CN1583857A - 一种芳纶－橡胶复合材料的制备方法 - Google Patents

一种芳纶－橡胶复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1583857A
CN1583857A CN 200410027534 CN200410027534A CN1583857A CN 1583857 A CN1583857 A CN 1583857A CN 200410027534 CN200410027534 CN 200410027534 CN 200410027534 A CN200410027534 A CN 200410027534A CN 1583857 A CN1583857 A CN 1583857A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aramid fiber
rubber
rubber composite
preparation
composite according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 200410027534
Other languages
English (en)
Other versions
CN1257217C (zh
Inventor
刘安华
严志云
贾德民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN 200410027534 priority Critical patent/CN1257217C/zh
Publication of CN1583857A publication Critical patent/CN1583857A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1257217C publication Critical patent/CN1257217C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

本发明提供一种芳纶－橡胶复合材料的制备方法，包括下述步骤：(1)将芳纶纤维置于介质中，采用超声波通过介质对芳纶纤维进行表面改性；(2)将改性后的芳纶纤维干燥；(3)将芳纶纤维与橡胶硫化粘合，制成芳纶－橡胶复合材料。本发明采用超声波对芳纶纤维表面进行改性处理，操作方便、经济、安全，可一步完成，处理时间短，效果好，对环境无污染；同时对芳纶纤维本体的损害较小，改性效果显著，可控性好，经超声波表面处理后的芳纶纤维表面活性大，与橡胶基体的粘合力强，所制备的芳纶－橡胶复合材料具有良好的耐疲劳特性、耐热空气老化和湿热老化等优点。

