[發明專利]一種碳纖維基抗穿刺橡膠復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710481210.0
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107189122B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 趙雄燕;蓋軍旗;張仕飚;王鑫;賈建平;霍月霞
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08L9/02;C08L9/06;C08L9/00;C08K13/04;C08K7/06;C08K3/06;C08K5/09;C08K3/04;C08K3/22;C08K5/13;C08K5/40;C08K5/39;C08K5/1
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 林艷艷

本發明公開了一種碳纖維基抗穿刺橡膠復合材料及其制備方法，涉及橡膠/碳纖維復合材料技術領域。包括下述重量份原料：橡膠100，2,2'?二烯丙基雙酚A 5～10，液體丁腈橡膠8～15，短切碳纖維0.5～2.0，硫化活性劑3～5，表面活性劑0.5～2.0，交聯劑0.5～2.5，硫化促進劑0.5～3.5，防老劑0.5～3.0，補強劑15～30。制備方法：短切碳纖維在110～140℃分散于2,2'?二烯丙基雙酚A和液體丁腈橡膠中，形成橡膠化碳纖維，再與橡膠經混煉、硫化交聯后得產品。橡膠由天然橡膠和合成橡膠組成，合成橡膠為丁腈橡膠和丁苯橡膠，或者為丁腈橡膠和順丁橡膠，或者為丁腈橡膠、丁苯橡膠和順丁橡膠。該復合材料性能穩定，制備工藝簡單，效率高，成本低，碳纖維在橡膠中分散效果好。

技術領域

本發明涉及橡膠/碳纖維復合材料技術領域，尤其是一種碳纖維基抗穿刺橡膠復合材料及其制備方法。

背景技術

短纖維增強橡膠復合材料(SFRC)是將短纖維分散在橡膠基質中，使之與橡膠復合制成類似聚合物共混體的增強性復合材料。SFRC既具有橡膠的彈性，同時又保持了纖維的強度和剛度，用其制造的制品具有高強度、高模量、耐撕裂、抗溶脹等優良性能，既可沿用傳統橡膠工藝加工，又能通過控制短纖維在制品中的取向實現對制品性能的設計。這種材料能夠將橡膠的柔性和短纖維的剛性很好地結合在一起，從而賦予材料以高模量、高抗刺扎性、高撕裂強度以及低伸長下的高應力和各向異性等特點。

目前碳纖維以其高模量、高強度、低密度、低熱膨脹系數，尺寸穩定性高的特點，引起國內外的廣泛關注。成為該領域的熱點。開展短切碳纖維與橡膠復合材料的研究工作，對于提高我國橡膠工業的整體水平具有重要意義。然而，在實際生產加工過程中，碳纖維很難均勻分散到橡膠基體中，且由于自聚集的原因，使橡膠與碳纖維之間的界面結合力很低，極易相分離，從而使復合材料的性能大打折扣，遠遠達不到所期待的性能指標。

為了克服此難題，各國科學工作者采用多種途徑對碳纖維表面進行化學修飾與改性，如電化學氧化、偶聯劑涂層、溶膠-凝膠改性、化學接枝改性等。但上述方法均存在效率低、成本高、大規模工業化難度大等問題，且一些方法由于使用大量溶劑，也存在著溶劑回收及環境污染等問題。因此，開發綠色環保的碳纖維基抗穿刺橡膠復合材料的制備新方法已成為特種工程橡膠復合材料領域急待解決的難題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種碳纖維基抗穿刺橡膠復合材料及其制備方法，該復合材料產品性能穩定，該制備工藝簡單，易于實施，效率高，成本低，碳纖維在橡膠中分散效果好，生產過程無污染。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種碳纖維基抗穿刺橡膠復合材料，包括下述重量份的原料：橡膠100份，2,2'-二烯丙基雙酚A 5～10份，液體丁腈橡膠8～15份，短切碳纖維0.5～2.0份，硫化活性劑3～5份，表面活性劑0.5～2.0份，交聯劑0.5～2.5份，硫化促進劑0.5～3.5份，防老劑0.5～3.0份，補強劑15～30份；橡膠由天然橡膠和合成橡膠組成，其中，合成橡膠為丁腈橡膠和丁苯橡膠的混合物，或者，合成橡膠為丁腈橡膠和順丁橡膠的混合物，或者，合成橡膠為丁腈橡膠、丁苯橡膠和順丁橡膠的混合物。

2,2'-二烯丙基雙酚A的結構式如下：

優選的，液體丁腈橡膠的數均分子量為3000～3500。

優選的，短切碳纖維長度為2～10mm。

優選的，硫化活性劑為氧化鋅，表面活性劑為硬脂酸，交聯劑為硫磺，補強劑為炭黑。

優選的，硫化促進劑為二甲基二硫代氨基甲酸鋅、N-環已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺、二硫化四甲基秋蘭姆、二乙基二硫代氨基甲酸鋅、4,4'-二硫代二嗎啉、二硫化二苯并噻唑、六硫化雙五甲撐秋蘭姆、四硫化雙五甲撐秋蘭姆中的任意一種或幾種。