一種短纖維填充橡膠母料及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于橡膠材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】。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。本發(fā)明涉及的短纖維填充橡膠母料，質(zhì)量組成包括反式聚異戊二烯粉末橡膠100份，短纖維5～50份，石油系芳烴油5～15份，增粘劑0～2份，在合成橡膠充油過程中進行，將短纖維及芳烴油加入粉末橡膠中；常溫～50℃攪拌5～10min；在80℃～150℃條件下雙螺桿擠出工藝造型。該短纖維填充橡膠母料，能夠保持橡膠的拉伸強度、伸長率及粘接強度，并改善滯后、彈性。制備工藝簡單，適合批量生產(chǎn)，適用于要求低伸長下高強度、低滯后、高彈性、耐熱、抗疲勞的純膠制品及橡膠-金屬復(fù)合制品。
【專利說明】一種短纖維填充橡膠母料及制備方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明屬于橡膠材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及母料加工技術(shù)，特別涉及纖維填充橡膠 母料加工技術(shù)。 【背景技術(shù)】
[0002] 通過短纖維填充補強橡膠可提高小變形下強度及耐磨、耐切割、耐疲勞、抗蠕變性 能是眾所周知的。但在短纖維增強橡膠復(fù)合材料制備中，直接添加短纖維，纖維容易集束， 在橡膠中難以均勻分散，而且與高分子聚合物表面粘合差，導(dǎo)致拉伸強度、伸長率及粘接強 度下降，不僅不能充分發(fā)揮纖維耐高溫、抗蠕變的作用，而且直接影響到橡膠-金屬復(fù)合制 品的粘接性能。部分專利介紹了通過短纖維母料的技術(shù)途徑來實現(xiàn)短纖維在橡膠基體中的 均勻分散及與高分子界面的良好粘合。
[0003] CN1914258A介紹了一種通過攪拌和混合平均直徑小于0. 5um的短纖維水分散體 和橡膠膠乳，制備橡膠短纖維母料，以及使用該母料的充氣輪胎，該方法可以實現(xiàn)短纖維在 橡膠聚合物中的均勻分散，使得應(yīng)用該母料的輪胎具有優(yōu)異抗疲勞性。
[0004] CN102167869A介紹了通過高速攪拌大量微細(xì)活性輕質(zhì)碳酸鈣、偶聯(lián)劑及芳綸漿 柏，然后加入三元乙丙橡膠強制喂料擠出造粒制備預(yù)分散芳綸漿柏母料的方法，該方法可 實現(xiàn)芳綸漿柏在橡膠中的均勻分散，使得應(yīng)用該母料的橡膠具有優(yōu)異的耐高溫老化性能， 但由于分散填料碳酸鈣的不可通用性，使該母料在橡膠中的應(yīng)用存在較大局限性。
[0005] 針對直徑大于0. 5um的短纖維補強橡膠復(fù)合材料，雖然短纖維在橡膠基體中較易 分散，但由于其表面惰性，與橡膠分子界面結(jié)合差，拉伸強度、伸長率等物理性能及粘接、疲 勞性能降低。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種橡膠包覆短纖維母料的制備方法。
[0007] 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，通過高速攪拌粉末橡膠、短纖維及填充油，實現(xiàn)短纖維在橡 膠中的良好分散；通過具有熱塑性特點的反式聚異戊二烯及增粘劑對短纖維的熔融包覆作 用，改善橡膠與短纖維的界面粘合性；采用擠出工藝制備短纖維填充橡膠母料。
[0008] 本發(fā)明涉及的短纖維填充橡膠母料，原料的質(zhì)量組成為：
[0009] 反式聚異戊二烯粉末橡膠 100份 短纖維 5?50份 石油系芳烴油 5?15份 增粘劑 0?2份
[〇〇1〇] 其中：反式聚異戊二烯粉末橡膠的門尼粘度此1(|°'+4介于60?145之間；短纖維 為碳纖維或芳綸纖維；增粘劑為丙烯酸酯和/或丙烯酸鋅。
[0011] 本發(fā)明涉及的短纖維填充橡膠母料，所述短纖維直徑不小于〇. 5um。
[0012] 本發(fā)明涉及的短纖維母料，所述反式聚異戊二烯粉末橡膠的門尼粘度此1(1°' +4介 于60?120之間。
[0013] 本發(fā)明涉及的短纖維填充橡膠母料，碳纖維用量介于30?50份之間。
[0014] 本發(fā)明涉及的短纖維填充橡膠母料，芳綸纖維用量介于5?10份之間。
[0015] 本發(fā)明涉及的短纖維填充橡膠母料制備方法，在合成橡膠充油工藝過程中進行， 包括配料、混合及造型過程：
[0016] 1)配料：將短纖維及芳烴油加入粉末橡膠中；
[0017] 2)混合：常溫?50°C攪拌5?lOmin混合均勻；
