预分散芳纶浆粕母胶粒、预分散三氧化二锑母胶粒的制备及其在橡胶中的应用研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:divide2058
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对位芳纶浆粕(PAP)是一种物理、化学性能优异的短纤维,通常是由对位芳纶纤维短纤维(PAF)原纤化得到。它可以作为模量改性材料应用于橡胶中,在输送带、传动带、轮胎等中有广阔的应用前景。PAP由主干纤维和微细纤维组成,微细纤维附着在主干纤维表面。PAP的比表面积巨大,纤维的长度和直径呈一定分布。特殊的物理结构导致了PAP间相互缠结、静电吸附现象严重,在橡胶基质中难以分散均匀;此外,其分子链中酰胺键两侧苯环位阻作用高,分子间氢键作用强烈,结晶度高,导致PAP的表面化学活性比较低。因此,需要对PAP进行预分散处理和界面改性才能充分发挥其增强橡胶的作用。本文通过“干混法”制备了预分散芳纶浆粕母胶粒(PAPM),探究母胶粒的制备工艺,并将其应用到输送带中;通过“乳液絮凝法”制备了芳纶浆粕-橡胶复合材料,研究PAP增强橡胶的机理。首先,对比分析了PAP与PAF的物理形貌及化学元素等的区别。针对PAP特殊的物理结构,初步优化了传统“干混法”制备PAPM的配方(PAP、载体、隔离体系、分散体系、润滑体系等),摒弃固体颗粒等作为隔离体系;再进一步优化,重新选择了载体聚合物、润滑体系、分散体系等组分,并调整工艺成功制备了PAPM母胶粒。研究了PAP在母胶中的分散状态、PAPM的加工性能、流变特性。根据聚合物复合材料的模量匹配性原理,将制备的PAPM应用到耐高温输送带芯层胶,研究芯层胶与帆布骨架材料老化前后剥离粘合强度变化规律;应用到耐烧蚀输送带覆盖胶中,探究PAP对覆盖胶耐烧蚀性能的影响。采用“乳液絮凝法”制备芳纶浆粕-橡胶复合材料,并研究PAP增强橡胶的机理。PAP有较好的吸水性,在水中能够悬浮。实验以粘土作为隔离剂、以丁苯吡胶乳和硅烷偶联剂作为界面改性剂,成功制备了PAP分散均匀且与橡胶界面良好的复合材料。研究了PAP在橡胶基体中的分散效果,用界面滑动因子考察了橡胶与PAP的界面粘合作用。三氧化二锑(Sb2O3)为白色粉体,广泛应用于阻燃材料中。它是一种无机协效阻燃剂,尤其是与卤系阻燃剂复配会大幅提高材料阻燃性能。但是Sb203颗粒较小,在应用于橡胶时容易产生团聚现象,且与橡胶基体的界面结合作用较弱,这会导致阻燃剂的阻燃效率下降,同时会降低复合材料的力学性能。为了解决上述问题,本文对Sb203进行了界面改性,并成功制备了预处理三氧化二锑母胶粒(PSM)。用硅烷偶联剂Si69成功改性了Sb203粉末,通过活化指数、接触角、EDS等手段,确定最佳改性条件(Si69用量、改性时间、改性温度)。探索PSM的制备工艺,表征了Sb203颗粒在母胶中的分散性和填料网络结构强弱。将PSM用于橡胶基质中,研究了复合材料的力学性能、阻燃性能等。
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