。
优选的，纳米芳纶纤维的干重与助溶盐的质量比为1：0.05～0.1；
所述助溶盐的水溶液的质量浓度为8％～12％；
纳米芳纶纤维的干重与橡胶胶乳的质量比为20～50：50～80。
优选的，步骤B)中，制备分散液的原料还包括蒙脱土；
分散液按照以下方法进行制备：
将所述纳米芳纶纤维悬浮液、蒙脱土与助溶盐的水溶液在搅拌速率为400～800rpm下分散均匀，得到分散液。
优选的，步骤C)中，将所述分散液与橡胶胶乳搅拌混匀具体为：
在搅拌的条件下，将所述分散液与橡胶胶乳分3次交替加入反应器中；
3次交替加入中，每次间隔的时间为10～25min；
3次交替加入中，先在反应器中加入所述分散液。
优选的，所述搅拌的速率为500～800rpm。
优选的，所述橡胶胶乳选自NBR胶乳、HNBR胶乳、SBR胶乳和NR胶乳中的一种或几种。
优选的，所述纳米芳纶纤维的干重与防老剂的质量比为1～40：1～20；
所述防老剂选自264防老剂、2246防老剂和1076防老剂中的一种或几种。
本发明还提供了一种上文所述的制备方法制得的纳米芳纶纤维分散体。
本发明还提供了一种改性橡胶，由NBR胶乳、ZnO、防老剂、促进剂、硬脂酸、硫化剂和改性剂经混炼和硫化得到；
所述改性剂为上文所述的纳米芳纶纤维分散体。
本发明提供了一种纳米芳纶纤维分散体的制备方法，包括以下步骤：A)将纳米芳纶纤维与水混合，得到纳米芳纶纤维悬浮液；B)将所述纳米芳纶纤维悬浮液与助溶盐分散均匀，得到分散液；所述助溶盐选自氯化钙、氯化锂和氯化镁中的一种或几种；C)将所述分散液与橡胶胶乳搅拌混匀，得到混合液；D)将所述混合液与防老剂混合，经脱水后，得到纳米芳纶纤维分散体。本发明通过将未改性的纳米芳纶纤维水的悬浮液与助溶盐混匀，然后与橡胶胶乳均匀混合，机械搅拌反应，脱水干燥，得到纳米芳纶纤维分散体。所制备的纳米芳纶纤维预分散体，在混炼的过程中易分散于橡胶基体中，可大幅提高橡胶的物理机械性能，并减少加工工艺流程降低使用成本。同时，可以实现批量稳定生产，满足大规模化生产纳米芳纶纤维预分散体的需要，拓展了纳米芳纶纤维在轮胎和橡胶制品领域的应用范围。
实验结果表明，本发明制备的改性橡胶的硬度适中；25％定伸应力不低于0.9MPa；100％定伸应力不低于2.1MPa；断裂强度不低于5.4MPa，力学性能较优。
附图说明
图1为本发明实施例2制备的纳米芳纶纤维分散体的冷冻脆断面的扫描电镜图；
图2为采用实施例2的纳米芳纶纤维分散体制得的改性橡胶的表面放大图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种纳米芳纶纤维分散体的制备方法，包括以下步骤：
A)将纳米芳纶纤维与水混合，得到纳米芳纶纤维悬浮液；
B)将所述纳米芳纶纤维悬浮液与助溶盐分散均匀，得到分散液；所述助溶盐选自氯化钙、氯化锂和氯化镁中的一种或几种；
C)将所述分散液与橡胶胶乳搅拌混匀，得到混合液；
D)将所述混合液与防老剂的醇溶液混匀，经脱水后，得到纳米芳纶纤维分散体。
本发明先将纳米芳纶纤维与水混合，得到纳米芳纶纤维悬浮液。
优选的，具体为：将纳米芳纶纤维分散在水中，得到纳米芳纶纤维悬浮液。
在本发明的某些实施例中，所述纳米芳纶纤维的直径为50～80nm，长径比为2000～5000。在本发明的某些实施例中，所述纳米芳纶纤维为山东京博基团聚芳有限公司生产的纳米芳纶纤维。在本发明的某些实施例中，所述纳米芳纶纤维为纳米芳纶纤维含水滤饼。本发明对所述纳米芳纶纤维含水滤饼的来源并无特殊的限制，可以为山东京博集团聚芳有限公司生产的纳米芳纶纤维含水滤饼，或根据专利CN105153413A中所述的方法制备得到纳米芳纶纤维含水滤饼。所述纳米芳纶纤维含水滤饼中，纳米芳纶纤维的净含量为2wt％。
