[發明專利]一種聚酰亞胺纖維增強橡膠復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811490851.3
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109503960B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 藺道雷;韓恩林;胡云靜;牛鴻慶;武德珍
• 申請（專利權）人: 江蘇先諾新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L23/16
• 分類號: C08L23/16;C08L79/08
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

本發明涉及一種聚酰亞胺纖維增強橡膠復合材料及其制備方法，主要包括以下步驟：首先將聚酰亞胺短切纖維浸泡在分散劑中，用標準纖維解離器處理，得到均勻分散成單絲的聚酰亞胺纖維漿料；利用紙業成型器將分散好的聚酰亞胺纖維漿料抄制成聚酰亞胺短切纖維原紙；將橡膠基體在開煉機上薄通得到較薄的橡膠片；最后，將聚酰亞胺原紙和橡膠片彼此間隔的疊加，在平板硫化儀上熱壓成型即得到聚酰亞胺纖維增強橡膠復合材料。本發明解決了聚酰亞胺纖維在橡膠基體中分散性差的問題，制備的復合材料具有優異的力學性能。

技術領域

本發明涉及一種聚酰亞胺纖維增強橡膠復合材料及其制備方法，屬于高分子材料領域。

背景技術

聚酰亞胺纖維是一種新型的高性能特種纖維，其主鏈中含有酰亞胺基團和苯環，具有較好的熱穩定性能，分解溫度可達600℃以上，同時具有絕佳的電絕緣性、自熄性和優異的力學性能，抗張強度可以和玻璃纖維、芳綸甚至碳纖維相媲美。采用聚酰亞胺纖維增強的橡膠復合材料，具有良好的耐燒蝕性和優異的力學性能，可廣泛應用于航空航天領域。

由于聚酰亞胺纖維在橡膠中的分散性較差，現有技術中聚酰亞胺纖維在橡膠中的填充量一般不超過10％。發明專利CN 104231348 A公開了一種高阻尼聚酰亞胺纖維增強復合材料的制備方法，聚酰亞胺纖維填充量為5％時，材料的阻尼損耗因子達到0.05以上，阻尼比達到16％以上；發明專利CN 107573601 A公開了一種聚酰亞胺纖維填充的抗燒蝕三元乙丙絕熱材料，聚酰亞胺纖維填充量為7％時，其氧乙炔線燒蝕率為0.08㎜/s。由此可見，聚酰亞胺纖維能顯著改善材料的綜合性能，難點是在橡膠中的分散性較差，現有制備方法很難得到性能更為優異的高填充聚酰亞胺纖維增強橡膠復合材料。

CN101469759A公開了一種纖維增強橡膠隔振器的制備方法，是由橡膠層和加勁層在厚度方向上相互交錯疊合并經硫化粘接而成一體構成，所述的加勁層或是由纖維增強材料構成的纖維層，或是由上、下表面的橡膠層以及位于中間的纖維增強材料進行共硫化后形成的纖維增強橡膠層，所述構成纖維層或纖維增強橡膠層的纖維增強材料是在與橡膠硫化或與橡膠復合前經過RFL(間苯二酚甲醛)樹脂表面處理后的纖維材料。所用的纖維為玻纖，碳纖維，芳綸纖維，玄武巖纖維或聚酯纖維。缺點在于引入了RFL樹脂，即間苯二酚、甲醛、丁苯吡膠乳和水在堿的催化作用下加速反應生成的合成樹脂，成本增加明顯，且VOC含量增加，不環保。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中聚酰亞胺纖維在橡膠中填充量較低的難題，提供一種具有良好力學性能的高填充聚酰亞胺纖維增強橡膠復合材料及其制備方法。其是通過先將聚酰亞胺(PI)纖維解纖后用分散劑分散成單絲的PI短切纖維漿料，然后抄制成PI短切纖維原紙；將基體橡膠薄通成盡可能薄的橡膠片(um級或mm級)；然后將PI短切纖維原紙和橡膠片裁成模具大小，彼此間隔的疊加，用平板硫化儀熱壓成型即得到聚酰亞胺纖維增強橡膠復合材料；聚酰亞胺纖維在橡膠中的填充量不低于10％。優選地，聚酰亞胺纖維在橡膠中的填充量不低于30％。

為實現上述目的，本發明涉及的一種聚酰亞胺纖維增強橡膠復合材料的制備方法，其制備方法如下：

(1)將一定量的聚酰亞胺短切纖維置于標準纖維解離器中，加入一定量的分散劑，以2000-3000r/min的轉速處理約10-100min，得到均勻分散成單絲的聚酰亞胺短切纖維漿料；

(2)利用紙業成型器將分散好的聚酰亞胺短切纖維漿料抄制成聚酰亞胺短切纖維原紙，加熱條件下烘干；優選加熱溫度為70-90℃，更為優選80℃；

(3)將基體橡膠在開煉機上用最小輥距薄通，得到盡可能薄的橡膠片；

(4)將聚酰亞胺短切纖維原紙和橡膠片裁成模具大小，彼此間隔的疊加，用平板硫化儀熱壓成型即得到聚酰亞胺纖維增強橡膠復合材料。

其中，所述聚酰亞胺短切纖維直徑為5-15μm，長度為3-10㎜；