專(zhuān)利名稱(chēng)：芳綸的表面改性方法及其增強(qiáng)天然橡膠材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子科學(xué)領(lǐng)域，尤其是一種芳綸的表面改性方法及其產(chǎn)品及該產(chǎn)品的制備方法。
背景技術(shù)：
高剛度、高強(qiáng)度的芳綸纖維(AF)是理想的橡膠增強(qiáng)材料，但芳綸纖維表面很光滑，活性官能團(tuán)少，反應(yīng)活性低，有很大的惰性，尤其是其高結(jié)晶性，使其與橡膠材料的界面粘接性差，纖維分散不良，嚴(yán)重影響了復(fù)合材料性能的提高，因此芳綸纖維的表面活化處理及其在基體材料中的均勻分散是是制備性能優(yōu)良的芳綸增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料的關(guān)鍵技術(shù)。目前進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用的芳綸/橡膠復(fù)合材料的芳綸纖維表面處理常采用乳膠、等離子、磷酸腐蝕纖維表面后采用偶聯(lián)劑的表面處理方法，取得了一定的效果，但主要以物理的方式改善基體橡膠材料與芳綸的界面粘接，因此界面粘接強(qiáng)度有進(jìn)一步提高的空間。纖維的分散則是行業(yè)的又一技術(shù)難題，若為使纖維分散均勻而過(guò)度混煉，將導(dǎo)致纖維長(zhǎng)度過(guò)度減小、橡膠分子量下降，使性能劣化；若纖維長(zhǎng)度長(zhǎng)但分散不均同樣也得不到性能優(yōu)良的復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是:提供一種芳綸的表面改性方法及其增強(qiáng)天然橡膠材料及制備方法，經(jīng)過(guò)該方法改性的芳綸能提高界面粘接強(qiáng)度，并能在此基礎(chǔ)上制備出分散性良好的芳綸增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料，具有極大的應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:芳綸的表面改性方法，用質(zhì)量百分比濃度為10 30%的磷酸溶液在20 50°C溫度下浸潰芳綸纖維0.5 3小時(shí)，洗凈烘干后，再用質(zhì)量百分比濃度為5 20%的環(huán)氧樹(shù)脂的丙酮溶液在常溫下浸潰芳綸纖維I 2小時(shí)，烘干后即完成了對(duì)芳綸的表面改性。

所述的環(huán)氧樹(shù)脂采用雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧值大于0.2。磷酸溶液在用磷酸溶液浸潰芳綸前，先在常溫下用丙酮超聲清洗芳綸0.5 I小時(shí)，然后在100°C下烘I小時(shí)，使其干燥，除去其表面附著的有機(jī)涂層。磷酸溶液浸潰芳綸后的烘干溫度為100°C，烘干時(shí)間為2小時(shí)；環(huán)氧樹(shù)脂丙酮溶液浸潰芳綸后的烘干溫度為80°C，時(shí)間是為2小時(shí)。改性芳綸與硫化天然橡膠復(fù)合材料，按重量分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括100份天然橡膠、2 10份改性芳纟侖、2 6份端基為輕基的液體橡膠、1.7份硫磺硫化劑及10份配合劑。改性芳綸與硫化天然橡膠復(fù)合材料的制備方法，按上述的重量分?jǐn)?shù)稱(chēng)取天然橡膠、端基為羥基的液體橡膠及改性芳綸，將它們?cè)?10 140°C下于密煉機(jī)中混煉6 10分鐘，然后在60 80°C的雙輥開(kāi)煉機(jī)上混煉，按所述的重量份數(shù)，加入硫磺硫化劑及配合劑，薄通4 6次，得到混煉膠；將混煉膠按照硫化儀測(cè)定的正硫化時(shí)間tc9(l硫化，制備獲得改性芳綸與硫化天然橡膠復(fù)合材料。本發(fā)明的原理如下:芳綸(AF)中的酰胺鍵有很強(qiáng)的供電能力，使得苯環(huán)鄰間位反應(yīng)活性增強(qiáng)，在路易斯酸的作用下，發(fā)生親電取代反應(yīng)，生成-0H，同時(shí)磷酸能使少量的酰胺鍵水解，生成極性更強(qiáng)的-NH2。環(huán)氧樹(shù)脂(EP)上一端的環(huán)氧基團(tuán)既可與AF苯環(huán)上的-OH反應(yīng)(①)，又可與AF水解形成的-NH2反應(yīng)。另一端的環(huán)氧基團(tuán)又可與LIR上的醇羥基反應(yīng)，如②所示。