在本发明的某些实施例中，所述纳米芳纶纤维悬浮液的质量浓度为0.3％～0.8％。在某些实施例中，所述纳米芳纶纤维悬浮液的质量浓度为0.5％。
得到纳米芳纶纤维悬浮液后，将所述纳米芳纶纤维悬浮液与助溶盐的水溶液分散均匀，得到分散液。所述助溶盐选自氯化钙、氯化锂和氯化镁中的一种或几种。所述助溶盐可以减弱纳米芳纶纤维之间的氢键作用力。
在本发明的某些实施例中，所述纳米芳纶纤维的干重与助溶盐的质量比为1：0.05～0.1。在某些实施例中，所述纳米芳纶纤维的干重与助溶盐的质量比为1：0.05。
在本发明的某些实施例中，所述助溶盐的水溶液的质量浓度为8％～12％。在某些实施例中，所述助溶盐的水溶液的质量浓度为10％。
在本发明的某些实施例中，制备分散液的原料还包括蒙脱土。分散液按照以下方法进行制备：
将所述纳米芳纶纤维悬浮液、蒙脱土与助溶盐的水溶液在搅拌速率为400～800rpm下分散均匀，得到分散液。
在本发明的某些实施例中，将所述纳米芳纶纤维悬浮液、蒙脱土与助溶盐的水溶液在搅拌速率为500rpm下分散均匀，得到分散液。
在本发明的某些实施例中，所述纳米芳纶纤维与蒙脱土的质量比为1：0.25～1.0。在某些实施例中，所述纳米芳纶纤维的干重与蒙脱土的质量比为1：0.25。
在本发明的某些实施例中，所述分散均匀是在均质分散机中进行的。
得到分散液后，将所述分散液与橡胶胶乳搅拌混匀，得到混合液。
在本发明的某些实施例中，所述橡胶胶乳选自丁腈胶乳(NBR胶乳)、氢化丁腈橡胶胶乳(HNBR胶乳)、丁苯胶乳(SBR胶乳)和天然胶乳(NR胶乳)中的一种或几种。
在本发明的某些实施例中，所述纳米芳纶纤维的干重与橡胶胶乳的质量比为20～50：50～80。在某些实施例中，所述纳米芳纶纤维的干重与橡胶胶乳的质量比为40：60或40：50。
在本发明的某些实施例中，将所述分散液与橡胶胶乳搅拌混匀具体为：
在搅拌的条件下，将所述分散液与橡胶胶乳分3次交替加入反应器中。
本发明中，3次交替加入中，每次间隔的时间为10～25min。在某些实施例中，3次交替加入中，每次间隔的时间为15min。在某些实施例中，3次交替加入中，每次加入的分散液的量是相同的；每次加入的橡胶胶乳的量也是相同的。
本发明中，3次交替加入中，先在反应器中加入所述分散液。
本发明中，首先将橡胶胶乳加入到分散液中，使在搅拌过程中少量的橡胶胶乳渗透入纳米芳纶纤维之间，形成隔离，并确保芳纶纤维与橡胶胶乳分散均匀，而分散液加入橡胶胶乳中，提高了橡胶胶乳破乳的风险。分三次交替加入保证纳米芳纶混合体系的均匀性，防止橡胶胶乳一次加入后，大量的胶乳对芳纶纤维性能包裹，产生不均匀的大颗粒。
在本发明的某些实施例中，所述分散液与橡胶胶乳搅拌混匀的搅拌速率为500～800rpm。在某些实施例中，所述分散液与橡胶胶乳搅拌混匀的搅拌速率为500rpm。
得到混合液后，将所述混合液与防老剂的醇溶液混匀，经脱水后，得到纳米芳纶纤维分散体。
在本发明的某些实施例中，所述防老剂选自264防老剂、2246防老剂和1076防老剂中的一种或几种。
在本发明的某些实施例中，所述纳米芳纶纤维与防老剂的质量比为1～40：1～20。在某些实施例中，所述纳米芳纶纤维与防老剂的质量比为40：20、10：10或10：20。
