[发明专利]一种纤维表面处理的纳米强化环保浸渍体系、制备方法及浸渍方法

说明书

本发明公开了一种纤维表面处理的纳米强化环保浸渍体系、制备方法及浸渍方法。浸渍体系包括一浴浸渍液和二浴浸渍液，其中一浴浸渍液包括离子水100份、水溶性环氧树脂0.5～4份和封闭型异氰酸酯2～10份；二浴浸渍液包括离子水100份、马来酸酐接枝聚烯烃或环氧树脂2～20份、固化剂0.2～4份、纳米填料1～10份和橡胶胶乳50～200份。本发明通过一浴添加异氰酸酯活化纤维表面，再向二浴的马来酸酐接枝聚烯烃或环氧树脂‑胶乳浸胶液中加入纳米填料强化，提高了酸酐和环氧体系浸胶液的粘合效果，解决了高强高模量纤维与橡胶粘合效果差的问题，达到了略超过RFL处理的粘合效果，并补足了帘线强度的损失，能够有效的替代RFL浸胶体系。

技术领域

本发明涉及纤维浸胶领域，具体地说，是涉及一种纤维表面处理的纳米强化环保浸渍体系、制备方法及浸渍方法。

背景技术

目前，纤维橡胶复合材料工业应用广泛，主要包括高速高载汽车/飞机轮胎、抗高压特种胶管和高强力特种橡胶输送带等。据统计，橡胶工业纤维骨架材料每年用量近300万吨，其中合成纤维约占30％且逐年增加。同时，纤维橡胶复合材料苛刻的使用条件，导致其界面容易发生破坏，因此提升橡胶/纤维界面的粘合性能成为了关键问题。工业上获得纤维与橡胶之间优异粘合强度的传统方法是采用间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)浸渍体系，RFL浸渍技术已经相当的成熟且具有较低的生产成本，人们也对RFL体系做过一些有效的改性，以进一步提升粘合效果。AU20080249228将碳纳米管分散到RFL体系中，用此改性的RFL浸渍线绳，测试结果表明线绳的纵向强度得到增加，与橡胶制品的粘合力也得到提升。但RFL浸胶液中的间苯二酚和甲醛对身体健康和生产环境均有较大的危害，间苯二酚与皮肤接触容易引起搔痒，引发疹子，且对肝脏和血管系统有毒害性，甲醛比间苯二酚对人体的健康和安全有更大的危害。2004年，世界健康组织的国际癌症研究机构(IARC)将其列为致癌物质。而欧盟将从2019年可能正式开始在轮胎生产中禁止使用甲醛和间苯二酚。

因此，发展新型非RFL纤维环保表面浸渍处理技术迫在眉捷，很多发明利用环保型的浸胶体系去代替原有的RFL浸胶体系。CN105839413采用环氧树脂和橡胶胶乳的浸胶液对纤维帆布进行处理，处理后的帆布制品与橡胶的粘合力能够达到稍低于RFL处理的水平。US4472463用丙烯酸类单体与少量苯乙烯共聚制得丙烯酸树脂，用此丙烯酸树脂混合胶乳制得浸胶体系，需要经过一浴环氧化合物活化及二浴丙烯酸树脂-胶乳体系浸胶处理，粘合力基本接近了RFL的粘合水平。US20120041113采用封闭的异氰酸酯和水溶性树脂混合溶液对非活化纤维进行活化，然后用环氧体系浸胶液浸渍处理，粘合力达到了比较接近于RFL的水平。CN109252377A采用环氧树脂、马来酸酐接枝的不饱和聚二烯烃水溶液、封闭型异氰酸酯与胶乳混合一浴法处理聚酯纤维，达到了几乎与RFL相当的处理效果。目前这些浸胶方法均无法达到或只是基本达到原有RFL浸胶方法的粘合效果，且对于高强高模量纤维处理效果不佳，很难替代RFL浸胶体系。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提出一种纤维表面处理的纳米强化环保浸渍体系来提高浸胶液的粘合效果。第一步将纤维浸渍于混有水溶性环氧树脂的异氰酸酯浸渍液中活化，第二步将活化后的纤维浸渍于加入纳米填料强化的酸酐体系或环氧体系浸胶液中浸渍固化。对纤维进行如上的表面处理，可以形成一个增强的界面层，增加其与橡胶的粘合性，适用于橡胶-纤维骨架材料。

本发明的目的之一是提供一种纤维表面处理的纳米强化环保浸渍体系，包括一浴浸渍液和二浴浸渍液，

其中，一浴浸渍液是由包含以下组分的原料制备得到，以重量份计：

去离子水 100份；

水溶性环氧树脂 0.5～4份；优选1～2.5份；

封闭型异氰酸酯 2～10份；优选4～8份；