CN102134394B

CN102134394B - 一种芳纶浆粕分散体及其制备方法

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Publication number: CN102134394B
Application number: CN2011100022331A
Authority: CN
Inventors: 韩盛才
Original assignee: Hangzhou Shunlong Rubber Roll Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Shunlong Rubber Roll Co Ltd
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2031-01-07
Also published as: CN102134394A

Abstract

一种芳纶浆粕分散体及其制备方法，属于橡胶及树脂用增强短纤维的预处理技术领域。芳纶浆粕分散体，其特征在于含有下述重量份数的组分：芳纶浆粕、分散溶剂、隔离剂、偶联剂及分散载体，分散载体为古马龙树脂或酚醛树脂。其制备方法包括：称取重量配比的原料；分散溶剂与芳纶浆粕预分散处理；添加隔离剂做进一步分散处理；添加分散载体进行分散溶解。上述的一种芳纶浆粕分散，配伍合理，将芳纶浆粕与分散溶剂、隔离剂、偶联剂及分散载体进行合理混合，将芳纶浆粕的氢键打开，使其具有极佳的分散性能，可以广泛应用于橡胶、树脂等工程材料的补强与改性，使其具有通用性。并且芳纶浆粕分散体的制备方法，工艺简单，操作方便，适合大规模的推广利用。

Description

一种芳纶浆粕分散体及其制备方法

技术领域

本发明属于橡胶及树脂用增强短纤维的预处理技术领域，具体涉及一种芳纶浆粕分散体及其制备方法。

背景技术

将短纤维或纤维浆粕作为一种功能材料加入橡胶、树脂中，是目前国内外研究的热点课题，有不少研究结果和专利公布于世。

美国Boustany等提出了纤维素短纤维的浸渍处理方法：将水、胶乳、粘合剂、抗氧剂以及其他助剂等与短纤维按一定比例配合后，搅拌形成均一的悬浮液，然后将短纤维过滤、干燥得到预处理的短纤维，据称此法达到了改善分散和粘合的目的，他是用胶乳来浸渍纤维素纤维以改善短纤维的补强性能。美国Monsanot公司根据该专利技术开发出了目前在世界上广泛应用的Santo web系列短纤维商品，包括：Santoweb-D适用于通用胶；Santoweb-K适用于聚氨酯橡胶；Santo web-H适用于三元乙丙橡胶；Santoweb-Dx适用于丁苯橡胶、氯丁橡胶等，上述短纤维商品曾在国内得到大量应用。Goettler也曾指出，只要有效地降低纤维素之间地氢键结合，就可以使纤维分散到橡胶中。一般来说，使用Boustany等人发明地浸渍法对短纤维进行预处理地工艺较为简单，但处理过程中容易产生粘合剂对纤维束地粘连，从而造成短纤维地分散困难，并且短纤维材料上处理剂地挂胶量也较难控制。

美国Leo和Johansson最早提出了将短纤维和橡胶胶乳共沉形成均一地短纤维与预分散体之一专利方法：将短纤维与适当比例地胶乳和水混合，搅拌使其形成均一地悬浮液，然后再在高速搅拌下，加入一定浓度地电解质溶液使胶乳发生凝聚而包覆在短纤维表面制得短纤维分散体。在悬浮体中还可以加入粘合剂、增塑剂、抗氧剂等来制得不同类型得预处理短纤维。这种方法可以称为正凝聚共沉法。

吴卫东等则采用了一种与Leo相反的方法，即将短纤维、粘合剂、胶乳首先搅拌在一起，然后将此混合物逐渐倒入高速搅拌的凝聚剂中，便得到均一的颗粒状短纤维橡胶预分散体。该法便于连续化生产，并且容易搅拌均匀。

用橡胶溶液代替橡胶乳液形成短纤维预分散体的方法也有人进行了研究。Crossman等的专利方法是首先将短纤维加入水中搅拌形成水分散体，再把该水分散体倒入正在搅拌的橡胶溶液中，这样短纤维就进入橡胶溶液相，分离蒸发有机溶剂，最终得到短纤维预分散体。

上述方法主要采用乳液或溶液共沉法制备浆粕预分散体。

公布于2005年的CN200510083844.8则采用固相机械共混法制备预分散体。该方法涉及一种采用隔离介质对芳纶浆粕纤维表面进行隔离的预处理方法。该方法采用的隔离介质为无机隔离粉体和润滑剂，无机隔离粉体与松散的芳纶浆粕混合后再与润滑剂混合得到芳纶浆粕复合物；芳纶浆粕复合物质量份数100份中：芳纶浆粕20～30份、无机隔离粉体37.5～62.5份、润滑剂10～40份；无机隔离粉体为1250目～5000目的空心玻璃微珠；润滑剂为邻苯二甲酸酯类化合物。该方法制备的芳纶浆粕复合物是一种均匀稳定的纤维复合物，芳纶浆粕复合物的芳纶浆粕纤维在弹性体基质中分散性能优异，有利于提高其增强的弹性体复合材料的性能。