在本发明的某些实施例中，所述防老剂的醇溶液的质量浓度为10％～20％。在某些实施例中，所述防老剂的醇溶液的质量浓度为10％。
在本发明的某些实施例中，所述防老剂的醇溶液的溶剂为乙醇。
在本发明的某些实施例中，所述脱水的方法包括：
将所述混合液与防老剂的醇溶液混匀后的溶液过100～200目的滤网。
在本发明的某些实施例中，所述滤网的目数为150目。
在本发明的某些实施例中，所述脱水后，还包括：干燥。所述干燥包括真空干燥箱干燥、真空冷冻干燥、鼓风干燥和开炼机机械干燥中的一种。在某些实施例中，所述干燥为鼓风干燥，所述干燥在鼓风干燥箱中进行，所述干燥的温度为60℃。
在本发明的某些实施例中，所述干燥后，还包括薄通制片、挤出造粒和剪切均化中的一种或几种。在本发明的某些实施例中，所述薄通制片在开炼机中进行。在本发明的某些实施例中，所述挤出造粒在螺杆挤出机中进行。
本发明对上文采用的原料的来源并无特殊的限制，可以为一般市售。
本发明中，纳米芳纶纤维具有对位芳纶纤维和高分子纳米纤维的双重优势，可解决芳纶纤维存在的表面光滑惰性强、复合界面强度弱等问题。纳米芳纶纤维的强极性使其可均匀的悬浮分散在水中。橡胶胶乳以水为介质，且橡胶胶粒为纳米尺寸，因此橡胶胶乳与纳米芳纶纤维可在机械搅拌下混合均匀。助溶盐的加入，使得纳米纤维之间形成氢键数量降低，减缓纳米芳纶纤维的缠绕、降低纳米芳纶预分散体的硬度，得到的纳米芳纶预分散体有利于于后续加工应用。同时，纳米芳纶与橡胶胶乳混合完毕，加入适量的防老剂的乙醇溶液，可大大延长预分散体的存储时间。最后以滤网滤除水分，经过干燥工艺后，获得纳米芳纶纤维分散体。本发明在制备分散液中进一步采用蒙脱土，有助于进一步减轻纳米芳纶纤维之间的氢键作用力，降低分散体的硬度，提高纳米芳纶纤维分散体的加工性能。
本发明还提供了一种上文所述的制备方法制得的纳米芳纶纤维分散体。本发明提供的纳米芳纶纤维分散体与橡胶胶乳混炼后，分散均匀，得到的混炼橡胶的力学性能较优。
本发明还提供了一种改性橡胶，由NBR胶乳、ZnO、防老剂、促进剂、硬脂酸、硫化剂和改性剂经混炼和硫化得到；
所述改性剂为上文所述的纳米芳纶纤维分散体。
在本发明的某些实施例中，所述改性橡胶由包含如下重量份的原料经混炼和硫化得到：
Figure BDA0002377017570000071
所述改性剂为上文所述的纳米芳纶纤维分散体。
本发明中，所述改性橡胶包括NBR胶乳。所述NBR胶乳的重量份数为100份。
本发明中的改性橡胶还包括氧化锌。氧化锌是橡胶混炼中常用的助剂之一，作为硫化反应的活性剂之一，增加促进剂的活性，减少促进剂的用量、缩短硫化时间。所述ZnO的重量份数为3～7份。在本发明的某些实施例中，所述ZnO的重量份数为5份。
本发明中的改性橡胶还包括防老剂。所述防老剂的重量份数为0.8～1.2份。在本发明的某些实施例中，所述防老剂的重量份数为1份。在本发明的某些实施例中，所述防老剂为防老剂4020。
本发明中的改性橡胶还包括促进剂。所述促进剂的重量份数为1.5～2.5份。在本发明的某些实施例中，所述促进剂的重量份数为2份。在本发明的某些实施例中，所述促进剂为促进剂CZ。
本发明中的改性橡胶还包括硬脂酸。硬脂酸作为硫化反应的硫化活性剂，促进硫化反应进行，缩短硫化时间。所述硬脂酸的重量份数为1.5～2.5份。在本发明的某些实施例中，所述硬脂酸的重量份数为2份。
