[發明專利]提高玻璃短纖維/橡膠復合材料界面粘結性能的方法

在審

• 申請號: 201710128591.4
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106832415A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 朱新軍
• 申請（專利權）人: 黑龍江弘宇短纖維新材料股份有限公司
• 主分類號: C08K9/06
• 分類號: C08K9/06;C08K9/08;C08K7/14;C08L23/16;C08L11/00;C08L9/06
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司11530
• 代理人: 趙永強

技術領域

本發明屬于玻璃纖維制備技術領域，涉及一種提高玻璃短纖維/橡膠復合材料界面粘結性能的方法。

背景技術

玻璃纖維其主要成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等，根據玻璃中堿含量的多少，可分為無堿玻璃纖維(氧化鈉0％～2％，屬鋁硼硅酸鹽玻璃)、中堿玻璃纖維(氧化鈉8％～12％,屬含硼或不含硼的鈉鈣硅酸鹽玻璃)和高堿玻璃纖維(氧化鈉13％以上，屬鈉鈣硅酸鹽玻璃)。玻璃纖維比有機纖維耐溫高，不燃，抗腐，隔熱、隔音性好，抗拉強度高，電絕緣性好。但性脆，耐磨性較差。用來增強塑料或增強橡膠，耐熱性好，溫度達300℃時對強度沒影響。作為補強材料玻璃纖維具有以下之特點，這些特點使玻璃纖維使用遠較其他種類纖維來得廣泛，發展速度亦遙遙領先，其特性列舉如下：(1)拉伸強度高，伸長小(3％)。(2)彈性系數高，剛性佳。(3)彈性限度內伸長量大且拉伸強度高，故吸收沖擊能量大。(4)為無機纖維，具不燃性，耐化學性佳。(5)尺度安定性，耐熱性均佳。(6)加工性佳。

但是現有的玻璃纖維與橡膠復合材料在制備的過程中，二者界面粘結性較弱，不能很好的結合，影響工業化生產及產品的性能。

發明內容

為實現上述目的，本發明提供一種橡膠制品用預處理玻璃短纖維的制備方法，解決玻璃短纖維與橡膠基體的界面粘結性較弱，改善玻璃纖維的韌性，以及玻璃短纖維表面改性處理工業化生產的問題。

本發明所采用的技術方案是，提高玻璃短纖維/橡膠復合材料界面粘結性能的方法，具體按照以下步驟進行：

步驟1，將玻璃纖維經過硅烷偶聯劑表面改性處理；

步驟2，將改性的玻璃纖維經過浸漬工藝涂上一層間苯二酚-甲醛-膠乳樹脂溶液，在225℃-235℃烘干；

步驟3，將纖維切斷成1-12mm的短纖維，即得。

進一步的，所述步驟1中，硅烷偶聯劑的質量濃度為4％-5％。

進一步的，所述步驟1中，硅烷偶聯劑為，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一種。

進一步的，所述步驟1中，玻璃纖維的線密度為5000-6000dtex。

進一步的，所述步驟1中，玻璃纖維為無堿玻璃纖維。

進一步的，所述步驟2中，間苯二酚-甲醛-膠乳樹脂溶液的質量濃度為12％-14％。

本發明的有益效果是首先采用硅烷偶聯劑對玻璃纖維表面進行處理，然后再經過浸膠表面涂層處理，形成玻璃纖維和橡膠基體兩相過渡層，改善界面相容性，從而改善了玻璃纖維的脆性及與橡膠的結合強度，提高了玻璃短纖維的增強效果和橡膠復合材料的各項性能。本發明具有操作簡便、工藝穩定、無污染等優點，設備容易采購，可以連續工業化生產。通過本方法制備的預處理玻璃短纖維產品在EPDM、CR、SBR、NBR、NR等橡膠基體中有很好的分散和粘合性。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

提高玻璃短纖維/橡膠復合材料界面粘結性能的方法，具體按照以下步驟進行：

步驟1，將線密度5000-6000dtex的玻璃纖維經過質量濃度為4％-5％的硅烷偶聯劑表面改性處理；

其中玻璃纖維為無堿玻璃纖維。

改性目的是一方面是增加纖維表面粗糙度，也就是增加了纖維的表面積，提高了粘合劑對玻璃纖維的浸潤性，改善玻璃纖維表面與粘合劑的物理結合力；二是改善玻璃纖維表面部分分子間的能量平衡關系，激發部分基團的活性，與粘合劑發生化學鍵的結合。

步驟2，將改性的玻璃纖維經過浸漬工藝涂上一層RFL粘結層，在225℃-235℃烘干；RFL粘結層是間苯二酚-甲醛-膠乳樹脂溶液；間苯二酚-甲醛-膠乳樹脂溶液的質量濃度為12％-14％。

經過改性后涂粘接層提高了玻璃纖維與粘接層的結合強度，

步驟3，將纖維切斷成1-12mm的短纖維，即得到用于橡膠制品的預處理玻璃短纖維，橡膠制品例如有傳動帶、減震墊、膠管、輪胎、履帶等等。玻璃短纖維在橡膠基質中有很好的分散和補強性。

其中硅烷偶聯劑為，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一種。

實施例1