Description

一种芳纶-橡胶复合材料的制备方法
                         技术领域
本发明涉及橡胶复合材料制备技术，特别涉及一种芳纶-橡胶复合材料的制备方法。
                         背景技术
芳纶纤维是橡胶复合材料中的理想骨架材料；它属于一种轻质增强材料，具有无机纤维的机械性能和有机纤维的加工性能，其密度与聚酯纤维接近，其模量远大于玻璃纤维和钢丝，但强度是聚酯纤维的2倍、玻璃纤维的3倍、钢丝的6倍，另外还具有极好的耐热性、耐化学药品性、尺寸稳定性、耐疲劳性、耐腐蚀性等。但由于芳纶纤维分子链段中有庞大的苯环位阻作用，使得其酰胺基团较难与其他原子或基团发生作用，直接影响了芳纶纤维同橡胶基体的粘合作用。因此，芳纶纤维与橡胶硫化粘合前，需对芳纶纤维进行表面改性处理。芳纶纤维表面改性方法主要有两种：化学改性和物理改性。化学改性主要是利用各种氧化-还原反应试剂，通过硝化/还原、氯磺化等化学反应，在纤维表面引入胺基、羟基、羧基等活性或极性基团以提高纤维与橡胶基体之间的粘合强度；但化学改性操作工艺复杂、效率低、污染大、难以实现工业化，且直接损害芳纶纤维的本体强度；物理改性有等离子体技术等，专利号为87104425的中国专利“纤维、织物及薄膜表面冷等离子体连续处理工艺”公开了一种采用冷等离子体对芳纶纤维表面进行改性处理的工艺；但这种物理改性方法需要有较为复杂的真空系统，工业化生产有一定的难度。
                         发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种工艺简单、操作方便，采用超声波对芳纶纤维进行表面改性的芳纶-橡胶复合材料制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：本芳纶-橡胶复合材料的制备方法包括下述步骤：(1)将芳纶纤维置于介质中，采用超声波通过介质对芳纶纤维进行表面改性；(2)将改性后的芳纶纤维干燥；(3)将芳纶纤维与橡胶硫化粘合，制成芳纶-橡胶复合材料。
步骤(1)中所述超声波的频率为10～200KHz、功率为200～800W，进行表面改性时间为1～10min，处理介质为无机强酸(硫酸、盐酸)、无机强碱(氢氧化钠、氢氧化钾)或不饱和有机单体。酸或碱介质的作用主要是在超声波的作用下使芳纶纤维表面分子产生水解而产生极性基团如-COOH，-OH等，以提高芳纶纤维表面分子对橡胶的键合作用；而不饱和有机单体的作用主要是在超声波的作用下产生活性，与芳纶表面的活性基团产生化学键合作用，提高芳纶与橡胶的粘合性能。
所述无机强酸可为10～20％(重量百分比)硫酸或盐酸溶液；无机强碱可为10～20％(重量百分比)氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；不饱和有机单体可为甲基丙烯酸系列酯类，如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等，亦可为丙烯酸系列酯类，如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯等。
步骤(3)中所述橡胶可为天然橡胶、合成橡胶或各类共混橡胶。
本发明的作用机理是：当将超声波作用于悬浮于液体中的芳纶纤维时，有两种作用：一是崩溃时微射流的冲击；一是崩溃激波对固体界面的损伤(或斑蚀)；其结果是导致芳纶纤维的形态结构、聚合度及其分布发生变化，纤维壁上反应性能较差的外壁受到破坏发生位移、脱除，同时在超声波的作用下，介质对纤维的润胀作用大大加强，可以断开纤维分子链间的氢键，打开微孔结构，大大增加纤维的表面积，提高其对试剂的可及度和化学反应活性，因此，超声波活化处理能显著提高芳纶纤维的反应活性。超声波作用于芳纶纤维表面时可使纤维表面发生氧化、交联以及大分子的断裂，使纤维表面得到刻蚀、清洗的作用，消除表面弱的边界层，增加表面的活性基团，提高了纤维与基体间的相互作用(包括物理交联作用、静电吸附作用、化学键合作用以及聚合物大分子的相互扩散作用等)，大分子链的断裂提高了纤维与基体之间的界面扩散能力。因而，采用超声波对芳纶纤维表面进行改性活化处理，可在芳纶纤维表面引入羟基、羰基等极性或活性基团，并可在芳纶纤维表面形成一些活性中心，引发接枝反应，改善芳纶纤维表面的物理和化学状态，进而提高芳纶纤维与橡胶基体之间的相互粘合作用。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：(1)采用超声波对芳纶纤维表面进行改性处理，操作方便、经济、安全，可一步完成，处理时间短，效果好，对环境无污染；同时对芳纶帘线本体的损害较小，改性效果显著，可控性好；(2)超声波处理可以是连续化或间歇式操作，作用方式灵活，处理批量大，生产成本低；(3)经超声波表面处理后的芳纶纤维活性大，与橡胶基体的粘合力强，所制备的橡胶复合材料具有良好的抗疲劳特性和耐湿热等老化能力。
                        具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
芳纶帘线采用荷兰AKZO公司的Twaron系列产品。采用超声波对芳纶纤维进行表面改性：超声波处理设备包括芳纶纤维、帘线传动器、超声波发生器、干燥室，超声波发生器的频率为25KHz、功率为200W，表面改性时间为1～10min，处理介质为20％(重量百分比)硫酸。将芳纶帘线置于20％硫酸中按规定的处理功率和时间进行超声波处理；然后将芳纶帘线在干燥室中于180℃下干燥20分钟；最后将芳纶帘线与混炼胶按胶料Tc90的硫化条件进行硫化粘合，制成橡胶复合材料。
胶料基本配方：NR：20#标准胶，90；SBR1502：10；炭黑：N220，45；硬脂酸2；氧化锌5；防老剂RD 1.5；防老剂4010NA 1.5；粘合剂RA 5；促进剂NOBS 1.5；不溶性硫磺2.5；芳烃油5；间苯二酚1.5。
芳纶帘线：Twaron 1670dtex/2(1500D/2)，橡胶粘合的H抽出力如表1所示。
H抽出按国标按GB/T2942-91进行制样、测试。
表1、芳纶帘线酸介质超声波处理对H抽出力的影响(20％硫酸，功率200W)
处理时间(min)    0     1        3        5        7        9
H抽出力(N/cm)    71    112.0    131.2    162.5    146.4    137.9
在实施例1中，当超声波处理时间为5min时，粘合效果最佳。
实施例2
芳纶帘线同实施例1。采用超声波对芳纶纤维进行表面改性：超声波处理设备包括芳纶纤维、帘线传动器、超声波发生器、干燥室，超声波发生器的频率为25KHz、功率为200W，表面改性时间为1～10min，处理介质为20％(重量百分比)氢氧化钠溶液。将芳纶帘线置于20％氢氧化钠溶液中按规定的处理功率和时间进行超声波处理；然后将芳纶帘线在干燥室中于180℃下干燥20分钟；最后将芳纶帘线与混炼胶按胶料Tc90的硫化条件进行硫化粘合，制成芳纶-橡胶复合材料。
胶料基本配方同实施例1。
橡胶粘合的H抽出力如表2所示。H抽出测试方法同实施例1。
表2、碱介质超声波处理对H抽出力的影响(20％氢氧化钠，功率200W)
处理时间(min)    0     1        3        5        7        9
H抽出力(N/cm)    71    118.0    134.5    167.6    154.3    121.1
在实施例2中，以处理时间为5min时，粘合效果最佳。
实施例3
芳纶帘线同例1。采用超声波对芳纶纤维进行表面改性：超声波处理设备包括芳纶纤维、帘线传动器、超声波发生器、干燥室，超声波发生器的频率为25KHz、功率为400W，表面改性时间为1～10min，处理介质为有机不饱和单体甲基丙烯酸甲酯。将芳纶帘线置于甲基丙烯酸甲酯中按规定的处理功率和时间进行超声波处理；然后将芳纶帘线在干燥室中于180℃下干燥5分钟；最后将芳纶帘线与混炼胶按胶料Tc90的硫化条件进行硫化粘合，制成芳纶-橡胶复合材料。
胶料基本配方同实施例1。
橡胶粘合的H抽出力如表3所示。H抽出测试方法同实施例1。
表3、甲基丙烯酸甲酯的超声波处理H抽出力的影响(400W)
处理时间(min)    0     1       3        5        7        9
H抽出力(N/cm)    71    95.0    111.2    127.9    141.0    123.1
芳纶帘线的有机介质(甲基丙烯酸甲酯)的超声波处理，以超声处理时间为7min时，粘合效果最佳。
实施例4
芳纶帘线同实施例1。采用超声波对芳纶纤维进行表面改性：超声波处理设备包括芳纶纤维、帘线传动器、超声波发生器、干燥室，超声波发生器的频率为25KHz、功率为800W，表面改性时间为1～10min，处理介质为有机不饱和单体丙烯酸甲酯。将芳纶帘线置于丙烯酸甲酯中按规定的处理功率和时间进行超声波处理；然后将芳纶帘线在干燥室中于180℃下干燥5分钟；最后将芳纶帘线与混炼胶按胶料Tc90的硫化条件进行硫化粘合，制成芳纶-橡胶复合材料。
胶料基本配方同实施例1。
橡胶粘合的H抽出力如表4所示。H抽出测试方法同实施例1。
表4、丙烯酸甲酯的超声波处理H抽出力的影响(功率800W)
处理时间(min)    0     1       3       5        7        9
H抽出力(N/cm)    71    83.2    95.8    126.1    158.0    105.2
芳纶帘线的有机介质(丙烯酸甲酯)的超声波处理，以超声处理时间7min时，粘合效果为佳。
芳纶帘线经不同介质的超声波处理，与橡胶的粘合性能均有所提高，其中以20％的氢氧化钠溶液为介质时，芳纶帘线与橡胶的粘合力提高最多，粘合效果亦最好。

