CN112940305A - 一种芳纶浆粕母胶的制备方法及得到的母胶与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种芳纶浆粕母胶的制备方法及得到的母胶与应用,所述制备方法包括以下步骤:步骤1、采用改性剂对芳纶浆粕进行表面改性处理,得到改性芳纶浆粕;步骤2、采用润滑剂和隔离助剂对所述改性芳纶浆粕进行处理,得到芳纶浆粕预分散复合物;步骤3、采用橡胶基体与所述芳纶浆粕预分散复合物混合,得到芳纶浆粕母胶。利用本发明所述方法对芳纶浆粕进行处理后,可以有效提高芳纶浆粕在橡胶中的分散性以及提高芳纶浆粕与橡胶的界面结合性能;同时,所述芳纶浆粕母胶在应用于橡胶中时,可以有效提高橡胶的模量以及撕裂强度等。
Description
技术领域
本发明涉及芳纶浆粕,尤其涉及芳纶浆粕母胶,特别涉及一种芳纶浆粕母胶的制备方法及得到的母胶与应用。
背景技术
芳纶浆粕(Aramid Pulp,以下简称AP)是对芳纶短纤维表面原纤化后所得到的一种差别化短纤维产品,最早由美国杜邦公司于1984年所开发而出,当时主要用来取代石棉等纤维产品,是一种直径为纳米尺寸和微米尺寸纤维混杂的次微米级短纤维。其比表面积远大于芳纶短纤维且主干纤维周围有大量的超细短纤维缠绕,使得AP相比较芳纶短纤维而言,在具有芳纶短纤维所有的高模量、高强度、耐磨、耐高温及耐化学腐蚀的同时,能够与橡胶基体有更多的结合点,从而具有远高于普通芳纶短纤维的补强性能。然而正是由于这种大量超细短纤维缠绕的特殊结构,使得芳纶浆粕具有高表面能,若将芳纶浆粕直接加入到橡胶基体中会发生大量的团聚现象,难以分散均匀,团聚的芳纶浆粕便会成为应力集中点,从而成为材料的缺陷,使得材料性能不升反降。
同时芳纶浆粕的分子链结构为聚对苯二甲酰对苯二胺,主链的苯环屏蔽了活性基团酰胺键,使得芳纶浆粕反应活性很低,从而导致其与橡胶基体的界面结合性极弱,而界面性能是影响填料增强橡胶复合材料性能的重要因素,尤其是纤维增强橡胶材料这种模量差异大的复合材料。也正是由于难分散和反应活性低,使得性能优异的芳纶浆粕难以在增强橡胶材料领域发挥其作用,因此,对芳纶浆粕进行表面改性及预分散处理具有重要意义和广阔的应用空间。
硅橡胶作为一种杂链高分子橡胶材料,其主链为—Si—O—Si—的结构,侧链为有机基团,正是由于这种分子结构,其具有优异的耐高低温性能,且可以通过改变侧链基团的种类,获得各种不同性能的硅橡胶材料,广泛应用于航空橡胶件、密封材料、阻尼减震材料以及耐烧蚀材料等中。但是因其力学性能较差,往往需要添加填料以提高其力学性能,目前常用的填料为白炭黑等。虽然有了填料的补强,但是硅橡胶的拉伸强度、模量、撕裂强度等力学性能依然十分不理想,而芳纶浆粕作为一种短纤维补强填料,可以有效提高材料的模量、撕裂强度、抗裂纹扩展性能等。
但是,目前对于芳纶浆粕填充硅橡胶材料的研究应用、以及相关硅橡胶用芳纶浆粕的专利很少,其主要原因是硅橡胶模量太低,加工过程中剪切力较一般常见橡胶要小的多,使得原本就在其他橡胶中难以分散均匀的芳纶浆粕更加难以分散,且硅橡胶与芳纶浆粕的界面结合性能较弱,因此若可以解决芳纶浆粕在硅橡胶中的分散性能以及界面结合性能,则可使芳纶浆粕有效填充至硅橡胶中,从而提高硅橡胶的力学性能。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题,本发明提供了一种芳纶浆粕母胶及其制备与应用,可以有效提高芳纶浆粕在橡胶(尤其是硅橡胶)中的分散性以及提高其与橡胶基体的界面结合性能,将其填充至橡胶基体中可以有效提高材料的模量以及撕裂强度等。
