[发明专利]一种芳纶浆粕复合母粒的制备方法

说明书

本发明涉及一种芳纶浆粕复合母粒的制备方法。通过原位聚合生成的无机填料对芳纶浆粕进行充分隔离，再利用偶联剂对隔离后的浆粕进一步修饰，干燥和高速蓬松化后与热塑性粒子或粉体挤出造粒，制备相应的芳纶浆粕复合母粒。该方法能够使芳纶浆粕的微原纤维充分伸展开，而且原位生成的粒子对微纤起到更好的隔离作用，偶联剂改性之后能进一步提高浆粕与基体的结合作用。与直接用无机粉体对芳纶浆粕进行隔离相比，该方法的隔离效果更明显，基体材料的各项性能也获得了提高。

技术领域

本发明属于高性能高分子结构材料制造技术领域，具体涉及一种芳纶浆粕复合母粒的制备方法。

背景技术

芳纶浆粕作为芳纶纤维的一种差别化产品，除了具有芳纶纤维本身的高强度、高模量、耐磨和耐热等优秀性能外，还具有一些特殊的结构优势：主干纤维上含有丰富的微原纤维，使得浆粕具有极大的比表面积，而且形成的三维网状结构与基体材料有很好的齿合效果。然而，在实际使用过程中，芳纶浆粕极性强、静电倾向大使得浆粕的微原纤维之间更容易发生缠结，并且吸附在主干纤维上，使其难以分散在基体材料中。如果直接将其与热塑性基体熔融共混，容易分散不均匀，从而导致制品缺陷。因此，需要对芳纶浆粕进行预分散处理。

最早对芳纶浆粕进行预处理的是美国的杜邦公司，其通过将芳纶浆粕与补强填料(炭黑或者白炭黑)在高速搅拌机中混合均匀，然后加入到含有弹性体的有机溶剂中，搅拌均匀后蒸发溶剂获得粒状的芳纶浆粕母粒。该方法虽然能够在一定程度上提高浆粕的分散性，但是制备工艺中用到了具有毒性的化学试剂甲苯，给生产安全和环境带来不利影响。作为上述技术的改进，杜邦公司利用液体弹性体替代含有机溶剂的弹性体，解决了实际生产中的安全和环保问题，但是该方法不能广泛用于其它材料中，而且用大分子链的弹性体对芳纶浆粕进行隔离的效果也不是很好，从而影响了浆粕的分散性。

利用芳纶浆粕对无机粉体的捕获能力，北京化工大学[CN 200510083844.8]提出了“润滑渗透隔离”法，利用玻璃微珠对芳纶浆粕进行初步隔离，再添加邻苯二甲酸酯类润滑剂进行混合形成浆粕复合物。该方法虽然能够一定程度上提高浆粕的分散性，但是大量使用邻苯二甲酸酯类增塑剂，对产品的性能产生不利影响。上海兰邦工业纤维科技有限公司[CN 101870814 A]利用偶联剂处理的无机粉体在高剪切作用下对芳纶浆粕进行隔离。虽然无机粉体对浆粕有一定的隔离作用，但是仅仅通过机械力作用很难使粉体均匀的分散在浆粕表面，而且长时间的高速搅拌可以造成浆粕自身的微纤的缠绕，不利于浆粕的分散。

发明内容

本发明的目的在于提供一种芳纶浆粕复合母粒的制备方法，具体来说是一种原位生成无机填料对芳纶浆粕的微原纤维进行充分隔离，并制备较高含量的芳纶浆粕热塑性复合母粒的方法。利用原位生成的无机粉体对芳纶浆粕进行充分隔离，偶联剂改性后应用于不同的基体中制备母粒，有效提高了芳纶浆粕在基体中的分散性、结合性，以及加工性能，从而发挥浆粕的性能优势。

本发明的技术方案如下。

一种芳纶浆粕复合母粒的制备方法，先通过原位反应生成的无机填料对芳纶浆粕进行充分隔离，再利用偶联剂对隔离后的浆粕进一步修饰，然后将干燥和蓬松化的芳纶浆粕复合体与热塑性的粒子或粉体进行充分混合，挤出造粒，制备得到质量百分比含量为10～20％的芳纶浆粕母粒。

上述方法中，包括以下步骤：

(1)将芳纶浆粕加入到水相中，充分搅拌至无明显的团聚现象，得到芳纶浆粕水相分散体；

(2)称取反应前驱体，溶解到无水乙醇中制备成反应前驱体溶液，再加到步骤(1)所得芳纶浆粕水相分散体中，搅拌均匀，随后滴加催化剂，保持溶液的pH值在8～10，30～50℃下搅拌2～3h，再静置10～15h，得到反应后的混合液；

(3)随后向步骤(2)反应后的混合液中加入偶联剂，在常温下搅拌3～5h；