本發(fā)明屬于高性能高分子結(jié)構(gòu)材料制造技術(shù)和橡膠改性領(lǐng)域，具體涉及一種芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料。

背景技術(shù)：

芳香族聚酰短切和漿粕以其優(yōu)異物理化學性能一直受到橡膠行業(yè)的關(guān)注，加入到橡膠基體中后制橡膠母料能提高橡膠性能，但其比表面積大極性強，極易產(chǎn)生靜電，這易造成纖維絞纏成團，在橡膠基體中難以分散。傳統(tǒng)方法直接將芳綸漿粕與生膠混煉，芳綸纖維不易分散均勻且纖維本身絞纏成團，最終導致制品性能得不到有效提高。因此解決好芳綸纖維在橡膠基體中的分散是關(guān)系芳綸短切和漿粕在橡膠領(lǐng)域推廣使用的關(guān)鍵。

針對以上問題，出現(xiàn)了各種提高纖維在橡膠基體中分散性的手段，如一篇授權(quán)公告號為CN104098804B，名稱為一種短纖維填充橡膠母料及制備方法的專利，該專利在填充油存在下，采用高速攪拌實現(xiàn)短纖維在反式聚異戊二烯橡膠中的良好分散，改善橡膠與短纖維的界面粘合性，該專利的方法操作簡單，再如公開號為CN105418988A，名稱為一種預分散芳綸短纖維母粒的配方及制備方法，該申請通過選擇合適的隔離分散劑和增塑劑使芳綸短纖維能夠均勻的分散在橡膠基體中，使芳綸短纖維能夠有效的增強所分散的橡膠基體。但是，該兩種方法對芳綸纖維在橡膠基體中分散均勻性效果甚微，且芳綸纖維本身的仍然絞纏成團?；谏鲜鰡栴}，授權(quán)公告號為CN103265734B，名稱為一種制備粘土- 芳綸漿絮凝母料制備方法，該方法利用高效偶聯(lián)劑改性粘土懸浮液體系對芳綸漿粕微纖的高吸附性能，在高速攪拌作用下，使芳綸漿粕微纖充分伸展，形成有效隔離，同時添加親水性粘合劑，使得芳綸漿粕與后面加入的橡膠乳液有更好的相容性和粘合性。制得的預分散母膠中對位芳綸漿粕分散均勻，沒有纏結(jié)，與橡膠基體具有更高的相容性和粘合性，可直接應用于不同橡膠基體的增強體系，但是該制備過程復雜，制備橡膠乳液需要大量時間，不適合大批量工業(yè)化生產(chǎn)。 EP0272459A2 介紹了一種制備芳綸漿粕液體橡膠母料，其特點在于直接使用漿粕填料與液體橡膠混合成母料顆粒，由于缺乏溶劑的分散和水分的隔離，漿粕的原纖無法被徹底打開，也不能均勻的分散在液體橡膠中，同時液體橡膠粘度較大，在制備母料中直接與橡膠混合，混合時間久且難以保證漿粕在橡膠中的徹底的分散。US5480941和US5391623 相似的采用先將橡膠溶于溶劑后再與干漿粕混合，最后除去溶劑制得母料粒，制備橡膠溶液需要花大量時間溶解橡膠，同時采用的漿粕原料無法保證漿粕纖維在橡膠基體中完全展開。

申請?zhí)枮镃N201410538789.6，名稱為一種高溫耐磨性能的芳綸摩擦顆粒及其制備方法，該申請將摩擦顆粒包含的原料及重量份為：芳綸漿粕纖維40～60份，芳綸短切纖維15～30份，液體丁腈橡膠8～20份，液體丁苯橡膠10～16份，溶劑型腰果殼油液體樹脂6～15份。其制備方法是：先將芳綸漿粕纖維和芳綸短切纖維放入偶聯(lián)劑溶液中浸漬后取出晾干；然后將處理過的芳綸漿粕纖維和芳綸短切纖維，投入高速混料機內(nèi)混合，混合后投入到液體丁腈橡膠中打漿，接著加入濃度為0.05～0.08的聚環(huán)氧乙烯溶液12份，用疏解機疏解均勻形成物料分散均勻的漿料；浸漬等步驟制備而成。該申請的原料組成及其制備方法存在以下缺點：1、液體丁苯橡膠為乳液型橡膠，制備需要大量時間； 2液體丁腈橡膠粘度較大，將芳綸漿粕纖維和芳綸短切纖維混合后投入到液體丁腈橡膠中打漿存在打漿困難，效率低下問題，不適于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；3、整體制備過程復雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料成分和制備方法復雜，原料成本高及采用現(xiàn)有原料組成的預混母料使得最終得到的橡膠產(chǎn)品抗磨性和抗撕裂性能差的問題，提供一種芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料，該芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料選用的是芳香族聚酰短切纖維在水中通過高速打漿扣解研磨而成的芳香族聚酰胺漿粕，其組成原料和制備方法簡單，且能有效提高最終得到的橡膠產(chǎn)品抗磨性和抗撕裂性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下方案實現(xiàn)：

一種芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料，包括下述原料：20～80份液體橡膠，20～80份芳香族聚酰胺纖維及適量分散溶劑；所述分散溶劑液體橡膠和芳香族聚酰胺纖維總質(zhì)量的1～2倍，所述芳香族聚酰胺纖維包括芳香族聚酰胺漿粕和芳香族聚酰胺短切，所述芳香族聚酰胺漿粕為芳香族聚酰短切纖維在水中通過打漿機扣解研磨而成。上述原料份數(shù)為質(zhì)量份。

進一步的，芳香族聚酰短切纖維在水中通過打漿機扣解研磨而成的芳香族聚酰胺漿粕的含水量控制為50-70%。

所述液體橡膠為以低聚物形式存在的并且不含其他溶劑成份的液體橡膠。常溫下可流動、低粘度、易混合的液體橡膠。

所述液體橡膠包括極性液體橡膠和非極性液體橡膠，所述極性液體橡膠包括液體氟橡膠和液體丁腈橡膠；所述非極性液體橡膠包括液體三元乙丙橡膠、液體SBR橡膠、液體順丁橡膠、液體氯丁橡膠，液體丁基橡膠、異戊二烯和丁烯中的任一單體聚合形成的液體橡膠及由異戊二烯和丁烯共聚形成的液體橡膠。

所述芳香族聚酰胺纖維為芳香族聚酰胺漿粕和芳香族聚酰胺短切的一種或兩種的混合。所述芳香族聚酰胺纖維包括聚對苯二甲酰對苯二胺纖維、聚間苯二甲酰間苯二胺纖維、 共聚（對苯二甲酰-2 - 對 - 氨基苯基-5 - 氨基苯并咪唑/對苯二甲酰對苯二胺）、共聚（對亞苯基/3,4' - 氧二亞苯基對苯二甲酰對苯二胺）等。

所述分散溶劑為低沸點可回收溶劑，極性液體橡膠用分散溶劑包括丙酮或四氫呋喃中的任意一種或兩種的混合；非極性液體橡膠用分散溶劑包括低分子烷烴易揮發(fā)溶劑，所述低分子烷烴易揮發(fā)溶劑包括環(huán)己烷 正己烷、6#溶劑油、120#溶劑油中的任意一種或兩種以上的混合。

優(yōu)選的，所述芳香族聚酰胺短切纖維的長度為1mm～6mm。

本發(fā)明芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料所采用的芳香族聚酰胺漿粕是由3mm～6mm芳香族聚酰短切纖維在水中通過打漿機扣解研磨而成的纖維長度為0.5～1.5mm漿粕。如可按下述步驟制備：短切纖維與水混合后經(jīng)打漿機打漿得到，為了更好的對漿粕尺寸進行控制，可將漿液送入尺寸分離循環(huán)裝置進行纖維長度分級，為了更好的控制水分，可將分離得到的纖維送入真空抽濾機進行 除水處理，抽濾除水后經(jīng)擠壓除水得本發(fā)明的芳香族聚酰胺漿粕，為方便后續(xù)使用，可進行打包處理。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明采用的纖維原料的優(yōu)點：