本发明目的之一在于提供一种芳纶浆粕母胶的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、采用改性剂对芳纶浆粕进行表面改性处理,得到改性芳纶浆粕。
在一种优选的实施方式中,在步骤1中,所述改性剂为封端聚异氰酸酯和环氧树脂。
其中,本发明所采用的封端聚异氰酸酯为脂肪族封端聚异氰酸酯。
在进一步优选的实施方式中,基于40重量份步骤1所述芳纶浆粕,改性剂的用量为1.6~4.8重量份,优选为1.6~3.2重量份。
其中,改性剂的用量即是指聚异氰酸酯和环氧树脂的总用量。
在更进一步优选的实施方式中,封端聚异氰酸酯与环氧树脂的重量用量比(2~5):1,优选为(3~4):1。
在一种优选的实施方式中,步骤1所述表面改性处理于165~180℃下进行,优选170~175℃下进行。本发明通过封端聚异氰酸酯在高温(例如165~180℃)下会打开封端,从而具有高反应活性,可与芳纶浆粕中酰胺基团以及环氧树脂反应,从而提高芳纶浆粕的界面结合性能,从而提高芳纶浆粕与橡胶基体的结合性能。该过程不使用有机溶剂,对环境不会造成污染。处理后的芳纶浆粕能够与橡胶基体有更好的界面结合性能。
在一种优选的实施方式中,所述步骤1于高速混合机中进行。
在进一步优选的实施方式中,步骤1包括以下子步骤:
步骤1-1、将芳纶浆粕加入高速混合机内,搅拌处理;
步骤1-2、将封端聚异氰酸酯和环氧树脂的水溶液加入所述高速混合机内,搅拌处理;
步骤1-3、自所述高速混合机内取出物料,进行烘干处理,然后进行热处理,得到所述改性芳纶浆粕。
在一种优选的实施方式中,对步骤1-2所述封端聚异氰酸酯和环氧树脂的水溶液的浓度没有特别限定,优选但不限于0.1~10wt%,更优选为0.5~5wt%。
在一种优选的实施方式中,步骤1-3所述热处理于165~180℃下进行。
在进一步优选的实施方式中,步骤1-3所述热处理于170~175℃下进行。
其中,在高温热处理的过程中,封端异氰酸酯在高温下会打开封端,与芳纶浆粕和环氧树脂反应,从而提高芳纶浆粕与橡胶基体的结合性能。
本发明采用浸渍-烘干-热处理的方式对芳纶浆粕进行表面改性处理,因芳纶浆粕具有高比表面积,导致吸水量较大,为防止浸渍不均匀,浸渍过程在高速混合机中进行。
步骤2、采用润滑剂和隔离助剂对所述改性芳纶浆粕进行处理,得到芳纶浆粕预分散复合物。
其中,步骤2所述处理为渗透隔离处理。
在一种优选的实施方式中,步骤2所述润滑剂选自季四戊醇硬脂酸酯和/或邻苯二甲酸酯类(优选邻苯二甲酸丁苄酯)中至少一种,优选为季四戊醇硬脂酸酯。
在进一步优选的实施方式中,基于40份步骤1所述芳纶浆粕,所述润滑剂的用量为3~8份,优选5~6份。
在本发明中,采用少量润滑剂涂覆于芳纶浆粕纤维上可在不影响界面结合性能的情况下,减小芳纶浆粕纤维间的摩擦力,促进纤维缠绕解开。
在一种优选的实施方式中,步骤2所述隔离助剂为液态隔离助剂,选自乙烯基硅油和/或甲基硅油,优选乙烯基硅油。
在进一步优选的实施方式中,所采用的乙烯基硅油粘度为500-100cst,乙烯基含量为0.22~1.33mol%。
其中,当采用乙烯基硅油时,其侧基和端基为乙烯基,具有反应活性,在橡胶硫化的过程中,可以通过过氧化物交联剂与硅橡胶中的乙烯基发生共交联,有利于芳纶浆粕预分散复合物与橡胶基体的界面结合性能的提高,同时,防止小分子乙烯基硅油的迁移。同时,相较于其它小分子油类,硅油与硅橡胶具有更好的相容性。
