CN111253633B - 一种纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶及其制备方法 - Google Patents

一种纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及橡胶生产技术领域，尤其涉及一种纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶及其制备方法。所述纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶由包括纳米芳纶纤维母炼胶、反式丁戊橡胶、活化剂、防老剂、促进剂和硫化剂的原料混炼得到；所述纳米芳纶纤维母炼胶由改性纳米芳纶纤维的浆液与基体橡胶混炼得到；所述改性纳米芳纶纤维由纳米芳纶纤维经硅烷偶联剂改性得到。本发明以纳米芳纶纤维母炼胶为改性剂，对反式丁戊橡胶进行改性，同时，在其他组分的协同作用下，使得到的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的拉伸性能较优，定伸应力较大。

Description

一种纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶生产技术领域，尤其涉及一种纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶及其制备方法。
背景技术
芳纶纤维为芳香族聚酰胺纤维，具有较高的玻璃化转变温度，在200℃时没有明显的收缩及蠕变，在500℃时稳定性依然很好，还具有耐酸、碱和有机溶剂等化学物质腐蚀的优良性能。因此，芳纶纤维的使用开创了高强度、高模量和耐高温纤维的新时代，被广泛应用于航空航天、橡胶、树脂工业、电子电器设备、运输工具、体育器材及土木建筑等各领域。
纳米芳纶纤维是近几年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，纳米芳纶纤维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增强作用。
纳米芳纶纤维与橡胶等材料复合，可将纳米芳纶纤维的刚性与橡胶的柔性相结合，混炼胶强度、刚性提高，提高硫化胶模量，改善耐刺扎性、耐磨性，使得芳纶纤维在轮胎、耐高压胶管、密封垫等制品中的应用具有一定的可行性。然而，纳米芳纶纤维比表面积大，芳纶分子链的极性产生较强的氢键作用力，导致其分散性差，易团聚，因此纳米芳纶纤维与橡胶的复合，需先解决其分散性差、团聚后硬度高的问题。
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改性反式丁戊橡胶及其制备方法，本发明提供的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的力学性能较优。
本发明提供了一种纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶，由包括纳米芳纶纤维母炼胶、反式丁戊橡胶、活化剂、防老剂、促进剂和硫化剂的原料混炼得到；
所述纳米芳纶纤维母炼胶由改性纳米芳纶纤维的浆液与基体橡胶混炼得到；
所述改性纳米芳纶纤维由纳米芳纶纤维经硅烷偶联剂改性得到。
优选的，所述改性纳米芳纶纤维按照以下方法制备得到：
将纳米芳纶纤维的悬浮液、N-甲基吡咯烷酮和硅烷偶联剂搅拌混合，得到改性纳米芳纶纤维；所述搅拌混合的转速为2000～5000rpm。
优选的，所述纳米芳纶纤维的悬浮液的质量浓度为0.4％～0.6％。
优选的，所述改性纳米芳纶纤维的直径为50～80nm，长径比为2000～5000；
所述改性纳米芳纶纤维的浆液的质量浓度为1.5％～4.0％。
优选的，所述基体橡胶包括NBR、SBR、BIIR和TBIR中的一种或几种。
优选的，所述纳米芳纶纤维母炼胶中，改性纳米芳纶纤维与基体橡胶的质量比为20～40：60～80。
优选的，所述纳米芳纶纤维母炼胶按照以下方法进行制备：
a2)将基体橡胶在辊距为0.3～0.8mm、辊温为40～60℃，辊速为11～22rpm下塑炼；
b2)将所述塑炼后的基体橡胶与改性纳米芳纶纤维的浆液混炼均匀，得到纳米芳纶纤维母炼胶。
优选的，所述塑炼的时间为1～3min。
优选的，所述活化剂为ZnO-80；
所述防老剂包括氧化锌、硬脂酸和防老剂4010NA中的一种或几种；
所述促进剂选自促进剂NS；
所述硫化剂选自硫磺。
本发明还提供了一种上文所述纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的制备方法，包括以下步骤：
A)将反式丁戊橡胶和纳米芳纶纤维母炼胶在辊距为0.5～0.8mm、辊温为50～60℃下塑炼3～5min；