但上面的研究和专利只适用于一些专门领域，由于预处理局限性和分散材料的不可通用性，对于一些特殊的小批量应用领域有很大的局限性。且主要研究浆粕在橡胶中的应用，对于在树脂中的应用没有找出切实可行的方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种芳纶浆粕分散体及其制备方法的技术方案，该芳纶浆粕分散体具有极佳的分散性，该制备方法工艺简单。

所述的一种芳纶浆粕分散体，其特征在于含有下述重量份数的组分：

芳纶浆粕20～40份分散溶剂50～70份隔离剂20～40份

偶联剂1～3份分散载体30～50份；

所述的分散载体为古马龙树脂或酚醛树脂。

芳纶浆粕25～35份分散溶剂55～65份隔离剂25～35份

偶联剂1～2.5份分散载体35～45份。

芳纶浆粕27.5～32.5份分散溶剂57.5～62.5份隔离剂27.5～32.5份

偶联剂1.5～2份分散载体37.5～42.5份。

所述的一种芳纶浆粕分散体，其特征在于所述的分散溶剂为汽油或醋酸乙酯。

所述的一种芳纶浆粕分散体，其特征在于所述的隔离剂为白炭黑、钛白粉、陶土、氧化铝或炭黑。

所述的一种芳纶浆粕分散体，其特征在于所述的偶联剂为硅烷类或钛酸酯类偶联剂。

所述的一种芳纶浆粕分散体的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

1）按所述重量配方比称取芳纶浆粕、分散溶剂、隔离剂、偶联剂及分散载体；

2）将分散溶剂与芳纶浆粕混合，在分散速度为40～60 r/min下进行预分散处理，预分散处理至芳纶浆粕在分散溶剂中成絮状，而无点状或团状现象为止；

3）经步骤2）得到的混合液中添加隔离剂后，做进一步分散处理，分散速度为80～100r/min，分散处理后期加入偶联剂进行表面改性处理，分散处理至混合液中无凝聚团体为止；

4）经步骤3）得到的分散物中添加经粉碎过100～200目筛的分散载体进行分散溶解，分散溶解时间为2～3小时，分散至混合液中无凝聚团体为止，即得到芳纶浆粕分散体。

所述的一种芳纶浆粕分散体的制备方法，其特征在于所述的步骤2）中当采用古马龙树脂作为分散载体时，汽油作为分散溶剂；当采用酚醛树脂作为分散载体时，醋酸乙酯作为分散溶剂。

所述的一种芳纶浆粕分散体的制备方法，其特征在于所述的步骤4）得到的芳纶浆粕分散体进行脱出分散溶剂处理，脱出分散溶剂处理在BZ系列超重力精馏机上进行固气两相分离，经脱溶剂的分散体经粉碎、称量和包装为成品。

上述的一种芳纶浆粕分散，配伍合理，将芳纶浆粕与分散溶剂、隔离剂、偶联剂及分散载体进行合理混合，将芳纶浆粕的氢键打开，使其具有极佳的分散性能，可以广泛应用于橡胶、树脂等工程材料的补强与改性，使其具有通用性。并且芳纶浆粕分散体的制备方法，工艺简单，操作方便，适合大规模的推广利用。

本发明的分散体具有以下优点：1）通用性强，可适用于各种配方；2）使用方便，可随意改变使用量；3）分散性佳，可像普通配合剂一样加入，能提高材料体系力学性能；4）对材料或配方体系不引入不需要的成分。采用本发明的分散体制得的产品在硬度、拉伸强度、撕裂强度及100%定伸应力能等性能上均有大幅度的提高。

具体实施方式

以下结合实施例及应用例来进一步说明本发明，本发明中涉及的份数均指重量份数。

实施例1：

1）称取芳纶浆粕20份，分散溶剂汽油50份，隔离剂白炭黑、钛白粉、陶土、氧化铝或炭黑20份，优选为白炭黑20份，偶联剂为硅烷类或钛酸酯类偶联剂（如KH-602、KH-590、KH-580、KH-570、 KH-560、KH-550、NDZ-201或NDZ-311）1份及分散载体古马龙树脂30份；偶联剂KH-602、KH-590、KH-580、KH-570、 KH-560、KH-550、NDZ-201及NDZ-311由南京曙光化工有限公司生产。

2）将分散溶剂与芳纶浆粕混合，在分散速度为40r/min下进行预分散处理，预分散处理至芳纶浆粕在分散溶剂中成絮状，而无点状或团状现象为止；

3）经步骤2）得到的混合液中添加隔离剂后，做进一步分散处理，分散速度为80r/min，分散处理后期加入偶联剂进行表面改性处理，分散处理至混合液中无凝聚团体为止；

4）经步骤3）得到的分散物中添加经粉碎过100目筛的分散载体进行溶解分散，分散溶解时间为2小时，分散至混合液中无凝聚团体为止，即得到芳纶浆粕分散体。

实施例2：

1）称取芳纶浆粕25份，汽油55份，白炭黑25份，偶联剂NDZ-201 2份及古马龙树脂35份；

2）将汽油与芳纶浆粕混合，在分散速度为50r/min下进行预分散处理，预分散处理至芳纶浆粕在汽油中成絮状，而无点状或团状现象为止；

3）经步骤2）得到的混合液中添加白炭黑后，做进一步分散处理，分散速度为80r/min，分散处理后期加入偶联剂NDZ-201进行表面改性处理，分散处理至混合液中无凝聚团体为止；