Claims (6)

1、一种橡胶复合材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：(1)将芳纶纤维置于介质中，采用超声波通过介质对芳纶纤维进行表面改性；(2)将改性后的芳纶纤维干燥；(3)将芳纶纤维与橡胶硫化粘合，制成芳纶-橡胶复合材料。
2、根据权利要求1所述的橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述超声波的频率为25KHz、功率为200～800W。
3、根据权利要求1所述的芳纶-橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中进行表面改性时间为1～10min。
4、根据权利要求1所述的橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所用的处理介质为无机强酸、无机强碱或不饱和有机单体。
5、根据权利要求4所述的橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述无机强酸为10～20％硫酸或盐酸溶液；无机强碱为10～20％氢氧化钠或氢氧化钾溶液；不饱和有机单体为甲基丙烯酸系列酯类或丙烯酸系列酯类。
6、根据权利要求1所述的橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述橡胶为天然橡胶、合成橡胶或共混橡胶。
CN 200410027534 2004-06-09 2004-06-09 一种芳纶－橡胶复合材料的制备方法 Expired - Fee Related CN1257217C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200410027534 CN1257217C (zh) 2004-06-09 2004-06-09 一种芳纶－橡胶复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200410027534 CN1257217C (zh) 2004-06-09 2004-06-09 一种芳纶－橡胶复合材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1583857A true CN1583857A (zh) 2005-02-23
CN1257217C CN1257217C (zh) 2006-05-24