B)将步骤A)中塑炼后的塑炼胶、活化剂和防老剂混炼5～10min；
C)将步骤B)中混炼后的混炼胶、促进剂和硫化剂混炼2～5min，得到纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶。
本发明提供了一种纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶，由包括纳米芳纶纤维母炼胶、反式丁戊橡胶、活化剂、防老剂、促进剂和硫化剂的原料混炼得到；所述纳米芳纶纤维母炼胶由改性纳米芳纶纤维的浆液与基体橡胶混炼得到；所述改性纳米芳纶纤维由纳米芳纶纤维经硅烷偶联剂改性得到。本发明以纳米芳纶纤维母炼胶为改性剂，对反式丁戊橡胶进行改性，同时，在其他组分的协同作用下，使得到的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的力学性能较优。具体的，使得到的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的拉伸性能较优，定伸应力较大。
附图说明
图1为本发明实施例6制备的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶热压制片后的脆断面的SEM图；
图2为本发明实施例7制备的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶热压制片后的脆断面的SEM图；
图3为本发明实施例8制备的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶热压制片后的脆断面的SEM图；
图4为本发明实施例6～8和比较例1制备的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的应力-应变曲线。
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改性反式丁戊橡胶，由包括纳米芳纶纤维母炼胶、反式丁戊橡胶、活化剂、防老剂、促进剂和硫化剂的原料混炼得到；
所述纳米芳纶纤维母炼胶由改性纳米芳纶纤维的浆液与基体橡胶混炼得到；
所述改性纳米芳纶纤维由纳米芳纶纤维经硅烷偶联剂改性得到。
在本发明的某些实施例中，所述改性纳米芳纶纤维按照以下方法制备得到：
将纳米芳纶纤维的悬浮液、N-甲基吡咯烷酮和硅烷偶联剂搅拌混合，得到改性纳米芳纶纤维；所述搅拌混合的转速为2000～5000rpm。
在本发明的某些实施例中，所述纳米芳纶纤维的悬浮液的质量浓度为0.4％～0.6％。在某些实施例中，纳米芳纶纤维的悬浮液的质量浓度为0.5％。
在本发明的某些实施例中，所述纳米芳纶纤维的悬浮液由纳米芳纶滤饼加水分散得到。在本发明的某些实施例中，所述纳米芳纶滤饼中芳纶纳米纤维的质量含量为2％～4％。所述纳米芳纶滤饼为一般市售，比如山东京博聚芳有限公司生产的纳米芳纶滤饼。在本发明的某些实施例中，所述纳米芳纶纤维的悬浮液、N-甲基吡咯烷酮和硅烷偶联剂的体积比为2000mL：400mL：10mL。
在本发明的某些实施例中，所述纳米芳纶纤维的悬浮液按照以下方法进行制备：
a1)将对苯二胺和对苯二甲酰氯在N-甲基吡咯烷酮中进行缩聚反应，得到芳纶凝胶颗粒；
b1)将所述芳纶凝胶颗粒与水混合，得到纳米芳纶纤维的悬浮液。
在本发明的某些实施例中，所述对苯二胺和对苯二甲酰氯的摩尔比为0.04：0.0405。
在本发明的某些实施例中，步骤a1)中，对苯二胺和对苯二甲酰氯的质量总和与N-甲基吡咯烷酮的体积比为10～25g：100mL。在某些实施例中，对苯二胺和对苯二甲酰氯的质量总和与N-甲基吡咯烷酮的体积比为12.57g：100mL。
在本发明的某些实施例中，所述缩聚反应具体包括：
先在冰水浴的条件下缩聚反应，然后撤掉冰水浴，在室温下继续缩聚反应。
在本发明的某些实施例中，冰水浴的温度为0℃。
在本发明的某些实施例中，先在冰水浴的条件下缩聚反应，待反应体系有拉丝现象时，撤掉冰水浴。在本发明的某些实施例中，在冰水浴的条件下缩聚反应的时间为25～35min。在某些实施例中，在冰水浴的条件下缩聚反应的时间为25min。
在本发明的某些实施例中，在室温下继续缩聚反应的时间为10min。
得到芳纶凝胶颗粒后，将所述芳纶凝胶颗粒与水混合，得到纳米芳纶纤维的悬浮液。
得到纳米芳纶纤维的悬浮液后，将所述纳米芳纶纤维的悬浮液、N-甲基吡咯烷酮和硅烷偶联剂搅拌混合，得到改性纳米芳纶纤维。
在本发明的某些实施例中，所述芳纶凝胶颗粒、N-甲基吡咯烷酮和硅烷偶联剂的用量比为100～200g：400～500mL：10～20mL。在某些实施例中，所述芳纶凝胶颗粒、N-甲基吡咯烷酮和硅烷偶联剂的用量比为115g：400mL：10mL。