[0018] 3)造型：采用雙螺桿擠出工藝在80°C?150°C條件下造型。
[〇〇19] 本發(fā)明涉及的短纖維填充橡膠母料，與直接添加短纖維相比，能夠保持橡膠的拉 伸強度、伸長率及粘接強度，并改善滯后、彈性。該短纖維母料制備工藝簡單，適合批量生 產(chǎn)，適用于要求低伸長下高強度、低滯后、高彈性、耐熱、抗疲勞的純膠制品及橡膠-金屬復(fù) 合制品。 【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合實施例對
【發(fā)明內(nèi)容】
作進一步說明，但不作為對本發(fā)明的限制。實施例中 除非另有說明外，份數(shù)以重量份計。
[0021] 實施例一
[0022] 短纖維母料的制備方法：將100份反式聚異戊二烯粉料（ML1(lcre3+4145)、50份直徑 7um、長度5mm的碳纖維、10份FXTY-FRD芳烴油及1份丙烯酸酯與1份丙烯酸鋅加入高速攪 拌設(shè)備中，于60r/min下攪拌lOmin混合均勻后23°C?30°C出料，將混合均勻的粉料加入 雙螺桿擠出機，控制80°C?100°C擠出短纖維母料片材。
[0023] 應(yīng)用該短纖維母料的混煉膠組合物：天然橡膠：80份；32. 4份上述反式聚異戊二 烯短纖維母料；硬酯酸：2份；氧化鋅：5份；古馬隆樹脂：3份；N220炭黑：45份；Grl75沉 淀法白炭黑：1〇份；防老劑4010NA :1份；防老劑RD :1份；硫磺：2. 5份；2-巰基苯并噻唑： 0. 2份；N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺：0. 8份；雙（3-三烷氧基甲硅烷基丙基）四硫化 物：〇. 5份。
[0024] 混煉膠制備方法：首先在密煉機中按照常規(guī)工藝混煉天然橡膠、硬酯酸、氧化鋅、 古馬隆樹脂、N220炭黑、防老劑4010NA與RD，得到炭黑填充母料；然后將含炭黑的母料與含 有短纖維母料按照上述配方比例在開煉機（輥溫大于60°C)上混煉包輥后，加入硫磺、促進 劑等硫化體系，吃料完畢薄通下片制得混煉膠。在150°C條件下硫化30分鐘制備試樣，硫化 膠性能見表1，與對比例1直接添加短碳纖維比較，拉伸強度、伸長率及粘接強度得到改善， 而且具有較好的彈性與滯后。
[0025] 對比例一
[0026] 直接應(yīng)用短碳纖維制備混煉膠，材料比例同實施例1，首先在密煉機中按照常規(guī)工 藝混煉天然橡膠、反式聚異戊二烯、碳纖維、硬酯酸、氧化鋅、古馬隆樹脂、N220炭黑、沉淀法 白炭黑及防老劑4010NA與RD，得到含有炭黑、白炭黑及碳纖維填充的母料；然后將母料按 照上述配方比例在開煉機（輥溫大于等于60°C)上混煉包輥后，加入硫磺、促進劑等硫化體 系，吃料完畢后薄通下片
[0027] 表 1
[0028]
【權(quán)利要求】
1. 一種短纖維填充橡膠母料，原料的質(zhì)量組成為： 反式聚異戊二烯粉末橡膠 100份 短纖維 5?50份 石油系芳烴油 5?15份 增粘劑 0?2份 其中：反式聚異戊二烯粉末橡膠的門尼粘度ML1(lcre3+4介于60?145之間；短纖維為碳 纖維或芳綸纖維；增粘劑為丙烯酸酯和/或丙烯酸鋅。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的短纖維填充橡膠母料，所述短纖維直徑不小于0. 5um。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的短纖維填充橡膠母料，所述反式聚異戊二烯粉末橡膠的門尼 粘度ML1Q(rc3+4介于60?120之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的短纖維填充橡膠母料，碳纖維用量介于30?50份之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的短纖維填充橡膠母料，芳綸纖維用量介于5?10份之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1?5任一所述的短纖維填充橡膠母料制備方法，在合成橡膠充油工 藝過程中進行，包括配料、混合及造型過程： 1) 配料：將短纖維及芳烴油加入粉末橡膠中； 2) 混合：常溫?50°C攪拌5?lOmin混合均勻； 3) 造型：采用雙螺桿擠出工藝在80°C?150°C條件下造型。
【文檔編號】C08K5/098GK104098804SQ201410298722
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】杜華太, 謝富霞, 杜明欣, 景玉龍, 張春梅, 張志剛, 崔俞, 龐明磊 申請人:中國兵器工業(yè)集團第五三研究所