4）经步骤3）得到的分散物中添加经粉碎过150目筛的古马龙树脂进行溶解分散，分散溶解时间为2.5小时，分散至混合液中无凝聚团体为止，即得到芳纶浆粕分散体。

5）将芳纶浆粕分散体在BZ系列超重力精馏机（由杭州科力化工设备有限公司生产销售）上进行固气两相分离，脱出的分散溶剂进行回收利用，经脱溶剂的分散体经粉碎、称量和包装为成品。

实施例3：

1）称取芳纶浆粕30份，醋酸乙酯60份，白炭黑30份，偶联剂KH-602 1.5份及酚醛树脂40份；

2）将醋酸乙酯与芳纶浆粕混合，在分散速度为55r/min下进行预分散处理，预分散处理至芳纶浆粕在醋酸乙酯中成絮状，而无点状或团状现象为止；

3）经步骤2）得到的混合液中添加白炭黑后，做进一步分散处理，分散速度为90r/min，分散处理后期加入偶联剂KH-602进行表面改性处理，分散处理至混合液中无凝聚团体为止；

4）经步骤3）得到的分散物中添加经粉碎过200目筛的酚醛树脂进行溶解分散，分散溶解时间为3小时，分散至混合液中无凝聚团体为止，即得到芳纶浆粕分散体。

实施例4：

1）称取芳纶浆粕40份，醋酸乙酯70份，钛白粉40份，偶联剂KH-560 3份及酚醛树脂50份；

2）将醋酸乙酯与芳纶浆粕混合，在分散速度为60r/min下进行预分散处理，预分散处理至芳纶浆粕在醋酸乙酯中成絮状，而无点状或团状现象为止；

3）经步骤2）得到的混合液中添加钛白粉后，做进一步分散处理，分散速度为100r/min，分散处理后期加入偶联剂KH-560进行表面改性处理，分散处理至混合液中无凝聚团体为止；

4）经步骤3）得到的分散物中添加经粉碎过200目筛的酚醛树脂进行溶解分散，分散溶解时间为3小时，分散至混合液中无凝聚团体为止，即得到芳纶浆粕分散体；

应用例：用上述所制的分散体，作为与分散增强材料加入各种母材中，制造所需产品。

例一：

例二：

例三：

例四：

加入经本发明制得的分散体可有效提高材料体系的物理机械性能，如例二，添加普通酚醛树脂与添加芳纶浆粕酚醛分散体的性能对比如下：

芳纶浆粕分散体的加入，大幅度提高了硫化胶的强度、抗撕性、耐磨性。使用本发明中其它的分散体也能取得与例二相似的技术效果。

Claims

1.一种芳纶浆粕分散体，其特征在于含有下述重量份数的组分：

芳纶浆粕20～40份分散溶剂50～70份隔离剂20～40份

偶联剂1～3份分散载体30～50份；

所述的分散载体为古马龙树脂或酚醛树脂；

所述的分散溶剂为汽油或醋酸乙酯；

所述的隔离剂为白炭黑、钛白粉、陶土、氧化铝或炭黑。

2.如权利要求1所述的一种芳纶浆粕分散体，其特征在于含有下述重量份数的组分：

芳纶浆粕25～35份分散溶剂55～65份隔离剂25～35份

偶联剂1～2.5份分散载体35～45份。

3.如权利要求1所述的一种芳纶浆粕分散体，其特征在于含有下述重量份数的组分：

芳纶浆粕27.5～32.5份分散溶剂57.5～62.5份隔离剂27.5～32.5份

偶联剂1.5～2份分散载体37.5～42.5份。

4.如权利要求1所述的一种芳纶浆粕分散体，其特征在于所述的偶联剂为硅烷类或钛酸酯类偶联剂。

5.如权利要求1、2或3所述的一种芳纶浆粕分散体的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

6.如权利要求5所述的一种芳纶浆粕分散体的制备方法，其特征在于所述的步骤2）中当采用古马龙树脂作为分散载体时，汽油作为分散溶剂；当采用酚醛树脂作为分散载体时，醋酸乙酯作为分散溶剂。

7.如权利要求5所述的一种芳纶浆粕分散体的制备方法，其特征在于所述的步骤4）得到的芳纶浆粕分散体进行脱出分散溶剂处理，脱出分散溶剂处理在BZ系列超重力精馏机上进行固气两相分离，经脱溶剂的分散体经粉碎、称量和包装为成品。