在一种优选的实施方式中,基于40份步骤1所述芳纶浆粕,所述隔离助剂的用量为30~50份。
在进一步优选的实施方式中,基于40份步骤1所述芳纶浆粕,所述隔离助剂的用量为40~50份。
本发明将表面改性处理后的改性芳纶浆粕加入到高速混合机中,并加入润滑剂,由于润滑剂的涂覆作用有利于减小芳纶纤维间的摩擦力,促进了芳纶浆粕纤维间的相互缠绕解开;随后低分子量的液态渗透隔离剂进行表面涂覆和液态渗透隔离;低分子量的液态隔离剂可以有效渗透进入芳纶浆粕纤维间,粘附在芳纶浆粕中的主干纤维以及超细芳纶短纤维中,使得芳纶浆粕的表面能大大降低,隔离芳纶浆粕纤维,从而得到芳纶浆粕预分散复合物。
在一种优选的实施方式中,步骤2于高速混合机内进行。
在进一步优选的实施方式中,步骤2包括以下子步骤:
步骤2-1、将所述改性芳纶浆粕加入高速混合机内,升温至70~110℃搅拌0.5~5min;
步骤2-2、向所述高速混合机内加入润滑剂就,搅拌1~10min,加入部分隔离助剂搅拌5~20min,再加入剩余隔离助剂搅拌5~20min,得到所述芳纶浆粕预分散复合物。
步骤3、采用橡胶基体与所述芳纶浆粕预分散复合物混合,得到芳纶浆粕母胶。
在一种优选的实施方式中,步骤3所述橡胶基体为硅橡胶。
在进一步优选的实施方式中,步骤3所述橡胶基体为甲基乙烯基硅橡胶。
本发明将所述芳纶浆粕预分散复合物在密炼机中与高分子量的橡胶基体进行共混,通过橡胶基体和密炼机的剪切作用进一步隔离芳纶浆粕,制备得到稳定的芳纶浆粕母胶。另一方面,加入橡胶基体有利于所述芳纶浆粕母胶应用于橡胶增强剂时与所应用的橡胶之间的相容性和分散性。
在一种优选的实施方式中,基于40份步骤1所述芳纶浆粕,所述橡胶基体的用量为15~30份。
在进一步优选的实施方式中,基于40份步骤1所述芳纶浆粕,所述橡胶基体的用量为20~25份。
本发明目的之二在于提供一种本发明目的之一所述制备方法得到的芳纶浆粕母胶。
本发明所述芳纶浆粕母胶具有优异的分散性能,能够迅速地在硅橡胶中分散均匀,且有效提高芳纶浆粕与橡胶基体的界面结合性能。所述芳纶浆粕母胶作为橡胶(尤其是硅橡胶)的增强填料能有效提高橡胶模量,以有效提高橡胶的撕裂强度。同时能够方便称量以及运输,减少芳纶浆粕的飞扬。
本发明目的之三在于提供本发明目的之二所述芳纶浆粕母胶在橡胶增强剂中的应用,尤其是在硅橡胶增强剂中的应用。
其中,当应用于某种橡胶时,步骤3中采用其对应的橡胶基体,例如当用作硅橡胶增强剂时,步骤3采用硅橡胶基体。
对所述芳纶浆粕母胶的分散性能,本发明通过热压膜法进行分散性能的评定,具体评定方法如下:
将所述芳纶浆粕母胶与橡胶生胶按照芳纶浆粕(AP)中纯纤维含量:橡胶生胶含量=5份:100份的质量份数组成,使用双辊开炼机进行混炼,混炼时间为30分钟,将混炼完成后的橡胶/AP复合材料取0.5g置于两层透明的聚酯薄膜间,然后在热压机上170℃热压1分钟,压力为150kg/cm3,然后通过肉眼观察其中纤维的分布情况,根据其中的纤维分布,分为一下四个等级:
优异:纤维分布十分均匀,观察不到AP团聚;
良好:纤维分布较为均匀,有较少的AP团聚,团聚尺寸不大于0.5mm;
合格:纤维分布不太均匀,有较多的AP团聚,团聚尺寸介于0.5mm到1.5mm之间;
很差:纤维分布十分不均匀,有大量的AP团聚,团聚尺寸大于1.5mm。