在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合的温度为室温，时间为10～30min。在某些实施例中，所述搅拌混合的时间为10min。
在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合的转速为2000～5000rpm。在某些实施例中，所述搅拌混合的转速为5000rpm。
在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合后，还包括：将所述搅拌混合后的混合物分散在水中、水洗和抽滤，得到改性纳米芳纶纤维。
本发明对所述分散在水中的水的用量并无特殊的限制，能够将所述搅拌混合后的混合物分散即可。在本发明的某些实施例中，所述分散在高速搅拌分散机中进行。本发明对所述水洗和抽滤的步骤并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的水洗和抽滤的步骤即可。
在本发明的某些实施例中，所述改性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，所述改性纳米芳纶纤维的浆液由改性纳米芳纶纤维分散到水中，抽滤后得到。在本发明的某些实施例中，所述改性纳米芳纶纤维的浆液的质量浓度为1.5％～4.0％。在某些实施例中，所述改性纳米芳纶纤维的浆液的质量浓度为2.0％或4.0％。
在本发明的某些实施例中，所述基体橡胶包括NBR、SBR、BIIR和TBIR中的一种或几种。
本发明中，所述纳米芳纶纤维母炼胶由改性纳米芳纶纤维的浆液与基体橡胶混炼得到。在本发明的某些实施例中，所述改性纳米芳纶纤维与基体橡胶的质量比为20～40：60～80。在某些实施例中，所述改性纳米芳纶纤维与基体橡胶的质量比为25：60。
在本发明的某些实施例中，所述纳米芳纶纤维母炼胶按照以下方法进行制备：
a2)将基体橡胶在辊距为0.3～0.8mm、辊温为40～60℃，辊速为11～22rpm下塑炼；
b2)将所述塑炼后的基体橡胶与改性纳米芳纶纤维的浆液混炼均匀，得到纳米芳纶纤维母炼胶。
在本发明的某些实施例中，所述塑炼的时间为1～3min。在某些实施例中，所述塑炼的时间为2min。
本发明中，所述塑炼的辊距为0.3～0.8mm。在本发明的某些实施例中，所述塑炼的辊距为0.3mm、0.5mm或0.8mm。所述塑炼的辊温为40～60℃。在本发明的某些实施例中，所述塑炼的辊温为40℃或60℃。所述塑炼的辊速为11～22rpm。在本发明的某些实施例中，所述塑炼的辊速为12rpm、20rpm或15rpm。在本发明的某些实施例中，所述塑炼过程中，前辊和后辊的差速比为1：1.1。
在本发明的某些实施例中，将所述塑炼后的基体橡胶与改性纳米芳纶纤维的浆液混炼均匀具体包括：
将改性纳米芳纶纤维的浆液分批滴加入所述塑炼后的基体橡胶中，混炼均匀。
在本发明的某些实施例中，所述分批滴加的次数为12～32次。在某些实施例中，所述分批滴加的次数为25次、15次或20次。在本发明的某些实施例中，所述分批滴加中，每批滴加的量为20～50g。
在本发明的某些实施例中，所述步骤b2)中，混炼均匀的混炼温度为40～60℃，混炼均匀的混炼时间为30min～90min。在某些实施例中，所述步骤b2)中，混炼均匀的混炼温度为60℃或40℃，混炼均匀的混炼时间为50min、60min或80min。
在本发明的某些实施例中，所述活化剂为ZnO-80。
在本发明的某些实施例中，所述防老剂包括氧化锌、硬脂酸(SA)和防老剂4010NA中的一种或几种。
在本发明的某些实施例中，所述促进剂选自促进剂NS。在某些实施例中，所述促进剂选自促进剂NS-80。
在本发明的某些实施例中，所述硫化剂选自硫磺。
在本发明的某些实施例中，所述纳米芳纶纤维母炼胶和反式丁戊橡胶的质量比为7～12：95～105。在某些实施例中，所述纳米芳纶纤维母炼胶和反式丁戊橡胶的质量比为10：100。
在本发明的某些实施例中，所述反式丁戊橡胶、活化剂、防老剂、促进剂和硫化剂的质量比为100：4～5：2～3：0.8～1.2：1.5～2.5。在某些实施例中，所述反式丁戊橡胶、活化剂、防老剂、促进剂和硫化剂的质量比为100：4.4：2.7：1.0：2。
本发明还提供了一种上文所述纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的制备方法，包括以下步骤：
A)将反式丁戊橡胶和纳米芳纶纤维母炼胶在辊距为0.5～0.8mm、辊温为50～60℃下塑炼3～5min；
B)将步骤A)中塑炼后的塑炼胶、活化剂和防老剂混炼5～10min；
C)将步骤B)中混炼后的混炼胶、促进剂和硫化剂混炼2～5min，得到纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶。
