背景技術(shù):
:棉纖維是由受精胚珠的表皮細(xì)胞經(jīng)伸長、加厚而成的種子纖維,不同于一般的韌皮纖維,它的主要組成物質(zhì)是纖維素,纖維素是天然高分子化合物,化學(xué)結(jié)構(gòu)式為 (C6H10O5)n,正常成熟的棉纖維素含量約為94%。此外含有少量多縮戊糖、蠟質(zhì)、蛋白質(zhì)、脂肪、水溶性物質(zhì)、灰分等伴生物。棉纖維的強度高,耐堿性好,一般稀堿在常溫下對棉布不發(fā)生作用,但強堿作用后,棉布強度會下降,耐酸性差,對無機酸極不穩(wěn)定,即使很稀的硫酸也會使其受到破壞,但有機酸作用微弱,幾乎不起破壞作用,吸濕性強,縮水率較大,約為4~10%,耐光性和耐熱性一般,在陽光與大氣中棉會緩慢地被氧化,使強力下降,長期高溫作用會使棉遭受破壞,但其可耐受125~150℃短暫高溫處理。棉纖維與合成纖維相比有著獨特的可再生優(yōu)勢,并且棉纖維表面有大量氫鍵以及不規(guī)則形態(tài),能夠與橡膠基體有很好的結(jié)合作用,棉纖維作為增強材料添加于橡膠基質(zhì)中可提高未硫化膠的生膠強度和挺性,降低擠出膨脹率等性能,大幅度提高硫化膠的模量、抗撕裂強度、耐壓縮強度等性能,適合在傳動帶壓縮膠、輸送帶覆蓋膠、輪胎、低壓膠管等膠料中應(yīng)用。美國孟山都公司在USP3697364專利中講到將水、膠乳、抗氧劑以及其它助劑與短纖維按比例混合后,攪拌形成均一的懸浮液,然后將短纖維過濾出來,干燥制得短纖維,改善了其在橡膠中的分散和粘合。該方法制備過程短纖維易團(tuán)結(jié),烘干后的短纖維不利于在橡膠中分散,并且此方法還會產(chǎn)生污水,增加生產(chǎn)成本和對環(huán)境產(chǎn)生污染。北京化工學(xué)院在ZL93117126.1專利中將短纖維、膠乳、填料、粘合劑、潤滑劑、表面活性劑、防老劑等處理劑體系直接在高速攪拌裝置中攪拌,得到表面均勻涂覆的粒狀處理物,然后干燥后得到預(yù)處理短纖維,該方法制備過程同樣是短纖維易于團(tuán)結(jié),并且在高速攪拌過程易出現(xiàn)部分膠乳破乳,包覆少量短纖維團(tuán),影響短纖維在橡膠基體中的分散性。黑龍江弘宇短纖維新材料股份有限公司在ZL201010174180.5專利中將棉纖維在堿性溶液中進(jìn)行洗滌,其次將棉纖維以及隔離填料、表面處理劑、隔離分散劑、水等配合物加入到反容器中接枝化學(xué)反應(yīng),然后烘干,最后在剪切機上機械剪切,制得高分散棉短纖維。此方法制備工藝繁瑣,并且會產(chǎn)生一定的污水,生產(chǎn)成本較高。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
:本發(fā)明的目的在于克服上述缺點,提供一種用于橡膠制品的高分散棉粉的制備方法,它采用淀粉改性RFL溶液的粘合劑浸漬涂覆棉紗線,經(jīng)過烘干后,再將棉紗線高溫下切斷得到高分散的棉粉,其工藝過程簡單,不產(chǎn)生廢水和廢氣有害物質(zhì),易于工業(yè)化生產(chǎn),得到的高分散棉粉能夠?qū)ο鹉z基體有很好的補強效果。本發(fā)明技術(shù)方案步驟如下:步驟一,制備粘合劑水溶液,該粘合劑水溶液由淀粉與間苯二酚-甲醛-膠乳(RFL溶液)混合溶液制備得到,淀粉質(zhì)量份數(shù)為1%-3%,RFL質(zhì)量份數(shù)為1%-5%,粘合劑水溶液濃度為2%-8%;步驟二,使用步驟一的配制的粘合劑水溶液浸漬涂覆棉紗線,經(jīng)過烘干后得到棉紗線表面粘合劑質(zhì)量份數(shù)為0.5%-3%;步驟三,棉紗線在溫度70℃-100℃機械剪切機中切斷,得到長度0.2-0.5毫米的高分散棉粉產(chǎn)品,在棉粉纖維的質(zhì)量份數(shù)中,棉纖維92%-98.5%,粘合劑(淀粉RFL)0.5%-3%,水分1%-5%。