本发明中AP增强橡胶复合材料力学性能测试均采用国家标准,拉伸性能测试按照按GB/T 528-2009,试样采用哑铃状1型试样,对裁好的2mm厚的拉伸样条进行拉伸性能测试。耐撕裂性能测试按GB/T 529-2008测试,试样采用直角型试样。通过分析复合材料在10%、25%、50%应变下的应力来表征复合材料的模量即为M10、M25、M50,用拉伸强度来表征复合材料的强度、用撕裂强度来表征复合材料的耐撕裂性能。AP的微观形貌用S-4800型扫面电镜进行观察。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)利用本发明所述方法对芳纶浆粕进行处理后,可以有效提高芳纶浆粕在橡胶中的分散性以及提高芳纶浆粕与橡胶的界面结合性能;
(2)利用本发明所述方法得到的芳纶浆粕母胶在应用于橡胶中时,可以有效提高橡胶的模量以及撕裂强度等;
(3)利用本发明所述方法对芳纶浆粕进行处理后得到的芳纶浆粕母胶能够方便称量以及运输,减少芳纶浆粕的飞扬。
附图说明
图1为未处理的芳纶浆粕的形貌扫描电镜照片。
图2示出本发明所述芳纶浆粕母胶的结构示意图。
图3为实验例1、对比实验例1~3得到的材料的拉伸应力-应变曲线图。
附图标记说明:1-改性芳纶浆粕;2-润滑剂;3-隔离助剂。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行具体的描述,有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
实施例和对比例中的芳纶浆粕(AP)采用的是烟台泰普龙先进制造技术有限公司生产的Taparan-1820,AP的比表面积一般大于10m2/g,其扫描电镜照片如图1所示。实施例及对比例所采用的封端聚异氰酸酯为科思创聚合物有限公司生产的IMPRAFIX 2794系列产品,其在170℃以上会打开封端,从而具有高反应活性,可与AP中酰胺基团进行反应,并且与环氧树脂反应,从而提高AP的界面结合性能。环氧树脂为市售产品;润滑剂采用的是市售的季戊四醇硬脂酸酯;液态隔离剂采用的是市售的乙烯基硅油;硅橡胶采用的是市售的110-2S甲基乙烯基硅橡胶。
实施例1-6和对比例1的配方如下表1所示。
表1:
【实施例1】芳纶浆粕母胶的制备
本实施例中各组分用量如表1所示,其具体制备方法如下:
S1浸渍改性预处理:将3g聚异氰酸酯和1g环氧树脂溶解于200g去离子水中,按表1中配方称料,将AP加入到高速混合机中在常温下进行高速搅拌3min,随后将配好的聚异氰酸酯和环氧树脂溶液加入到高速混合机中,高速搅拌10min,随后翻一次料,再次进行高速搅拌10min后取出。将浸渍后的AP放到烘箱中升温至80℃,烘干2h;随后升温至175℃进行高温热处理,得到改性AP。
S2润滑及液态渗透隔离:将季四戊醇硬脂酸酯和乙烯基硅油按表1中配方称料,将S1得到的改性AP加入到高速混合机中,升温至90℃进行高速搅拌2min;随后加入季四戊醇硬脂酸酯高速搅拌5min;随后加入一半的乙烯基硅油高速搅拌10min,期间隔5min翻料一次,然后再加入剩余的一半乙烯基硅油,高速15min,期间隔5min翻料一次,制备得AP预分散复合物。
S3与硅橡胶共混隔离:按表1中配方称量硅橡胶;将密炼机升温至90℃然后加入硅橡胶塑炼2min;随后分三次加入S2得到的AP改性预分散复合物,共混15min,当密炼机扭矩曲线趋于平后,出料,制备得到芳纶浆粕母胶。
将该芳纶浆粕母胶与硅橡胶进行共混,并通过热压膜法来对AP的分散性能进行评价,纤维在混炼过程中分散速度较快,无纤维飞扬,按照该评价方法,分散性能评定为“优异”。
【实施例2】芳纶浆粕母胶的制备
本实施例中各组分用量如表1所示,其具体制备方法同实施例1,该芳纶浆粕母胶的外观无液态物质析出,为均匀的复合物。