權(quán)利要求
1.一種芳綸的表面改性方法，其特征在于:用質(zhì)量百分比濃度為10 30%的磷酸溶液在20 50°C溫度下浸潰芳綸纖維0.5 3小時(shí)，洗凈烘干后，再用質(zhì)量百分比濃度為5 20%的環(huán)氧樹(shù)脂的丙酮溶液在常溫下浸潰芳綸纖維I 2小時(shí)，烘干后即完成了對(duì)芳綸的表面改性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳綸的表面改性方法，其特征在于:所述的環(huán)氧樹(shù)脂采用雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧值大于0.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳綸的表面改性方法，其特征在于:磷酸溶液在用磷酸溶液浸潰芳綸前，先在常溫下用丙酮超聲清洗芳綸0.5 I小時(shí)，然后在100°C下烘I小時(shí)，使其干燥，除去其表面附著的有機(jī)涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳綸的表面改性方法，其特征在于:磷酸溶液浸潰芳綸后的烘干溫度為100°C，烘干時(shí)間為2小時(shí)；環(huán)氧樹(shù)脂丙酮溶液浸潰芳綸后的烘干溫度為80°C，時(shí)間是為2小時(shí)。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳綸的表面改性方法所獲得的改性芳綸與硫化天然橡膠復(fù)合材料，其特征在于:按重量分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括100份天然橡膠、2 10份改性芳綸、2 6份端基為羥基的液體橡膠、1.7份硫磺硫化劑及10份配合劑。
6.一種如權(quán)利要求5所述的改性芳綸與硫化天然橡膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:按上述的重量 分?jǐn)?shù)稱(chēng)取天然橡膠、端基為羥基的液體橡膠及改性芳綸，將它們?cè)?10 140°C下于密煉機(jī)中混煉6 10分鐘，然后在60 80°C的雙輥開(kāi)煉機(jī)上混煉，按所述的重量份數(shù)，加入硫磺硫化劑及配合劑，薄通4 6次，得到混煉膠；將混煉膠按照硫化儀測(cè)定的正硫化時(shí)間tc9(l硫化，制備獲得改性芳綸與硫化天然橡膠復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種芳綸的表面改性方法及其增強(qiáng)天然橡膠材料及制備方法，用磷酸溶液在20～50℃溫度下浸漬芳綸纖維0.5～3小時(shí)，洗凈烘干后，再用質(zhì)量百分比濃度為5～20%的環(huán)氧樹(shù)脂的丙酮溶液在常溫下浸漬芳綸纖維1～2小時(shí)，烘干后即完成了對(duì)芳綸的表面改性。本發(fā)明的經(jīng)表面改性芳綸的活性基團(tuán)與環(huán)氧樹(shù)脂及液體橡膠的端羥基在混煉溫度下同時(shí)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使界面粘接強(qiáng)度提高。在混煉膠的后續(xù)硫化過(guò)程中，液體橡膠與基體橡膠共同硫化，形成了與芳綸纖維緊密結(jié)合的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，克服了以往物理方式的基體橡膠在硫化時(shí)形成自己的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而弱化橡膠與芳綸纖維界面的不良現(xiàn)象，可形成界面粘接良好、纖維分散良好的芳綸增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料。
文檔編號(hào)D06M15/55GK103243561SQ20131020497
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月29日
發(fā)明者羅筑, 楊詩(shī)潤(rùn), 魯圣軍, 秦舒浩, 陳興江, 劉一春 申請(qǐng)人:貴州大學(xué)