本发明提供的所述纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的制备方法中，采用的原料组分及其配比同上，在此不再赘述。
在本发明的某些实施例中，步骤A)中，所述塑炼的辊温为50℃。在本发明的某些实施例中，步骤A)中，所述塑炼的辊距为0.8mm。在本发明的某些实施例中，步骤A)中，所述塑炼的时间为3min。
在本发明的某些实施例中，步骤B)中，所述混炼的温度为40～60℃。在某些实施例中，所述混炼的温度为60℃。在本发明的某些实施例中，所述混炼的时间为4min。在本发明的某些实施例中，步骤B)中，所述混炼的辊距为0.6～1.0mm。在某些实施例中，所述混炼的辊距为0.8mm。
在本发明的某些实施例中，步骤C)中，所述混炼的温度为40～60℃。在某些实施例中，所述混炼的温度为60℃。在本发明的某些实施例中，所述混炼的时间为3min。在本发明的某些实施例中，步骤C)中，所述混炼的辊距为0.6～1.0mm。在某些实施例中，所述混炼的辊距为0.8mm。
在本发明的某些实施例中，将步骤B)中混炼后的混炼胶、促进剂和硫化剂混炼2～5min后，还包括：
设置辊距为0.3mm后，将所述混炼后的混炼胶打三角包5次，然后设置辊距为1.0～1.4mm，再将得到的混炼胶除气泡、下片，得到纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶。
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。
本发明提供的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的制备方法操作简单，高效，易于实现大规模的工业化生产。
本发明以纳米芳纶纤维母炼胶为改性剂，对反式丁戊橡胶进行改性，同时，在其他组分的协同作用下，使得到的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的力学性能较优。具体的，使得到的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的拉伸性能较优，断裂强度和断裂伸长率较优。
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改性反式丁戊橡胶及其制备方法进行详细地描述，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。
所述纳米芳纶滤饼为山东京博聚芳有限公司生产的纳米芳纶滤饼。
实施例1
改性纳米芳纶纤维的制备：
将市售的纳米芳纶滤饼加水分散得到质量浓度为0.5％的纳米芳纶纤维的悬浮液；
将所述纳米芳纶纤维的悬浮液2000mL、400mLN-甲基吡咯烷酮和10mL硅烷偶联剂在室温下搅拌混合10min，将所述搅拌混合后的混合物分散在水中，经水洗和抽滤后，得到改性纳米芳纶纤维；所述搅拌混合的转速为5000rpm。所述改性纳米芳纶纤维的直径为50～80nm，长径比为2000～5000。
实施例2
改性纳米芳纶纤维的制备：
将4.326g(0.04mol)对苯二胺和8.244g(0.0405mol)对苯二甲酰氯在100mL N-甲基吡咯烷酮中0℃下缩聚反应25min，继续将反应在室温下反应10min，得到115g芳纶凝胶颗粒；
将所述芳纶凝胶颗粒与水混合，得到质量浓度为0.5％的纳米芳纶纤维的悬浮液；
将所述纳米芳纶纤维的悬浮液、400mLN-甲基吡咯烷酮和10mL硅烷偶联剂在室温下搅拌混合10min，将所述搅拌混合后的混合物分散在水中，经水洗和抽滤后，得到改性纳米芳纶纤维；所述搅拌混合的转速为5000rpm。所述改性纳米芳纶纤维的直径为50～80nm，长径比为2000～5000。
实施例3
纳米芳纶纤维母炼胶的制备：
将12.5g实施例2得到的改性纳米芳纶纤维分散到水中，抽滤后制得质量浓度为2.0％的改性纳米芳纶纤维的浆液；
将30g基体橡胶NBR在辊距为0.3mm、辊温为60℃，辊速为12rpm(前辊和后辊的差速比为1：1.1)下塑炼2min；
将所述改性纳米芳纶纤维的浆液分25次滴加入所述塑炼后的基体橡胶中，在60℃下混炼50min，得到纳米芳纶纤维母炼胶。
实施例4
纳米芳纶纤维母炼胶的制备：
将12.5g实施例2得到的改性纳米芳纶纤维分散到水中，抽滤后制得质量浓度为4.0％的改性纳米芳纶纤维的浆液；
将30g基体橡胶SBR在辊距为0.5mm、辊温为60℃，辊速为20rpm(前辊和后辊的差速比为1：1.1)下塑炼2min；
将所述改性纳米芳纶纤维的浆液分15次滴加入所述塑炼后的基体橡胶中，在60℃下混炼60min，得到纳米芳纶纤维母炼胶。
实施例5
纳米芳纶纤维母炼胶的制备：
将12.5g实施例2得到的改性纳米芳纶纤维分散到水中，制得质量浓度为4.0％的改性纳米芳纶纤维的浆液；