将该芳纶浆粕母胶与硅橡胶进行共混,并通过热压膜法来对芳纶浆粕的分散性能进行评价,纤维在混炼过程中分散速度较快,无纤维飞扬,按照该评价方法,分散性能评定为“优异”。
【实施例3】芳纶浆粕母胶的制备
本实施例中各组分用量如表1所示,其具体制备方法同实施例1,该芳纶浆粕母胶的外观无液态物质析出,为均匀的复合物。
将该芳纶浆粕母胶与硅橡胶进行共混,并通过热压膜法来对AP的分散性能进行评价,纤维在混炼过程中分散速度较快,无纤维飞扬,按照该评价方法,分散性能评定为“良好”。
随着聚异氰酸酯及环氧树脂的量的增大,芳纶浆粕略有团聚的现象产生,说明表面改性处理过程中改性剂的用量不宜过大。
【实施例4】芳纶浆粕母胶的制备
本实施例中各组分用量如表1所示,其具体制备方法同实施例1,该芳纶浆粕母胶的外观无液态物质析出,为均匀的复合物。
将该芳纶浆粕母胶与硅橡胶进行共混,并通过热压膜法来对AP的分散性能进行评价,纤维在混炼过程中分散速度较快,无纤维飞扬,按照该评价方法,分散性能评定为“优异”。
【实施例5】芳纶浆粕母胶的制备
本实施例中各组分用量如表1所示,其具体制备方法同实施例1,该芳纶浆粕母胶的外观有少量液态物质析出,仍为均匀的复合物。
将该芳纶浆粕母胶与硅橡胶进行共混,并通过热压膜法来对AP的分散性能进行评价,纤维在混炼过程中分散速度较快,无纤维飞扬,按照该评价方法,分散性能评定为“优异”。
当液态隔离剂用量过多时,会使得AP”出现少量隔离剂析出的现象,影响外观和使用便捷性,说明隔离剂用量不宜过大。
【实施例6】芳纶浆粕母胶的制备
本实施例中各组分用量如表1所示,其具体制备方法同实施例1,该芳纶浆粕母胶的外观无液态物质析出,为均匀的复合物。
将该芳纶浆粕母胶与硅橡胶进行共混,并通过热压膜法来对AP的分散性能进行评价,纤维在混炼过程中分散速度较快,无纤维飞扬,按照该评价方法,分散性能评定为“优异”。
【对比例1】改性芳纶浆粕的制备
本对比例1中各组分用量如表1所示,实验过程同实施例1中的S1,仅对AP进行表面改性处理,不进行液态渗透隔离预分散处理,得到改性AP。
将改性AP与硅橡胶进行共混,并通过热压膜法来对AP的分散性能进行评价,纤维在混炼过程中分散速度较慢,且有少量纤维飞扬,按照该评价方法,分散性能评定为“很差”。
【对比例2】芳纶浆粕母胶的制备
本对比例2中各组分用量如表1所示,实验过程同实施例1中S2~S3,即未进行改性处理,得到AP母胶。
【对比例3】芳纶浆粕母胶的制备
本对比例3中各组分用量如表1所示,实验过程同实施例1中S1~S3,区别仅在于改性剂只采用封端聚异氰酸酯,而不包括环氧树脂,得到AP母胶。
【对比例4】芳纶浆粕母胶的制备
本对比例4中各组分用量如表1所示,实验过程同实施例1中S1~S3,区别仅在于改性剂只采用环氧树脂,而不包括封端聚异氰酸酯,得到AP母胶。
【对比例5】芳纶浆粕母胶的制备
本对比例5中各组分用量如表1所示,实验过程同实施例1中S1~S3,区别仅在于:改性剂为1.6g偶联剂KH560,得到AP母胶。
【对比例6】芳纶浆粕母胶的制备
本对比例6中各组分用量如表1所示,实验过程同实施例1中S1~S3,区别仅在于:润滑剂为5g邻苯二甲酸丁苄酯,隔离剂为石蜡油,得到AP母胶。
【实验例1】硅橡胶的制备
将实施例1得到的芳纶浆粕母胶填充至硅胶中制备硅橡胶/芳纶浆粕复合材料,配方如下:甲基乙烯基硅橡胶100phr,羟基硅油4phr,白炭黑40phr,双二五硫化剂1phr,芳纶浆粕母胶用量为其中芳纶浆粕(AP)含量1.5phr。该复合材料采用常规的高温硫化硅橡胶制备及加工技术,硫化时间为170℃10min。
