[发明专利]一种环保高效的纤维表面处理浸胶液及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种环保高效的纤维表面处理浸胶液及其制备方法与应用。该方法包括：在搅拌下先加入水性环氧树脂、水性环氧固化剂、封闭异氰酸酯、去离子水，搅拌均匀后加入NaOH溶液调节PH，随后继续加入橡胶胶乳搅拌均匀，得到该浸胶液。该浸胶液是一种水性环氧树脂‑水性环氧固化剂‑封闭异氰酸酯胶乳浸胶液。本发明提供的浸胶液能够有效替代传统RFL体系中的有毒成分，对环境、人体健康危害小，浸胶液制备步骤简单、对设备要求低、无需熟化周期短。本发明浸胶液浸渍的纤维材料与橡胶具有良好的粘合性能，并且对纤维强度损失较小，可以在高温下使用。

技术领域

本发明属于橡胶纤维复合材料领域，具体涉及一种环保高效的纤维表面处理浸胶液及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，随着我国橡胶工业和纺织行业的迅速发展，橡胶纤维复合材料在我国的各个领域应用越来越广泛，比如在汽车和飞机的轮胎、橡胶传送带、高压和低压软管等，据统计，橡胶纤维复合材料国内年使用量已达400万吨。纤维橡胶复合材料主要是由橡胶基体材料和纤维骨架材料组成，综合了橡胶材料良好的弹性、热稳定性、耐绝缘性以及纤维的高强度和高模量，在受较大应力时，既能承受较大的形变又能抵抗应力产生的破坏。橡胶和纤维的界面粘合作用强弱是两者能否综合优异性能的关键，在橡胶纤维复合材料工业生产过程中，通常会对纤维进行表面浸胶处理，对纤维进行活化，传统的浸胶方式是间苯二酚-甲醛-苯酚(RFL)浸胶体系，间苯二酚和甲醛反应生成酚醛树脂，一方面酚醛树脂的极性基团可以与聚酯纤维的极性基团产生键合作用，另一方面还可与橡胶的活泼亚甲基继续反应，从而提高橡胶与纤维的粘合作用，可以显著的提高橡胶和纤维的界面粘合强度，但是有毒性的间苯二酚以及甲醛易于从胶料中挥发，产生白烟，污染环境，对人体身体健康和生产环境都有很大的危害，欧盟将从2019年可能正式开始在轮胎生产中禁止使用甲醛和间苯二酚。

人们可以通过改变RFL三组分、加入全新组分、改变浸胶步骤来优化浸胶方式。目前国内外通常采用二次浸渍或纤维活化再浸渍的方法对纤维进行表面处理。有人用先用苯酚、聚异氰酸酯、环氧化合物和渗透剂等在涤纶表面形成涂层，再用RFL体系进行浸渍；也有人通过对纤维进行碱处理、胺处理、等离子体接枝处理活化纤维表面再进行RFL浸渍，但是目前的工业应用中，以RFL为主体的浸渍体系都具有较大的毒性，例如安徽大学的王明明对聚酯纤维进行碱处理，赋予了聚酯纤维更多的活性，可以提高其粘合性能，但对纤维的拉伸强度和模量影响较大；青岛天邦线业公司采用异氰酸酯和环氧树脂等对纤维进行预活化后，再用RFL浸渍体系进行二浴处理，此方法可以大幅度提高三元乙丙橡胶与纤维之间的粘合力，但是使用较多的间苯二酚和甲醛溶液在生产中还是会给环境和人体带来很大危害。因此近年来国内外都着重开发出新型环保有效的浸胶体系，寻求新的浸胶体系提高纤维与橡胶基体的粘合性能十分必要。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种环保高效的纤维表面处理浸胶液及其制备方法与应用。

本发明提供的制备方法，可以高效环保的提高纤维和橡胶之间的界面粘合作用，本发明的浸胶液主要成分是水性环氧树脂和水性环氧固化剂，封闭的二异氰酸酯以及胶乳，都是不含溶剂的，可以避免传统技术对环境、人体造成污染和伤害，同时水性体系可以用水任意比例稀释，封闭的异氰酸酯给予了体系一定的柔性，体系能明显改善纤维和橡胶之间的界面粘合强度，简单快捷、能耗低、适合规模化生产。

本发明提供的环保高效的纤维表面处理浸胶液是一种环保高效的水性环氧树脂-水性环氧固化剂-封闭异氰酸酯胶乳浸胶液。并利用该浸胶液来提高橡胶与纤维之间的界面粘合效果。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的环保高效的纤维表面处理浸胶液的制备方法，包括如下步骤：

(1)在反应容器中将水性环氧树脂、水性环氧固化剂、封闭型异氰酸酯及去离子水混合均匀，得到乳液；

(2)调节步骤(1)所述乳液的pH为碱性，加入胶乳，搅拌均匀，得到所述环保高效的纤维表面处理浸胶液。