Family

ID=34601384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200410027534 Expired - Fee Related CN1257217C (zh) 2004-06-09 2004-06-09 一种芳纶－橡胶复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1257217C (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101875790A (zh) * 2010-08-09 2010-11-03 东北林业大学 表面水解改性芳纶纤维增强木塑复合材料及其制备方法
CN102516570A (zh) * 2011-10-21 2012-06-27 苏州大学 一种芳纶纤维增强树脂基复合材料及其制备方法
CN102605606A (zh) * 2012-03-16 2012-07-25 中蓝晨光化工有限公司 一种芳纶纤维的超声波表面改性处理方法
CN103131061A (zh) * 2013-03-05 2013-06-05 无锡宝通带业股份有限公司 节能输送带底胶及其制备方法
CN104711851A (zh) * 2015-04-03 2015-06-17 贾曌 一种提高芳香纶表面活性的方法
CN105854418A (zh) * 2016-05-11 2016-08-17 安徽元琛环保科技股份有限公司 一种驻极体过滤材料及其生产方法
CN107417996A (zh) * 2017-09-25 2017-12-01 安徽依采妮纤维材料科技有限公司 一种芳纶纤维增强橡胶复合材料的制备方法
WO2018055159A1 (de) * 2016-09-26 2018-03-29 Textilcord Steinfort S.A. Textiles verstärkungsmaterial und verfahren zu dessen herstellung
CN111454470A (zh) * 2020-05-15 2020-07-28 山东京博中聚新材料有限公司 一种改性芳纶纤维与橡胶复合材料及其制备方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101875790A (zh) * 2010-08-09 2010-11-03 东北林业大学 表面水解改性芳纶纤维增强木塑复合材料及其制备方法
CN102516570A (zh) * 2011-10-21 2012-06-27 苏州大学 一种芳纶纤维增强树脂基复合材料及其制备方法
CN102516570B (zh) * 2011-10-21 2014-01-01 苏州大学 一种芳纶纤维增强树脂基复合材料及其制备方法
CN102605606A (zh) * 2012-03-16 2012-07-25 中蓝晨光化工有限公司 一种芳纶纤维的超声波表面改性处理方法
CN103131061A (zh) * 2013-03-05 2013-06-05 无锡宝通带业股份有限公司 节能输送带底胶及其制备方法
CN103131061B (zh) * 2013-03-05 2015-05-27 无锡宝通带业股份有限公司 节能输送带底胶及其制备方法
CN104711851A (zh) * 2015-04-03 2015-06-17 贾曌 一种提高芳香纶表面活性的方法
CN105854418A (zh) * 2016-05-11 2016-08-17 安徽元琛环保科技股份有限公司 一种驻极体过滤材料及其生产方法
WO2018055159A1 (de) * 2016-09-26 2018-03-29 Textilcord Steinfort S.A. Textiles verstärkungsmaterial und verfahren zu dessen herstellung
CN109906290A (zh) * 2016-09-26 2019-06-18 泰科斯特科德-施泰因福特股份公司 纺织增强材料及其制造方法
CN107417996A (zh) * 2017-09-25 2017-12-01 安徽依采妮纤维材料科技有限公司 一种芳纶纤维增强橡胶复合材料的制备方法
CN111454470A (zh) * 2020-05-15 2020-07-28 山东京博中聚新材料有限公司 一种改性芳纶纤维与橡胶复合材料及其制备方法
CN111454470B (zh) * 2020-05-15 2022-09-23 山东京博中聚新材料有限公司 一种改性芳纶纤维与橡胶复合材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1257217C (zh) 2006-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1257217C (zh) 一种芳纶－橡胶复合材料的制备方法
CN106436306B (zh) 一种纤维的表面改性方法
Chen et al. Hierarchical poly (p-phenylene benzobisoxazole)/graphene oxide reinforcement with multifunctional and biomimic middle layer
Wang et al. Studies on surface modification of UHMWPE fibers via UV initiated grafting
CN108516538B (zh) 一种π键和共价键有序交联超强高导电石墨烯复合薄膜的制备方法
CN109836596B (zh) 强氢键作用高强度与高粘附的支链淀粉复合水凝胶的制备方法
CN109053949B (zh) 一种石墨烯/聚合物自修复材料及其制备方法
CN102020752A (zh) 硅原位杂化接枝改性含聚共轭二烯烃胶乳的方法
Li et al. Self-healing interface of carbon fiber reinforced composites based on reversible hydrogen-bonded interactions
Mohd Kanafi et al. A review of self-healable natural rubber based on reversible bonds: fundamental, design principle and performance
CN111763360A (zh) 一种橡胶组合物和一种硫化橡胶及其制备方法和应用
CN111440269B (zh) 一种基于Diels-Alder反应的自修复橡胶及其制备方法
Sun et al. Thermoreversible and Recycling Properties of Ethylene Propylene Diene Rubber Based on Diels-Alder Reaction
CN1194998C (zh) 橡胶／层状无机物纳米复合材料及其制备方法
CN111423594B (zh) 木质素/埃洛石杂化填料及其制备方法和应用
CN104497378A (zh) 一种抗开裂高性能橡胶复合材料及其制备方法
CN110746557A (zh) 一种具有高弹性和耐疲劳强度的木质素复合水凝胶及其制备方法
CN110564026A (zh) 一种高耐磨雨鞋的制备方法
Wang et al. Dynamic ionic behavior of gel-free diolefin rubber-based carboxylate ionomers prepared via olefin metathesis
CN113969031B (zh) 一种高性能阻尼橡胶及其制备方法
CN113150569B (zh) 一种耐磨sbs改性沥青及其制备方法
CN102504095A (zh) 一种高力学和导电性能水凝胶的制备方法
CN108864515B (zh) 用于耐高温输送带用聚酯浸胶帆布的耐胺解浸胶液及其制备方法
CN114410193B (zh) 一种功能化TiO2改性光固化环氧丙烯酸树脂及制备方法
CN113248807B (zh) 一种废橡胶加工工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee