乳聚丁腈專用納米短纖維材料的制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于橡膠的短纖維材料的制備工藝，具體涉及一種乳聚丁腈專 用納米短纖維材料的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了確保輪胎三角膠具有較高的模量和硬度，現(xiàn)有技術(shù)中往往通過在橡膠中添加 炭黑、短纖維等來(lái)提高材料的硬度和模量。與炭黑補(bǔ)強(qiáng)橡膠模量較低相比，短纖維增強(qiáng)橡膠 復(fù)合材料既具有橡膠的彈性，同時(shí)又保持了纖維的強(qiáng)度和剛度，制品具有高強(qiáng)度、高模量、 耐撕裂等優(yōu)良性能。但是微米短纖維，如尼龍、聚酯、滌綸、芳綸短纖維等雖然可以使復(fù)合材 料的模量大幅度提高，但是由于其長(zhǎng)度較長(zhǎng)，纖維難以均勻地分散在橡膠基體中，導(dǎo)致加工 性能較差，且動(dòng)態(tài)生熱后復(fù)合材料的模量會(huì)下降，依然無(wú)法滿足要求。
[0003] 納米短纖維不但具有纖維特有的強(qiáng)度和剛度，還具有易分散、加工性能優(yōu)良等特 點(diǎn)，針狀硅酸鹽是一種具鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂硅酸鹽粘土礦物，其經(jīng)過改性可以增強(qiáng)橡 膠的力學(xué)性能。
[0004] CN101885862A(公開日為2010年11月17日）公開了一種制備橡膠納米短纖維復(fù) 合材料，其通過CO 2超臨界法對(duì)針狀硅酸鹽進(jìn)行改性，改性針狀硅酸鹽在與橡膠基體的混 合過程中被解離成納米短纖維，同時(shí)添加軟質(zhì)炭黑，最后制備出的復(fù)合材料。針狀硅酸鹽 經(jīng)CO 2超臨界法改性的具體方法為：采用粒度不低于1000目的天然針狀硅酸鹽為原料，將 硅烷偶聯(lián)劑、三乙醇胺和針狀硅酸鹽以質(zhì)量比為3?24 : 1?8 : 30?100的比例加入 反應(yīng)釜中，然后加入干冰，攪拌條件下，反應(yīng)釜密閉加熱至溫度為40°C?100°C，壓力10? 14MPa，反應(yīng)1?2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)釜減壓到常壓狀態(tài)，待冷卻，得到改性針狀硅酸 鹽。
[0005] 雖然上述現(xiàn)有技術(shù)公開了一種制備橡膠納米短纖維復(fù)合材料的方法，能夠滿足一 定的需要，但這些仍存在一定的缺陷：采用CO 2超臨界法對(duì)針狀硅酸鹽進(jìn)行改性，反應(yīng)需要 密閉進(jìn)行，操作麻煩，導(dǎo)致成本較高，而改性針狀硅酸鹽的用量直接決定著復(fù)合材料的成 本，影響其在工業(yè)上的大規(guī)模使用。
[0006] 因此，對(duì)于針狀硅酸鹽的改性存在進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化的需求，這也是該技術(shù)領(lǐng)域 內(nèi)的研宄熱點(diǎn)和重點(diǎn)之一，更是本發(fā)明得以完成的動(dòng)力和出發(fā)點(diǎn)所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明人在進(jìn)行了大量的深入研宄之 后，提供了一種乳聚丁腈專用納米短纖維材料的制備工藝，本發(fā)明的操作步驟簡(jiǎn)單，容易控 制，成本低，適于在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用。
[0008] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，一種乳聚丁腈專用納米短纖維材料的制備工藝， 包括如下步驟：
[0009] 步驟（1)，將凹凸棒石用破碎機(jī)粗碎至直徑為3± Imm的小顆粒，再噴灑相當(dāng)于所 述凹凸棒石重量3?8%的硅烷偶聯(lián)劑，然后噴水調(diào)至水分重量含量為43±2%，用間距 f 2mm的三輥機(jī)進(jìn)行擠壓成片狀凹凸棒石；
[0010] 步驟⑵，將所述片狀凹凸棒石堆放3?5天，然后按照重量比1: (15?25)將所 述片狀凹凸棒石和水放入不銹鋼打漿池，再加入相當(dāng)于所述片狀凹凸棒石重量1?3%的 分散劑組合物，打漿，高速剪切，再高壓70?90MP均質(zhì)處理，獲得乳濁液；
[0011] 步驟（3)，將所述乳濁液通過旋流分級(jí)后進(jìn)行脫水，獲得餅料；
[0012] 步驟（4)，將所述餅料烘干至水分的重量含量小于2%，然后破碎，加入相當(dāng)于破 碎后的餅料重量〇. 5?2%的硬脂酸，磨粉，氣流粉碎，即得乳聚丁腈專用納米短纖維材料。
[0013] 優(yōu)選的，步驟（1)中，所述硅烷偶聯(lián)劑的重量相當(dāng)于所述凹凸棒石重量的5%。
[0014] 優(yōu)選的，步驟（1)中，所述硅烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550。
[0015] 優(yōu)選的，步驟（2)中，所述分散劑組合物由六偏磷酸鈉與多聚磷酸鈉按照重量比 1: (0. 5?2)混合而成，進(jìn)一步優(yōu)選的，所述六偏磷酸鈉與多聚磷酸鈉的重量比為1:1。
[0016] 優(yōu)選的，步驟（2)中，所述分散劑組合物的重量相當(dāng)于所述凹凸棒石重量的2%。
[0017] 優(yōu)選的，步驟（2)中，所述高速剪切的時(shí)間為1?3h。
[0018] 優(yōu)選的，步驟（3)中，所述脫水采用離心機(jī)進(jìn)行。
[0019] 優(yōu)選的，步驟（4)中，所述硬脂酸的重量相當(dāng)于所述破碎后的餅料重量的1%。
[0020] 優(yōu)選的，步驟（4)中，所述烘干的溫度為100?130°C。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明通過凹凸棒石原礦的選材以及 硅烷偶聯(lián)劑處理、采用分散劑組合物并進(jìn)行打漿和高壓均質(zhì)處理、乳濁液脫水、烘干破碎、 加入硬脂酸并氣流粉碎等多個(gè)環(huán)節(jié)和因素的研宄，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)凹凸棒石的改性，避開了繁 瑣的CO 2超臨界法操作，操作步驟簡(jiǎn)單，容易控制，成本低，使其作為改性的納米短纖維材料 和乳聚丁腈形成橡膠納米短纖維復(fù)合材料時(shí)，不但可以增強(qiáng)乳聚丁腈橡膠的力學(xué)性能，也 能夠有效降低乳聚丁腈橡膠納米短纖維復(fù)合材料的成本，適于在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來(lái)說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] 本實(shí)施例涉及一種乳聚丁腈專用納米短纖維材料的制備工藝，包括如下步驟：
[0025] 步驟（1)，將凹凸棒石用破碎機(jī)粗碎至直徑為3± Imm的小顆粒，再噴灑相當(dāng)于所 述凹凸棒石重量5%的硅烷偶聯(lián)劑KH550,然后噴水調(diào)至水分重量含量為43±2%，用間距 f 2mm的三輥機(jī)進(jìn)行擠壓成片狀凹凸棒石；
[0026] 步驟（2)，將所述片狀凹凸棒石堆放5天，然后按照重量比1:15將所述片狀凹凸棒 石和水放入不銹鋼打漿池，再加入相當(dāng)于所述片狀凹凸棒石重量2%的分散劑組合物（分 散劑組合物由六偏磷酸鈉與多聚磷酸鈉按照重量比1:1混合而成），打漿，高速剪切2h，再 高壓90MPa均質(zhì)處理，獲得乳濁液；
[0027] 步驟（3)，將所述乳濁液通過旋流分級(jí)后采用離心機(jī)進(jìn)行脫水，獲得餅料；
[0028] 步驟（4)，將所述餅料在120°C條件下烘干至水分的重量含量小于2%，然后破碎， 加入相當(dāng)于破碎后的餅料重量1 %的硬脂酸，磨粉，氣流粉碎，即得乳聚丁腈專用納米短纖 維材料；
[0029] 步驟（5)乳聚丁腈復(fù)合材料的制備：依次向密煉機(jī)中加入20重量份的上述乳聚丁 腈專用納米短纖維材料、80重量份的乳聚丁腈橡膠、20重量份的軟質(zhì)炭黑N660,在150°C進(jìn) 行混合均勻，得到混煉膠，經(jīng)壓延取向，得到乳聚丁腈復(fù)合材料。
[0030] 實(shí)施例2
[0031] 本實(shí)施例涉及一種乳聚丁腈專用納米短纖維材料的制備工藝，包括如下步驟：
[0032] 步驟（1)，將凹凸棒石用破碎機(jī)粗碎至直徑為3± Imm的小顆粒，再噴灑相當(dāng)于所 述凹凸棒石重量3%的硅烷偶聯(lián)劑KH550,然后噴水調(diào)至水分重量含量為43±2%，用間距 f 2mm的三輥機(jī)進(jìn)行擠壓成片狀凹凸棒石；
[0033] 步驟（2)，將所述片狀凹凸棒石堆放3天，然后按照重量比1:20將所述片狀凹凸棒 石和水放入不銹鋼打漿池，再加入相當(dāng)于所述片狀凹凸棒石重量3%的分散劑組合物（分 散劑組合物由六偏磷酸鈉與多聚磷酸鈉按照重量比1:0. 5混合而成），打漿，高速剪切3h， 再高壓70MPa均質(zhì)處理，獲得乳濁液；
[0034] 步驟（3)，將所述乳濁液通過旋流分級(jí)后采用離心機(jī)進(jìn)行脫水，獲得餅料；
[0035] 步驟（4)，將所述餅料在125°C條件下烘干至水分的重量含量小于2%，然后破碎， 加入相當(dāng)于破碎后的餅料重量2%的硬脂酸，磨粉，氣流粉碎，即得乳聚丁腈專用納米短纖 維材料；
[0036] 步驟（5)乳聚丁腈復(fù)合材料的制備：依次向密煉機(jī)中加入25重量份的上述乳聚丁 腈專用納米短纖維材料、80重量份的乳聚丁腈橡膠、20重量份的軟質(zhì)炭黑N660,在150°C進(jìn) 行混合均勻，得到混煉膠，經(jīng)壓延取向，得到乳聚丁腈復(fù)合材料。
[0037] 實(shí)施例3
[0038] 本實(shí)施例涉及一種乳聚丁腈專用納米短纖維材料的制備工藝，包括如下步驟：
[0039] 步驟（1)，將凹凸棒石用破碎機(jī)粗碎至直徑為3± Imm的小顆粒，再噴灑相當(dāng)于所 述凹凸棒石重量4%的硅烷偶聯(lián)劑KH550,然后噴水調(diào)至水分重量含量為43