本发明中的改性橡胶还包括硫化剂。所述硫化剂的重量份数为1.5～2.5份。在本发明的某些实施例中，所述硫化剂的重量份数为2份。在本发明的某些实施例中，所述硫化剂为硫磺。
本发明中的改性橡胶还包括改性剂。所述改性剂的重量份数为8～12份。在本发明的某些实施例中，所述改性剂的重量份数为10份。所述改性剂为上文所述的纳米芳纶纤维分散体。
本发明还提供了一种上文所述的改性橡胶的制备方法，包括以下步骤：
将NBR胶乳、ZnO、防老剂、促进剂、硬脂酸、硫化剂和改性剂在45～55℃下混炼，然后在150～180℃下硫化，得到改性橡胶。
在本发明的某些实施例中，所述混炼的温度为50℃。在本发明的某些实施例中，所述混炼的时间为15～20min。在某些实施例中，所述混炼的时间为15.5min。
本发明对所述混炼后的胶片的厚度并无特殊的限制，在本发明的某些实施例中，所述混炼后的胶片的厚度为1mm。在本发明的某些实施例中，所述混炼在开炼机中进行。
在本发明的某些实施例中，所述硫化的温度为160℃。在本发明的某些实施例中，所述硫化的时间为t90+5min。在本发明的某些实施例中，所述硫化在平板硫化机中进行。
本发明制备的改性橡胶中，纳米芳纶纤维分散体与橡胶胶乳分散均匀，得到的改性橡胶的力学性能较优。
实验结果表明，本发明制备的改性橡胶的硬度适中；25％定伸应力不低于0.9MPa；100％定伸应力不低于2.1MPa；断裂强度不低于5.4MPa，力学性能较优。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种纳米芳纶纤维分散体、其制备方法及应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
以下实施例所用的原料均为一般市售。
实施例1
1、将纳米芳纶纤维含水滤饼(纳米芳纶纤维的净含量为2wt％，干重40重量份)和水在均质分散机中分散成质量浓度为0.5％的纳米芳纶纤维悬浮液。
2、将所述纳米芳纶纤维悬浮液与质量浓度为10％的氯化钙的水溶液(其中，氯化钙的重量份数为2份)在均质分散机中分散均匀，得到分散液。
3、将60重量份的NBR胶乳与所述分散液搅拌(搅拌速率为500rpm)混匀，得到混合液。
4、将所述混合液与264防老剂的乙醇溶液(质量浓度为10％，纳米芳纶纤维与264防老剂的质量比为40：20)混匀，过150目的滤网后，60℃鼓风干燥箱中干燥，开炼机薄通制片，得到纳米芳纶纤维分散体。
通过肉眼观察可知，本实施例制备的纳米芳纶纤维预分散体质地均匀，分散性良好。
实施例2
1、将纳米芳纶纤维含水滤饼(纳米芳纶纤维的净含量为2wt％，干重40重量份)和水在均质分散机中分散成质量浓度为0.5％的纳米芳纶纤维悬浮液。
2、将所述纳米芳纶纤维悬浮液与质量浓度为10％的氯化钙的水溶液(其中，氯化钙的重量份数为2份)在均质分散机中分散均匀，得到分散液，分为三等份。
3、将60重量份的NBR胶乳分为三等份，在搅拌(搅拌速率为500rpm)的条件下，将所述分散液与所述NBR胶乳分3次交替加入反应器中，3次交替加入中，先在反应器中加入所述分散液，3次交替加入中，每次间隔的时间为15min，每次加入的分散液的量是相同的，每次加入的橡胶胶乳的量也是相同的，得到混合液。
4、将所述混合液与2246防老剂的乙醇溶液(质量浓度为20％，纳米芳纶纤维与2246防老剂的质量比为10：10)混匀，过150目的滤网后，60℃鼓风干燥箱中干燥，螺杆挤出机挤出造粒，得到纳米芳纶纤维分散体。