現(xiàn)有技術(shù)，橡膠預混母料中使用的芳香族聚酰胺漿粕原料是經(jīng)將纖維經(jīng)打漿機打漿、烘干制備得到，發(fā)明人在長期的研究實踐中發(fā)現(xiàn)，采用該種烘干漿粕制備橡膠預混母料時，漿粕在橡膠基體中，原纖開松差、纖維分散性差，從而影響導致纖維與橡膠的纏繞、抓附里差，最終導致制備得到的橡膠制品性能差。

本發(fā)明從芳香族聚酰胺漿粕出發(fā)，首次采用經(jīng)短切纖維經(jīng)扣解研磨而成的芳香族聚酰胺漿粕，無需經(jīng)過烘干，直接分散與分散溶劑中用于橡膠母料的制備，實踐證明，使用該種漿粕，保證了漿粕纖維原纖在基體中充分展開、分散，提供更高的抓附力，從而提高了橡膠制品的性能。研究證明，在所用橡膠基體相同的情況下，與現(xiàn)有技術(shù)的干漿粕制備得到的橡膠母料制備得到的橡膠制品相比，采用本發(fā)明橡膠母料制備得到的橡膠制品的采用本發(fā)明橡膠母料制備得到的橡膠制品的拉伸強度提升15～40%、10%定伸長應力提升10～30%、25%定伸長應力提升、硬度提升10～30%、撕裂強度提升20～30% 、磨耗質(zhì)量降低百分為20～30% 。

相比現(xiàn)有技術(shù)的漿粕原料，本發(fā)明的芳香族聚酰胺漿粕原料制備更簡單，少了 烘干步驟，其生產(chǎn)成本大大降低，降低了芳香族聚酰胺漿粕原料的成本，最終降低了本發(fā)明的芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料的成本。

2、本發(fā)明原料組成與配比具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明特定的將液體橡膠與芳香族聚酰胺纖維結(jié)合，并按照特定的量進行配比后制備橡膠預混母料，在制備時不再需要進行螺桿造粒，同時進一步保證了膠預混母料的質(zhì)量。

3、芳香族聚酰胺漿粕的含水量控制為50-70%，可以有效保證原纖充分舒展，并阻隔纖維間的纏擾成團。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中采用的芳香族聚酰胺干漿粕在丙酮溶液中的形貌圖；

圖2為本發(fā)明采用的芳香族聚酰胺濕漿粕在丙酮溶液的形貌圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方法詳細說明本發(fā)明。

實施例1

一種芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料，包括下述原料：20份液體橡膠，40份芳香族聚酰胺纖維及80份分散溶劑；所述液體橡膠為以低聚物形式存在的并且不含其他溶劑成份的液體橡膠，常溫下可流動、低粘度、易混合，所述液體橡膠包括極性液體橡膠和非極性液體橡膠；所述分散溶劑為低沸點可回收溶劑；

本實施例中，所述芳香族聚酰胺纖維為芳香族聚酰胺漿粕，所述芳香族聚酰胺漿粕為芳香族聚酰短切纖維在水中通過打漿機扣解研磨而成。漿粕的含水量控制為50%。

本實施例中，采用極性液體橡膠：液體氟橡膠。

本實施例分散溶劑采用四氫呋喃。

本實施例中，所述芳香族聚酰胺漿粕是采用3mm～6mm芳香族聚酰短切纖維在水中通過打漿機扣解研磨而成的纖維長度為0.5～1.5mm漿粕。

實施例2

一種芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料，包括下述原料：40份液體橡膠，70份芳香族聚酰胺纖維及110份溶劑；

除了上述原料配比區(qū)別于實施例1，本實施例與實施例1的還具有以下區(qū)別：

本實施例中，漿粕的含水量控制為65%。

本實施例采用的極性液體橡膠為液體丁腈橡膠；具體的采用液體丁腈橡膠Nipol1312。 本實施例的分散溶劑采用丙酮；

實施例3

一種芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料，包括下述原料：50份液體橡膠，80份芳香族聚酰胺纖維及分散溶劑130份；