将30g基体橡胶BIIR在辊距为0.8mm、辊温为40℃，辊速为15rpm(前辊和后辊的差速比为1：1.1)下塑炼2min；
将所述改性纳米芳纶纤维的浆液分20次滴加入所述塑炼后的基体橡胶中，在40℃下混炼80min，得到纳米芳纶纤维母炼胶。
实施例6
纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的制备：
将100g反式丁戊橡胶和10g实施例3的纳米芳纶纤维母炼胶在辊距为0.8mm、辊温为50℃下塑炼3min；
将所述塑炼后的塑炼胶、4.4g活化剂ZnO-80和2.7g防老剂(1.2g SA和1.5g防老剂4010NA)在辊距为0.8mm、辊温为60℃下混炼4min；
将所述混炼后的混炼胶、1.0g促进剂NS-80和2g硫磺在辊距为0.8mm、辊温为60℃下混炼3min，设置辊距为0.3mm后，将所述混炼后的混炼胶打三角包5次，然后设置辊距为1.4mm，再将得到的混炼胶除气泡、下片，得到纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶(ANFS-NBR)。
实施例7
纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的制备：
将100g反式丁戊橡胶和10g实施例4的纳米芳纶纤维母炼胶在辊距为0.8mm、辊温为50℃下塑炼3min；
将所述塑炼后的塑炼胶、4.4g活化剂ZnO-80和2.7g防老剂(1.2g SA和1.5g防老剂4010NA)在辊距为0.8mm、辊温为60℃下混炼4min；
将所述混炼后的混炼胶、1.0g促进剂NS-80和2g硫磺在辊距为0.8mm、辊温为60℃下混炼3min，设置辊距为0.3mm后，将所述混炼后的混炼胶打三角包5次，然后设置辊距为1.4mm，再将得到的混炼胶除气泡、下片，得到纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶(ANFS-SBR)。
实施例8
纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的制备：
将100g反式丁戊橡胶和10g实施例5的纳米芳纶纤维母炼胶在辊距为0.8mm、辊温为50℃下塑炼3min；
将所述塑炼后的塑炼胶、4.4g活化剂ZnO-80和2.7g防老剂(1.2g SA和1.5g防老剂4010NA)在辊距为0.8mm、辊温为60℃下混炼4min；
将所述混炼后的混炼胶、1.0g促进剂NS-80和2g硫磺在辊距为0.8mm、辊温为60℃下混炼3min，设置辊距为0.3mm后，将所述混炼后的混炼胶打三角包5次，然后设置辊距为1.4mm，再将得到的混炼胶除气泡、下片，得到纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶(ANFS-BIIR)。
对比例1
改性反式丁戊橡胶的制备：
将100g反式丁戊橡胶在辊距为0.8mm、辊温为50℃下塑炼3min；
将所述塑炼后的塑炼胶、4.4g活化剂ZnO-80和2.7g防老剂(1.2g SA和1.5g防老剂4010NA)在辊距为0.8mm、辊温为60℃下混炼4min；
将所述混炼后的混炼胶、1.0g促进剂NS-80和2g硫磺在辊距为0.8mm、辊温为60℃下混炼3min，设置辊距为0.3mm后，将所述混炼后的混炼胶打三角包5次，然后设置辊距为1.4mm，再将得到的混炼胶除气泡、下片，得到改性反式丁戊橡胶(TBIR)。
实施例9
对实施例6～8制备的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶在160℃热压制片后脆断，并利用SEM对脆断面进行扫描，结果如图1～3所示。图1为本发明实施例6制备的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶热压制片后的脆断面的SEM图。图2为本发明实施例7制备的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶热压制片后的脆断面的SEM图。图3为本发明实施例8制备的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶热压制片后的脆断面的SEM图。
从图1～3可以看出，本发明提供的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶中，改性纳米芳纶纤维(ANFS)在不同基体橡胶中的分散情况。结果表明，ANFS分散均匀，界面融合较好。
实施例10
研究实施例6～8和比较例1制备的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的力学性能，具体的检测结果如表1所示。