本發(fā)明主要依據(jù)棉纖維對淀粉漿有較強的吸附能力,淀粉能夠均勻的分散在RFL溶液中,并且也能夠在RFL分子鏈間形成隔離,在高溫下粘合劑(RFL)分子還能夠接枝到棉纖維表面,在棉纖維表面能夠形成一層粘合劑淀粉層,最終能使棉纖維在橡膠基質(zhì)中有優(yōu)異的分散性和粘合性,充分發(fā)揮其在橡膠復(fù)合材料中的作用,本發(fā)明選用適當(dāng)?shù)乃稚⑻幚眢w系,采用物理吸附隔離 化學(xué)接枝并存的方法,有效的克服了凝聚法和懸浮液法處理棉纖維時纖維團(tuán)結(jié)的問題或阻礙粘合或喪失水溶性處理助劑的缺點,使處理分散液均勻,良好的涂覆在棉纖維表面,根據(jù)棉纖維的毛細(xì)管效應(yīng)和吸附效應(yīng)的共同作用下,在棉纖維表面形成了對粘合劑淀粉的吸附,因此在棉纖維表面形成了均勻的粘合劑淀粉涂覆層,附有粘合劑的棉紗線經(jīng)過高溫下切斷,得到0.2-0.5毫米的超短棉纖維即高分散棉粉,高分散棉粉在橡膠基體材料中有很好的分散性和粘合性,本方法不使用有毒有害的有機溶液,對環(huán)境無污染,工藝方法簡單,操作簡便,棉粉對橡膠基體補強效果明顯。
具體實施方式:實施例1:
步驟一,制備粘合劑水溶液,該粘合劑水溶液由淀粉與間苯二酚-甲醛-膠乳(RFL溶液)混合溶液制備得到,淀粉質(zhì)量份數(shù)為1%,RFL質(zhì)量份數(shù)為1%,粘合劑水溶液濃度為2%;
步驟二,使用步驟一配制的粘合劑水溶液浸漬涂覆棉紗線,經(jīng)過烘干后得到棉紗線表面粘合劑質(zhì)量份數(shù)為0.5%;
步驟三,將棉紗線在溫度70℃-100℃機械剪切機中切斷,得到長度為0.2-0.5毫米的高分散棉粉產(chǎn)品,在棉粉纖維的質(zhì)量份數(shù)中,棉纖維98.5%,粘合劑(淀粉RFL)質(zhì)量份數(shù)為0.5%,水份為1%;
實施例2:
步驟一,制備粘合劑水溶液,該粘合劑水溶液由淀粉與間苯二酚-甲醛-膠乳(RFL溶液)混合溶液制備得到,淀粉質(zhì)量份數(shù)為2%,RFL質(zhì)量份數(shù)為3%,粘合劑水溶液濃度為5%;
步驟二,使用步驟一配制的粘合劑水溶液浸漬涂覆棉紗線,經(jīng)過烘干后得到棉紗線表面粘合劑質(zhì)量份數(shù)為1.5%;
步驟三,將棉紗線在溫度70℃-100℃機械剪切機中切斷,得到長度為0.2-0.5毫米的高分散棉粉產(chǎn)品,在棉粉纖維的質(zhì)量份數(shù)中,棉纖維95.5%,粘合劑(淀粉RFL)質(zhì)量份數(shù)為1.5%,水份為3%;
實施例3:
步驟一,制備粘合劑水溶液,該粘合劑水溶液由淀粉與間苯二酚-甲醛-膠乳(RFL溶液)混合溶液制備得到,淀粉質(zhì)量份數(shù)為3%,RFL質(zhì)量份數(shù)為5%,粘合劑水溶液濃度為8%;
步驟二,使用步驟一配制的粘合劑水溶液浸漬涂覆棉紗線,經(jīng)過烘干后得到棉紗線表面粘合劑質(zhì)量份數(shù)為3%;
步驟三,將棉紗線在溫度70℃-100℃機械剪切機中切斷,得到長度為0.2-0.5毫米的高分散棉粉產(chǎn)品,在棉粉纖維的質(zhì)量份數(shù)中,棉纖維92%,粘合劑(淀粉RFL)質(zhì)量份數(shù)為3%,水份為5%。
將上述3個實施例中得到的高分散棉粉分別加入到EPDM、NBR、CR生膠中制備復(fù)合材料,采用開煉機混煉工藝加工,加工性能良好,高分散棉粉在加工過程中進(jìn)料和分散速度較快,使用在2007年公開的專利“芳綸漿粕預(yù)處理方法”中“熱壓制膜法”分別觀察棉粉在EPDM、NBR、CR基材中的分散情況,壓制的薄膜中,棉粉沒有團(tuán)集點、分散效果較好。