除了上述原料配比區(qū)別于實施例1，本實施例與實施例1的還具有以下區(qū)別：

本實施例中，漿粕的含水量為70%。液體橡膠為非極性液體橡膠為三元乙丙橡膠；具體的采用液體三元乙丙橡膠Trilene 65；所述分散溶劑為120#溶劑油。

實施例4

一種芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料，包括下述原料： 60份液體橡膠，70份芳香族聚酰胺纖維及分散溶劑160份；所述芳香族聚酰胺纖維為芳香族聚酰胺短切纖維，長度優(yōu)選為1mm～6mm。芳香族聚酰胺漿粕是采用3mm～6mm芳香族聚酰短切纖維在水中通過打漿機扣解研磨而成的纖維長度為0.5～1.5mm漿粕。漿粕含水量控制在55%。

本實施例的液體橡膠為非極性液體橡膠：液體丁基橡膠；

所述分散溶劑為6#溶劑油；

實施例5

本實施例與實施例4的區(qū)別為：本實施例的液體橡膠為非極性液體橡膠：液體氯丁橡膠；

所述分散溶劑為正己烷。

實施例6

一種芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料，包括下述原料：50份液體橡膠，40份芳香族聚酰胺纖維及分散溶劑120份；所述芳香族聚酰胺纖維為芳香族聚酰胺短切纖維，長度優(yōu)選為1mm～6mm。芳香族聚酰胺漿粕是采用3mm～6mm芳香族聚酰短切纖維在水中通過打漿機扣解研磨而成的纖維長度為0.5～1.5mm漿粕。漿粕含水量控制在63%。

本實施例的液體橡膠為非極性液體橡膠，采用異戊二烯單體聚合形成的液體橡膠； 所述分散溶劑為環(huán)己烷。

實施例7

一種芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料，包括下述原料：80份液體橡膠，20份芳香族聚酰胺纖維及分散溶劑100份；所述芳香族聚酰胺纖維為芳香族聚酰胺短切纖維，長度優(yōu)選為1mm～6mm。芳香族聚酰胺漿粕是采用3mm～6mm芳香族聚酰短切纖維在水中通過打漿機扣解研磨而成的纖維長度為0.5～1.5mm漿粕。漿粕含水量控制在68%。

本實施例的液體橡膠為非極性液體橡膠，可采用液體丁基橡膠，具體的采用LIIR30液體丁基橡膠； 所述分散溶劑為環(huán)己烷與正己烷的混合溶劑。

實施例8

本實施例與實施例7的區(qū)別為：本實施例的液體橡膠為非極性液體橡膠：液體SBR橡膠；

所述分散溶劑為6#溶劑油與120#溶劑油的混合。

實施例9

一種芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料，包括下述原料：70份液體橡膠，30份芳香族聚酰胺纖維及分散溶劑100份；所述芳香族聚酰胺纖維為芳香族聚酰胺短切纖維，長度優(yōu)選為1mm～6mm。芳香族聚酰胺漿粕是采用3mm～6mm芳香族聚酰短切纖維在水中通過打漿機扣解研磨而成的纖維長度為0.5～1.5mm漿粕

本實施例的液體橡膠為極性液體橡膠：液體氟橡膠

所述分散溶劑為四氫呋喃與丙酮的混合溶劑；

實施例10

一種芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料，包括下述原料：60份液體橡膠，40份芳香族聚酰胺纖維及分散溶劑100份；所述芳香族聚酰胺纖維為芳香族聚酰胺短切纖維和芳香族聚酰胺漿粕按1：1（質(zhì)量比）混合，其中短切纖維長度優(yōu)選為1mm～6mm。所述芳香族聚酰胺漿粕是采用3mm～6mm芳香族聚酰短切纖維在水中通過打漿機扣解研磨而成的纖維長度為0.5～1.5mm漿粕。

