[发明专利]芳纶1414浆粕改性方法及其增强甲基乙烯基硅橡胶复合材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种芳纶1414浆粕的改性方法及其产品及该产品的制备方法。

背景技术

甲基乙烯基硅橡胶是以聚硅氧烷为主链的弹性体，由于其自身卓越的耐高温性能、优良的电绝缘性、特殊的表面性能和生理惰性，可以广泛地运用于密封圈、油密封，各种管道、密封剂和粘合剂等等。但由于其机械强度较低、自身惰性导致的粘结性能较差，在密封材料的应用领域仍存在一定的局限性。如今以具有高强度、高模量的芳纶纤维为主体材料与润滑性好的特种材料进行复合制成密封材料已成为主流。这种密封产品具有优异的润滑性、耐磨性，在固液相混合的液体密封装置上，可显示其突出特点，受到极大关注。

芳纶纤维表面光滑，缺少化学活性基团，表面浸润性也较差，这些特点使得其复合材料界面粘结较弱。芳纶浆粕表面氨基含量远高于长纤维，使其具有更好的表面活性，在水介质中也具有更好的分散效果，高强度、高模量的特性更使其在实际混炼中不会因为剪切而发生断裂从而影响纤维本身的性能。因此，可以用LiCl极性溶剂制备芳纶1414浆粕纤维溶液，并使用戊二醛进行交联接枝，在纤维表面进一步形成网状微纤结构，可以大大促进与硅橡胶的粘结效果。

发明内容

本发明的目的是，提供一种芳纶1414浆粕改性方法及其增强甲基乙烯基硅橡胶及制备方法，经过该方法改性的芳纶浆粕能够提高界面粘结强度，并且在此基础上制备出分散性良好的芳纶1414浆粕增强硅橡胶复合材料，具有极大的应用价值。

本发明的目的是这样实现的，将DMAC和LiCl以9∶1的比例配置溶剂，将绝对干燥的芳纶浆粕纤维放入溶剂中并加热到100℃，高温下机械搅拌5小时。在所得淡黄色溶液中加入浓度50％的磷酸和1～2％戊二醛，在高温下混合搅拌3小时至颜色变成褐色絮状物后，使用真空抽滤装置抽滤并置于105℃烘箱中干燥，烘干后即完成了对芳纶1414浆粕纤维的改性。

在使用DMAC/LiCl溶液浸渍芳纶浆粕前，要先在常温下将芳纶浆粕纤维经过丙酮抽提4小时预处理，再放入蒸馏水中清洗，然后在105℃下用烘箱烘1小时使其表面干燥，除去表面附着的有机涂层。

高温机械搅拌所用装置为一种实验室用高压控温搅拌小型反应釜，包括反应釜本体，所述反应釜本体包括反应釜釜体、带变频调速器的电机、进料口、气压计和可调限压阀、防爆视镜灯、法兰视镜、搅拌轴、底座、加热装置、温控装置和底座。

使用的真空抽滤装置包含抽滤泵、过滤杯、集液瓶、连结软管、微孔滤膜等等，利用真空负压为推动力实现固液分离。

改性芳纶1414浆粕与硅橡胶复合材料，按重量分数计算，包括100份硅橡胶胶料、0.3份硫化剂、0.3份内脱模剂、0.3份硬脂酸锌、5份氨基硅烷。所述的硅橡胶胶料按照重量分数计算，包括100份甲基乙烯基硅橡胶生胶、3份二苯基硅二醇、30份白炭黑、5～9份改性后芳纶1414浆粕。

改性芳纶1414浆粕与硅橡胶复合材料的制备方法，按上述的重量分数称取硅橡胶胶料、硫化剂、内脱模剂、硬脂酸锌、氨基硅烷等，将硅橡胶生胶置于120℃密炼机上混炼10分钟，添加二苯基硅二醇、二羟基聚二甲基硅氧烷、白炭黑，将改性后的芳纶1414浆粕加入其中，在80℃的双辊开炼机上混炼均匀，薄通5次出片得到混炼胶。混炼胶在平板硫化机上硫化，硫化条件为150℃/15MPa×15min，制备获得改性芳纶1414浆粕增强甲基乙烯基硅橡胶复合材料。

本发明的原理如下：

利用低毒低盐的DMAc-LiCl体系作为反应场所，更适合溶解芳纶1414浆粕纤维。对位芳纶浆粕纤维可以溶解于DMAC、DMF等少数非质子性溶剂，尤其在溶剂中加入盐后溶解能力更强。DMAc与LiCl形成(DMAcLi)+大阳离子，使Cl-带有更多负电荷，更容易与芳纶浆粕上酰胺基氢键结合形成环状络合物破坏芳纶结晶区网格，最终使芳纶大分子链分离溶解。

加入1～2％浓度戊二醛后可以令芳纶1414浆粕纤维表面部分水解及适度地与戊二醛缩合，反应过程如下图所示，大量毛绒状的微细纤维呈条状与纤维主体分离，磷酸的加入会促进对芳纶纤维的改性，磷酸溶液处理的芳纶纤维表面会存在一定量的极性官能团，使得对位芳纶纤维形态结构变化明显。最终接枝聚合后的芳纶分子形成了复杂的网状微结构，交联密度大，在跟硅橡胶结合的过程中纤维表面与复合物基体间形成了强粘合力的界面层。

附图说明

图1为本发明实施例的制作方法的流程示意图；