表1实施例6～8和比较例1制备的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的力学性能
Figure BDA0002377018010000111
从表1可以看出，本发明提供的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的拉伸强度高于9.5MPa，100％定伸应力高于1.2MPa，300％定伸应力高于2.5MPa。
相比于TBIR空白样，纳米芳纶纤维母炼胶的加入使硫化胶的定伸应力得到普遍提高。NBR为母胶基体改性TBIR橡胶，其100％定伸应力相对于空白样提高267％，300％定伸应力提高256％，断裂强度提高262％，断裂伸长率降低11％。以SBR及BIIR为基体的母胶，其定伸应力及强度相对NBR母胶增幅较小，但不仅使TBIR强度增加，且断裂伸长率同样有较大幅度的增加。
实施例11
研究实施例6～8和比较例1制备的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的应力-应变性能，具体的检测结果如图4所示。图4为本发明实施例6～8和比较例1制备的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的应力-应变曲线。
从图4可以看出，纳米芳纶负载在不同的橡胶基体得到的不同橡胶基体的纳米芳纶纤维母炼胶，对TBIR橡胶均有补强效果，复合橡胶的模量明显提高。其中以NBR橡胶为基体的母炼胶对TBIR的改性效果最明显，100％定伸、300％定伸、断裂强度与空白对比例相比分别提高至267％、256％、262％；以SBR橡胶为基体的母炼胶对TBIR的改性后，100％定伸、300％定伸、断裂强度与空白对比例相比分别提高至135％、165％、120％；以BIIR橡胶为基体的母炼胶对TBIR的改性后，100％定伸、300％定伸、断裂强度与空白对比例相比分别提高至76％、167％、169％。
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 (3)

1.一种纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶，其特征在于，由原料混炼得到；所述原料由纳米芳纶纤维母炼胶、反式丁戊橡胶、活化剂、防老剂、促进剂和硫化剂组成；
所述活化剂为ZnO-80；
所述防老剂为硬脂酸和防老剂4010NA；
所述促进剂为促进剂NS-80；
所述硫化剂为硫磺；
所述纳米芳纶纤维母炼胶、反式丁戊橡胶、活化剂、防老剂、促进剂和硫化剂的质量比为10：100：4.4：2.7：1.0：2；
所述纳米芳纶纤维母炼胶按照以下方法进行制备：
a2）将基体橡胶在辊距为0.3~0.8 mm、辊温为40~60℃，辊速为11~22 rpm下塑炼；所述基体橡胶为NBR；
b2）将所述塑炼后的基体橡胶与改性纳米芳纶纤维的浆液混炼均匀，得到纳米芳纶纤维母炼胶；
所述改性纳米芳纶纤维按照以下方法制备得到：
将纳米芳纶纤维的悬浮液、N-甲基吡咯烷酮和硅烷偶联剂搅拌混合，得到改性纳米芳纶纤维；所述搅拌混合的转速为2000~5000 rpm；
所述纳米芳纶纤维母炼胶中，改性纳米芳纶纤维与基体橡胶的质量比为25：60；
所述纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的制备方法包括以下步骤：
A）将反式丁戊橡胶和纳米芳纶纤维母炼胶在辊距为0.5~0.8mm、辊温为50~60℃下塑炼3~5min；
B）将步骤A）中塑炼后的塑炼胶、活化剂和防老剂混炼5~10min；
C）将步骤B）中混炼后的混炼胶、促进剂和硫化剂混炼2~5min，得到纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶。
2.根据权利要求1所述的纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶，其特征在于，所述纳米芳纶纤维的悬浮液的质量浓度为0.4%~0.6%。
3.权利要求1所述纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶的制备方法，包括以下步骤：
A）将反式丁戊橡胶和纳米芳纶纤维母炼胶在辊距为0.5~0.8mm、辊温为50~60℃下塑炼3~5min；
B）将步骤A）中塑炼后的塑炼胶、活化剂和防老剂混炼5~10min；
C）将步骤B）中混炼后的混炼胶、促进剂和硫化剂混炼2~5min，得到纳米芳纶纤维改性反式丁戊橡胶。
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