【对比实验例1】硅橡胶的制备
重复实验例1的过程,区别在于未添加芳纶浆粕母胶。
采用配方甲基乙烯基硅橡胶100phr,羟基硅油4phr,白炭黑40phr,双二五硫化剂1phr。该材料采用常规的高温硫化硅橡胶制备及加工技术,硫化时间为170℃硫化10min。
【对比实验例2】硅橡胶的制备
重复实验例1的过程,区别在于添加的是未经处理的芳纶浆粕(AP)。
将未经任何处理的AP直接填充到硅橡胶基体中,制备硅橡胶/AP复合材料,其配方如下:甲基乙烯基硅橡胶100phr,羟基硅油4phr,白炭黑40phr,双二五硫化剂1phr,AP用量为1.5phr。该复合材料采用常规的高温硫化硅橡胶制备及加工技术,硫化时间为170℃10min。
将该AP与硅橡胶进行共混,并通过热压膜法来对AP的分散性能进行评价,纤维在混炼过程中分散速度较慢,且有纤维飞扬,按照该评价方法,分散性能评定为“很差”。
【对比实验例3】硅橡胶的制备
重复实验例1的过程,区别在于添加的是对比例1得到的改性芳纶浆粕。
将改性AP填充到硅橡胶中制备硅橡胶/AP复合材料,配方如下:甲基乙烯基硅橡胶100phr,羟基硅油4phr,白炭黑40phr,双二五硫化剂1phr,AP用量为纯AP含量1.5phr。该复合材料采用常规的高温硫化硅橡胶制备及加工技术,硫化时间为170℃10min。
将该AP与硅橡胶进行共混,并通过热压膜法来对AP的分散性能进行评价,纤维在混炼过程中分散速度较慢,且有少量纤维飞扬,按照该评价方法,分散性能评定为“很差”。
【对比实验例4~8】硅橡胶的制备
重复实验例1的过程,区别在于分别添加的是对比例2~6得到的芳纶浆粕母胶。
将芳纶浆粕母胶填充到硅橡胶中制备硅橡胶/AP复合材料,配方如下:甲基乙烯基硅橡胶100phr,羟基硅油4phr,白炭黑40phr,双二五硫化剂1phr,AP用量为纯AP含量1.5phr。该复合材料采用常规的高温硫化硅橡胶制备及加工技术,硫化时间为170℃10min。
将实验例1和对比实验例1~8得到的材料进行力学性能测试,结果如图3和表2所示:
表2
由表2可以看出:
(1)与未添加AP的对比实验例1相比,在实验例1中:M10提高约100%,M25提高约240%,M50提高约250%,撕裂强度由11.4KN·m-1提高到了18.9KN·m-1,提高约65.8%;说明添加本发明所述芳纶浆粕母胶可有效提高硅橡胶材料的力学性能。
(2)与添加了未预处理AP的对比实验例2相比,在实验例1中:拉伸强度提高了约56%,M10提高了约50%,M25提高了约70%,M50提高了约40%,撕裂强度由17.7KN·m-1提高到了18.9KN·m-1,提高了约8%。因此,AP的改性预分散处理可以明显提高AP的分散性能和界面结合性能。
(3)在对比实验例3中,改性AP分散性较差导致复合材料中出现大量芳纶浆粕团聚的现象,造成材料的力学缺陷,从而使得材料性能下降。但是,相较于对比实验例2,对比实验例3得到的材料的拉伸强度、M10、M25、M30均有提高。因此对于AP的表面改性起到了提高AP与橡胶界面结合性能的作用。渗透隔离预分散可有效提高AP在硅橡胶中的分散性。
(4)在对比实验例4中,未改性的AP只经过预分散处理填充到硅橡胶中,由于其与硅橡胶界面结合性较差,因此使得拉伸强度发生明显下降。M10、M25、M30以及撕裂强度也均低于实验例1。
