[发明专利]把有机纤维填料加到弹性体中的方法

说明书

本发明涉及把纤维填料加到弹性体聚合物中的方法。

纤维填料已被加到塑料和弹性体中，以便对由聚合物制造的制品提供附加强度，并给制品（如动力传送带）提供良好的表面接触性能，及由于使用低成本的填料而降低配料的成本。通过在开炼机上或在密闭式混合机中将聚合物加热使其软化并充分混合聚合物和填料，而把纤维填料加到塑料和弹性体中。当纤维加到某种弹性体中时，这种方法有固有的缺点。对于由弹性体制造的制品例如运输传送带等的许多应用，把纤维加到弹性体中的要求是严格的。现在工业规模工厂采用的方法是把固体未硫化弹性体与纤维填料在班伯里混炼机中或在橡胶开炼机上混合。混合持续大约5到10分钟。其后混合必须停止一段时间，因为弹性体变得过热，如果混合继续进行，弹性体将发生降解，引起弹性体的重要性能大大降低和/或胶料焦烧。因此，当弹性体和纤维的混合物过热时，在继续进行混合之前，必须冷却。这种把填料加到弹性体中进行混合和由于生热而冷却的过程，可能需要反复6次之多。这样，这种橡胶的逐步加工在充分混合之前可能产生一种无用的焦烧产品，尤其是当冷却能力有限时，用芳酰胺纤维在工业规模开炼机中更是如此。因此用现有技术方法，把纤维填料加到弹性体中是能量密集和费用昂贵的。它是由于加工厂把纤维加到弹性体里需要很长的时间。本发明提供一种把有机纤维填料加到弹性体里的方法，该方法是经济的、易实现的，只需要最小的分散工作达到所给定配料质量。

本发明涉及把纤维填料加到弹性体里的方法，该方法包括：（a）将一种弹性体胶乳和一种含有大约1-100重量份有机纤维填料（以100份弹性体为准）的水淤浆加入螺杆挤出机中，所述纤维填料长度小于大约25毫米，加入到挤出机中的淤浆和胶乳既可预混合，也可分别加入，随后在挤出机中混合，

（b）在螺杆挤出机中凝固弹性体胶乳而形成含有有机纤维填料的凝固的弹性体，

（c）将含有有机纤维填料的凝固的弹性体送入脱水区，

（d）将凝固的填有纤维的弹性体通过一节流，该节流产生足够的反压，把存在于凝固弹性体中的水从挤出机排出口（在节流的上游）压出，

（e）排料并回收有机填有纤维的弹性体。

图1是用在本发明方法中的脱水挤出机的部分示意侧视剖面图。

图2是脱水挤出机螺杆的简化顶视剖面图，表示螺纹的排列。

图3是图1和图2中所示脱水挤出机的改进实例，所不同的是多了负压区和产品排出区。

在本发明的方法中所用弹性体必须是胶乳形式的，一般说，胶乳的固体含量为大约25～75%，通常为大约35～60%，常用乳化剂与水（例如）、氯丁二烯单体和其它组份混合形成一种乳液，随后进行聚合得一胶乳。胶乳粒子是由乳化剂（例如松香皂）保护的弹性体的聚集体组成，乳化剂被吸收在粒子的表面上，能用在本发明方法中的代表性弹性体胶乳包括：聚氯丁二烯、苯乙烯-丁二烯、聚丁二烯、腈橡胶和聚异戊二烯。聚氯丁二烯特别优选。

氯丁二烯聚合物是一种硫改性的、烷基硫醇改性的、或二烷基或二烷氧基黄原二硫化物改性的聚氯丁二烯均聚物或氯丁二烯和2，3-二氯丁二烯-1，3、或含3-10个碳原子的单烯属不饱和单体的共聚体或其混合物。烯属不饱和单体还可叙述为沸点从0℃到200℃的乙烯基单体。优选的乙烯基单体是丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸低烷基酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、马来酸酯和富马酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸和马来酸。乙烯基单体一般比2-氯-1，3-丁二烯活性低，而2，3-二氯-1，3-丁二烯的活性更高。

在制备聚氯丁二烯中所用的烷基硫醇改性剂一般具有的链长约4-20个碳原子，其烷基可以是直链的或支链的，它们可以是伯烷基、仲烷基或叔烷基。二烷基黄原二硫化物改性剂可用下列结构式表示：

其中R和R′是1-8个碳原子的烷基。适宜的烷基的例子是甲基、乙基、丙基、异丙基和各种异构的丁基、戊基、己基、庚基和辛基。优选的二烷基黄原二硫化物是在其分子中的每个烷基具有1-4个碳原子的那些，特别是二异丙基黄原二硫化物。

二烷氧基黄原二硫化物改性剂是由下列分子式构成：

其中R和R′是1-8个碳原子的烷基，m则2-6。合适的烷基的例子是甲基、乙基、丁基和己基。而乙基为最好。改性剂也可以是元素硫。一般说为了保持产品的凝胶含量在所需范围内，聚合物的改性剂含量应为0.05至0.15%（重量）。氯丁二烯聚合物是在10℃至50℃由乳液聚合来制备的。聚合反应通常在40%或更高的氯丁二烯单体转化后终止。