[发明专利]一种聚酰亚胺纤维增强橡胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚酰亚胺纤维增强橡胶复合材料及其制备方法，主要包括以下步骤：首先将聚酰亚胺短切纤维浸泡在分散剂中，用标准纤维解离器处理，得到均匀分散成单丝的聚酰亚胺纤维浆料；利用纸业成型器将分散好的聚酰亚胺纤维浆料抄制成聚酰亚胺短切纤维原纸；将橡胶基体在开炼机上薄通得到较薄的橡胶片；最后，将聚酰亚胺原纸和橡胶片彼此间隔的叠加，在平板硫化仪上热压成型即得到聚酰亚胺纤维增强橡胶复合材料。本发明解决了聚酰亚胺纤维在橡胶基体中分散性差的问题，制备的复合材料具有优异的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种聚酰亚胺纤维增强橡胶复合材料及其制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

聚酰亚胺纤维是一种新型的高性能特种纤维，其主链中含有酰亚胺基团和苯环，具有较好的热稳定性能，分解温度可达600℃以上，同时具有绝佳的电绝缘性、自熄性和优异的力学性能，抗张强度可以和玻璃纤维、芳纶甚至碳纤维相媲美。采用聚酰亚胺纤维增强的橡胶复合材料，具有良好的耐烧蚀性和优异的力学性能，可广泛应用于航空航天领域。

由于聚酰亚胺纤维在橡胶中的分散性较差，现有技术中聚酰亚胺纤维在橡胶中的填充量一般不超过10％。发明专利CN 104231348 A公开了一种高阻尼聚酰亚胺纤维增强复合材料的制备方法，聚酰亚胺纤维填充量为5％时，材料的阻尼损耗因子达到0.05以上，阻尼比达到16％以上；发明专利CN 107573601 A公开了一种聚酰亚胺纤维填充的抗烧蚀三元乙丙绝热材料，聚酰亚胺纤维填充量为7％时，其氧乙炔线烧蚀率为0.08㎜/s。由此可见，聚酰亚胺纤维能显著改善材料的综合性能，难点是在橡胶中的分散性较差，现有制备方法很难得到性能更为优异的高填充聚酰亚胺纤维增强橡胶复合材料。

CN101469759A公开了一种纤维增强橡胶隔振器的制备方法，是由橡胶层和加劲层在厚度方向上相互交错叠合并经硫化粘接而成一体构成，所述的加劲层或是由纤维增强材料构成的纤维层，或是由上、下表面的橡胶层以及位于中间的纤维增强材料进行共硫化后形成的纤维增强橡胶层，所述构成纤维层或纤维增强橡胶层的纤维增强材料是在与橡胶硫化或与橡胶复合前经过RFL(间苯二酚甲醛)树脂表面处理后的纤维材料。所用的纤维为玻纤，碳纤维，芳纶纤维，玄武岩纤维或聚酯纤维。缺点在于引入了RFL树脂，即间苯二酚、甲醛、丁苯吡胶乳和水在碱的催化作用下加速反应生成的合成树脂，成本增加明显，且VOC含量增加，不环保。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中聚酰亚胺纤维在橡胶中填充量较低的难题，提供一种具有良好力学性能的高填充聚酰亚胺纤维增强橡胶复合材料及其制备方法。其是通过先将聚酰亚胺(PI)纤维解纤后用分散剂分散成单丝的PI短切纤维浆料，然后抄制成PI短切纤维原纸；将基体橡胶薄通成尽可能薄的橡胶片(um级或mm级)；然后将PI短切纤维原纸和橡胶片裁成模具大小，彼此间隔的叠加，用平板硫化仪热压成型即得到聚酰亚胺纤维增强橡胶复合材料；聚酰亚胺纤维在橡胶中的填充量不低于10％。优选地，聚酰亚胺纤维在橡胶中的填充量不低于30％。

为实现上述目的，本发明涉及的一种聚酰亚胺纤维增强橡胶复合材料的制备方法，其制备方法如下：

(1)将一定量的聚酰亚胺短切纤维置于标准纤维解离器中，加入一定量的分散剂，以2000-3000r/min的转速处理约10-100min，得到均匀分散成单丝的聚酰亚胺短切纤维浆料；

(2)利用纸业成型器将分散好的聚酰亚胺短切纤维浆料抄制成聚酰亚胺短切纤维原纸，加热条件下烘干；优选加热温度为70-90℃，更为优选80℃；

(3)将基体橡胶在开炼机上用最小辊距薄通，得到尽可能薄的橡胶片；

(4)将聚酰亚胺短切纤维原纸和橡胶片裁成模具大小，彼此间隔的叠加，用平板硫化仪热压成型即得到聚酰亚胺纤维增强橡胶复合材料。

其中，所述聚酰亚胺短切纤维直径为5-15μm，长度为3-10㎜；