(5)通过将实验例1与对比实验例5、6、7相比较,实验例1的拉伸强度、M10、M25、M50以及撕裂强度均有提高,可以说明通过聚异氰酸酯与环氧树脂共同对芳纶浆粕进行表面改性处理可以有效提高AP与橡胶基体的界面结合性能,其效果明显好于单独使用聚异氰酸酯或环氧树脂或KH560。
(6)在对比实验例8中,使用石蜡油对芳纶浆粕进行液态渗透隔离,其对硅橡胶的补强效果要比使用乙烯基硅油差,乙烯基硅油含有一定量的乙烯基,可以有效共同参与硅橡胶的硫化过程,提高AP与橡胶基体的界面结合性能。
Claims (10)
1.一种芳纶浆粕母胶的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、采用改性剂对芳纶浆粕进行表面改性处理,得到改性芳纶浆粕;
步骤2、采用润滑剂和隔离助剂对所述改性芳纶浆粕进行处理,得到芳纶浆粕预分散复合物;
步骤3、采用橡胶基体与所述芳纶浆粕预分散复合物混合,得到芳纶浆粕母胶。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤1中,所述改性剂为封端聚异氰酸酯和环氧树脂,优选地,所述封端聚异氰酸酯与环氧树脂的重量用量比为(2~5):1,优选为(3~4):1。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤1所述表面改性处理于165~180℃下进行,优选170~175℃下进行。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤1于高速混合机中进行,优选地,步骤1包括以下子步骤:
步骤1-1、将芳纶浆粕加入高速混合机内,搅拌处理;
步骤1-2、将封端聚异氰酸酯和环氧树脂的水溶液加入所述高速混合机内,搅拌处理;
步骤1-3、自所述高速混合机内取出物料,进行烘干处理,然后进行热处理,得到所述改性芳纶浆粕。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
步骤2所述润滑剂选自季四戊醇硬脂酸酯和/或邻苯二甲酸酯类,优选季四戊醇硬脂酸酯;
步骤2所述隔离助剂选自乙烯基硅油和/或甲基硅油,优选乙烯基硅油,更优选地,所采用的乙烯基硅油粘度为500-100cst、乙烯基含量为0.22~1.33mol%。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤2于高速混合机内进行,优选地,步骤2包括以下子步骤:
步骤2-1、将所述改性芳纶浆粕加入高速混合机内,升温至70~110℃搅拌0.5~5min;
步骤2-2、向所述高速混合机内加入润滑剂就,搅拌1~10min,加入部分隔离助剂搅拌5~20min,再加入剩余隔离助剂搅拌5~20min,得到所述芳纶浆粕预分散复合物。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤3所述橡胶基体为硅橡胶。
8.根据权利要求1~7之一所述的制备方法,其特征在于,基于40重量份所述芳纶浆粕,
所述改性剂的用量为1.6~4.8重量份,优选为1.6~3.2重量份;和/或
所述润滑剂的用量为3~8份,优选5~6份;和/或
所述隔离助剂的用量为30~50份,优选为40~50份;和/或
所述橡胶基体的用量为10~30份,优选15~25份。
9.一种利用权利要求1~8之一所述制备方法得到的芳纶浆粕母胶。
10.权利要求9所述芳纶浆粕母胶在硅橡胶中的应用,用作硅橡胶增强剂。
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