本實施例的液體橡膠為非極性液體橡膠，為液體順丁橡膠LBR33；

所述分散溶劑為環(huán)己烷 正己烷、6#溶劑油、120#溶劑油的混合。

實施例11

本實施例與實施例9的區(qū)別為：本實施例的液體橡膠為極性液體橡膠：液體丁腈橡膠。

所述分散溶劑為丙酮。

實施例12

本實施例與實施例10的區(qū)別在于：本實施例采用的非極性液體橡膠為為異戊二烯和丁烯共聚形成的液體橡膠。

為了更好的實施本發(fā)明，本發(fā)明上述實施例1-12中的一種芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料均可按下述方法制備，按比例稱取稱芳香族聚酰胺纖維,液體橡膠及分散溶劑，然后將芳香族聚酰胺纖維與分散溶解在500rpm常壓常溫下混合10min，隨后加入液體橡膠，繼續(xù)常溫混合20min，隨后緩慢加溫并抽真空，保持轉(zhuǎn)速500～700rpm，直到加溫到60～90℃，見壓力表讀數(shù)穩(wěn)定，再次升溫至100℃,保持真空去除體系中的殘余水分，最后見壓力表穩(wěn)定且溶劑冷凝出口無滴液，停止攪拌和真空，排料，得一種芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料。

為更好的說明本發(fā)明的芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料，采用本發(fā)明的芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料制備力學樣品并測試性能，同時制備對比組芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料及其力學樣品并進行測試。其中，力學性能參照GB/T528-2009 進行測試，磨耗質(zhì)量百分比參照 GB9867-2009進行測試。

1、本發(fā)明芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料力學樣品制備及性能測試。

以實施例2、3的芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料進行制備力學樣品制備：按照以下配方采用開煉機進行混煉；基體生膠質(zhì)量份100 ；氧化鋅質(zhì)量份5 ；硬脂酸質(zhì)量份1 ；促進劑M質(zhì)量份1.5 ；促進劑BZ質(zhì)量份0.5 ；促進劑TT質(zhì)量份0.5；硫橫質(zhì)量份1.5；防老劑RD質(zhì)量份1；白炭黑質(zhì)量份20；橡膠基預分散芳絕漿粕母膠質(zhì)量份20。混煉均勻后1mm出片，然后沿著壓延方向?qū)φ?，剪?mm拉伸 試片大小，在160℃下硫化15min。將所得硫化膠制成標準啞鈴型拉伸試樣、直膠撕裂試樣、輥筒磨耗試樣進行測試。

實施例2基體生膠采用NBR1704，實施例3基體生膠采用EPDM Nordel 4570。

2、對比組芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料制備、對比組力學樣品制備及對比組樣品性能測試。

分別做實施例2的對比組A和實施例3的對比組B：對比組的芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料在原料組成上與本發(fā)明實施例2和3區(qū)別僅僅是：實施例2、3的芳香族聚酰胺漿粕是采用3mm～6mm芳香族聚酰短切纖維在水中通過打漿機扣解研磨而成的纖維長度為0.5～1.5mm漿粕，其分散在分散溶劑中的形貌如圖2所示，對比芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料采用的芳香族聚酰胺漿粕是經(jīng)打漿機打漿、烘干后開松制備得到，其分散在分散溶解中的形貌如圖1所示。通常，干漿粕開松是在常溫下在1000-1500rpm的氣流粉碎機中進行。由圖1、圖2可以看出，圖1主桿纖維周圍的原纖要少于圖2，圖2原纖舒展更完全有助于下一步工藝纖維與橡膠的抓附。

對比組芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料的制備：先將芳香族聚酰胺纖維與分散溶劑在500rpm常壓常溫下混合10min，隨后加入液體橡膠，繼續(xù)常溫混合20min，隨后緩慢加溫并抽真空，保持轉(zhuǎn)速500-700rpm，直到加溫到60℃，見壓力表讀數(shù)穩(wěn)定，且溶劑冷凝出口無滴液，停止攪拌和真空，排料，得對比芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料。

對比組A、B組的芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料的力學樣品制備與本發(fā)明芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料制備力學樣品方法相同，A組的基體生膠使用NBR1704，B組使用EPDM Nordel 4570。

將采用實施例2、3及對比芳香族聚酰胺纖維橡膠預混母料制備的力學樣品進行性能指標測試并將測試結(jié)果統(tǒng)計在下表1中；

從表1可以看出，加入本發(fā)明的芳香族聚酰胺纖維改性的橡膠整體力學性能明顯提高，其主要提升體現(xiàn)在抗磨損和抗撕裂性能，同時使用本發(fā)明芳香族聚酰胺漿粕組的力學性能也明顯優(yōu)于使用干漿粕的對比組，使用濕漿粕制備的母料在性能上有明顯的優(yōu)勢。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)方案作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。