[发明专利]一种用于橡胶制品的预处理芳纶短纤维的制备方法

说明书

 

技术领域：本发明涉及一种用于橡胶制品的预处理芳纶短纤维的制备方法。

背景技术：芳纶纤维是20世纪70年代发展起来的一种新型纤维，分为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，芳纶纤维是一种高性能有机纤维，具有较好的耐热、耐腐蚀、耐疲劳、耐磨、强度高等性能，在生命防护、航空航天、复合材料、光纤通信、电器绝缘以及汽车工业方面得到了广泛的应用，芳纶纤维是一种高度取向的结晶性材料，没有无定形区，分子链段中有大量苯环，位阻较大，分子链沿轴向成平行排列并完全处于伸直的刚硬状态，苯环对酰胺官能团上的氢原子有屏蔽作用，因此酰胺基团较难与其他原子或基团发生化学反应，使得纤维表面缺乏活性，故很难在界面上形成化学共价键，因而芳纶纤维与橡胶基体的界面粘结性较弱，由芳纶纤维分子链高度的取向形成了纤维表面非常光滑的特点，且呈惰性，而芳纶纤维与橡胶基体材料的模量相差较大，两相无法相容，造成粘结界面应力集中，界面黏结强度较低，因而对芳纶橡胶复合材料的综合性能影响较大。近年来国内外专家学者对芳纶表面改性进行了大量研究，主要是通过化学或物理方法增加纤维表面粗糙度或激活其表面基团或接枝形成新的表面活性基团，提高其表面活性，改善界面相容性，化学改性处理包括采用酸等进行表面刻蚀和用异氰酸酯等表面涂层处理，物理改性处理包括等离子体处理和射线辐射法处理等，无论是化学处理还是物理改性处理都取得了一定的成果，但这些方法操作过程复杂，对纤维本体强度损伤较大，不易于工业化连续生产。

发明内容：本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种用于橡胶制品的预处理芳纶短纤维的制备方法，它主要解决了芳纶短纤维与橡胶基体的界面粘结性较弱，在化学处理和物理改性处理时方法操作过程复杂，对纤维本体强度损伤较大，不易于工业化生产等问题。本发明的目的是这样实现的，将芳纶短纤维4000—10000dtex经过盐溶液处理剂渍泡5—10秒钟进行表面处理，盐溶液包括硫酸盐溶液和次氯酸盐溶液其中的一种，如质量浓度为3%—5%硫酸铜溶液或1%—3%次氯酸钠溶液其中的一种；再将芳纶纤维表面涂上一层粘合剂，粘合剂质量浓度为10—20%的水溶性聚酯、酚醛树脂、环氧树脂中的至少一种，纤维经过200—230℃下烘干1—3分钟；经过切断机将纤维切断成0.5—12mm的短纤维，即得到在EPDM、CR、SBR、NBR、NR等橡胶基体中有很好粘合性的预处理芳纶短纤维产品；所选用的芳纶纤维是聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维；所选用的芳纶纤维的线密度不大于10000dtex。该发明的制备方法首先经过盐溶液处理剂进行处理，使得芳纶纤维表面得到一定的处理，一方面是增加纤维表面粗糙度，也就是增加了纤维的表面积，提高了粘合剂对芳纶纤维的浸润性，改善芳纶纤维表面与粘合剂的物理结合力，二是打破芳纶纤维表面部分分子间的能量平衡关系，激发部分基团的活性，与粘合剂发生化学键的结合，从而提高了芳纶纤维与粘合剂结合强度，而粘合剂与橡胶基体在硫化过程能够发生化学反应，即粘合剂层成为了芳纶纤维与橡胶之间的梯度过渡层，进而达到了芳纶纤维与橡胶基体能够更好结合的目的，提高了芳纶短纤维的增强效果和橡胶复合材料的各项性能。本发明制备方法操作简便，工艺性能稳定，对纤维本体强度无损伤，工艺过程无污染，设备容易采购，有利于工业化连续生产。通过本方法制备的预处理芳纶短纤维产品在EPDM、CR、SBR、NBR、NR等橡胶基体中有很好的分散和粘合性。

附图说明：

附图1是本发明一种用于橡胶制品的预处理芳纶短纤维的制备方法的工艺流程图。

具体实施例：

实施例1：

将6000dtex芳纶纤维经过质量浓度为3%硫酸铜溶液处理剂渍泡5—10秒钟进行表面处理；再将芳纶纤维经过质量浓度为13%的酚醛树脂溶液，纤维经过230℃下烘干1—3分钟；经过切断机将纤维切断成0.5mm的短纤维，即得到了在EPDM、CR、SBR、NBR、NR等橡胶基体中有很好粘合性和分散性的预处理芳纶短纤维产品。

将1mm长度的10份预处理芳纶短纤维产品在100份EPDM橡胶基体中进行分散，使用在2007年公开的CN1896369A专利“芳纶浆粕预处理方法”中“热压制膜法”观察预处理芳纶短纤维在EPDM分散情况，压制的薄膜中，预处理芳纶短纤维没有团集点，分散效果较好。

实施例2：