通过肉眼观察可知，本实施例制备的纳米芳纶纤维预分散体质地均匀，分散性良好。
本实施例对得到的纳米芳纶纤维分散体的冷冻脆断面进行扫描电镜分析，结果如图1所示。图1为本发明实施例2制备的纳米芳纶纤维分散体的冷冻脆断面的扫描电镜图。具体的，图1为将本发明实施例2制备的纳米芳纶纤维分散体经热压制片后，液氮脆断，通过电子扫描显微镜放大10,000倍后的扫描电镜图。从图1可知，从微观上看，得到的纳米芳纶纤维预分散体中纳米芳纶分散均匀，没有明显的界面层。
实施例3
1、将纳米芳纶纤维含水滤饼(纳米芳纶纤维的净含量为2wt％，干重40重量份)和水在均质分散机中分散成质量浓度为0.5％的纳米芳纶纤维悬浮液。
2、将所述纳米芳纶纤维悬浮液、10重量份的蒙脱土与质量浓度为10％的氯化钙的水溶液(其中，氯化钙的重量份数为2份)在均质分散机中搅拌速率为500rpm下分散均匀，得到分散液，分为三等份。
3、将50重量份的NBR胶乳分为三等份，在搅拌(搅拌速率为500rpm)的条件下，将所述分散液与所述NBR胶乳分3次交替加入反应器中，3次交替加入中，先在反应器中加入所述分散液，3次交替加入中，每次间隔的时间为15min，每次加入的分散液的量是相同的，每次加入的橡胶胶乳的量也是相同的，得到混合液。
4、将所述混合液与1076防老剂的乙醇溶液(质量浓度为15％，纳米芳纶纤维与2246防老剂的质量比为10：20)混匀，过150目的滤网后，60℃鼓风干燥箱中干燥，螺杆挤出机挤出造粒，得到纳米芳纶纤维分散体。
通过肉眼观察可知，本实施例制备的纳米芳纶纤维预分散体质地均匀，分散性良好。
实施例4
将实施例1～3制备的纳米芳纶纤维分散体分别作为制备改性橡胶的改性剂，具体的步骤如下：
将100重量份的NBR胶乳、5重量份的ZnO、1重量份的防老剂4020、2重量份的促进剂CZ、2重量份的硬脂酸、2重量份的硫磺和10重量份的改性剂在开炼机中50℃下混炼15.5min，1mm下片，然后在平板硫化机中160℃下硫化t90+5min，得到改性橡胶。
本实施例对采用实施例2的纳米芳纶纤维分散体制得的改性橡胶的表面进行观察，结果如图2所示。图2为采用实施例2的纳米芳纶纤维分散体制得的改性橡胶的表面放大图；其中，放大倍数为1倍。从图2中可以看出，所述改性橡胶的胶片表面光滑，没有明显的分散不均匀的预分散体颗粒。
比较例1
将纳米芳纶纤维含水滤饼(纳米芳纶纤维的净含量为2wt％，干重40重量份)分散成较小团聚体后，60℃鼓风干燥箱中干燥，得到纳米芳纶纤维颗粒。
将100重量份的NBR胶乳、5重量份的ZnO、1重量份的防老剂4020、2重量份的促进剂CZ、2重量份的硬脂酸、2重量份的硫磺和10重量份的改性剂在开炼机中50℃下混炼15.5min，1mm下片，然后在平板硫化机中160℃下硫化t90+5min，得到改性橡胶。
通过肉眼观察可知，纳米芳纶纤维颗粒未与橡胶基体复合，干燥后的芳纶颗粒质地均匀，但质地异常坚硬与橡胶混炼后分散不均，在橡胶中存在明显缺陷。
比较例2
不添加纳米芳纶纤维改性剂，做空白样对比，按照以下配方经开炼机进行混炼：100重量份的NBR胶乳、5重量份的ZnO、1重量份的防老剂4020、2重量份的促进剂CZ、2重量份的硬脂酸和2重量份的硫磺。在开炼机中50℃下混炼15.5min，1mm下片，然后在平板硫化机中160℃下硫化t90+5min，得到改性橡胶。
实施例5
将实施例1～3以及比较例1的纳米芳纶纤维分散体按照实施例4制得的改性橡胶，以及比较例2得到的改性橡胶制成哑铃状拉伸样条试样进行拉伸测试，结果如表1所示；将得到的改性橡胶制成直角撕裂试样进行撕裂测试，结果如表1所示；其他的力学性能测试结果也如表1所示。
表1实施例1～3以及比较例1制备的改性剂分别制得的改性橡胶，以及比较例2制备的改性橡胶的力学性能测试结果
Figure BDA0002377017570000111
从表1可以看出，本发明制备的改性橡胶的硬度适中；25％定伸应力不低于0.9MPa；100％定伸应力不低于2.1MPa；断裂强度不低于5.4MPa。
实验结果表明，本发明制备的改性橡胶的硬度适中；25％定伸应力不低于0.9MPa；100％定伸应力不低于2.1MPa；断裂强度不低于5.4MPa，力学性能较优。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种纳米芳纶纤维分散体的制备方法，由以下步骤组成：
A)将纳米芳纶纤维与水混合，得到纳米芳纶纤维悬浮液；
所述纳米芳纶纤维的直径为50～80nm，长径比为2000～5000；
B)将所述纳米芳纶纤维悬浮液与助溶盐的水溶液分散均匀，得到分散液；或将所述纳米芳纶纤维悬浮液、蒙脱土与助溶盐的水溶液分散均匀，得到分散液；
所述助溶盐选自氯化钙、氯化锂和氯化镁中的一种或几种；
C)在搅拌的条件下，将所述分散液与橡胶胶乳分3次交替加入反应器中，得到混合液；3次交替加入中，先在反应器中加入所述分散液；
所述橡胶胶乳选自NBR胶乳；
D)将所述混合液与防老剂的醇溶液混匀，经脱水后，干燥，得到纳米芳纶纤维分散体；
所述干燥后，还包括薄通制片、挤出造粒和剪切均化中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)中，所述纳米芳纶纤维悬浮液的质量浓度为0.3％～0.8％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，纳米芳纶纤维的干重与助溶盐的质量比为1：0.05～0.1；
所述助溶盐的水溶液的质量浓度为8％～12％；
纳米芳纶纤维的干重与橡胶胶乳的质量比为20～50：50～80。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤B)中，
将所述纳米芳纶纤维悬浮液、蒙脱土与助溶盐的水溶液在搅拌速率为400～800rpm下分散均匀，得到分散液。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤C)中，
3次交替加入中，每次间隔的时间为10～25min。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的速率为500～800rpm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米芳纶纤维的干重与防老剂的质量比为1～40：1～20；
所述防老剂选自264防老剂、2246防老剂和1076防老剂中的一种或几种。
8.权利要求1～7任意一项所述的制备方法制得的纳米芳纶纤维分散体。
9.一种改性橡胶，其特征在于，由NBR胶乳、ZnO、防老剂、促进剂、硬脂酸、硫化剂和改性剂经混炼和硫化得到；
所述改性剂为权利要求8所述的纳米芳纶纤维分散体。
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