[发明专利]一种纳米芳纶纤维分散体、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种纳米芳纶纤维分散体、其制备方法及应用。所述纳米芳纶纤维分散体的制备方法包括：A)将纳米芳纶纤维与水混合，得到纳米芳纶纤维悬浮液；B)将所述纳米芳纶纤维悬浮液与助溶盐分散均匀，得到分散液；所述助溶盐选自氯化钙、氯化锂和氯化镁中的一种或几种；C)将所述分散液与橡胶胶乳搅拌混匀，得到混合液；D)将所述混合液与防老剂混合，经脱水后，干燥，得到纳米芳纶纤维分散体。本发明制备的纳米芳纶纤维预分散体，在混炼的过程中易分散于橡胶基体中，可大幅提高橡胶的物理机械性能，并减少加工工艺流程降低使用成本。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种纳米芳纶纤维分散体、其制备方法及应用。

背景技术

聚对苯二甲酰氯对苯二胺(PPTA)是一种高性能材料，其商品化产品主要有芳纶长丝(短纤)、芳纶浆粕。其中，芳纶浆粕是芳纶纤维表面原纤化而形成的一种短纤维产品，具有高模量、高强度、高耐温、高耐磨、耐化学腐蚀、尺寸稳定等优异性能，这使其广泛应用于无石棉摩擦密封材料、高性能绝缘材料、新型增强添加剂材料等方面。随着石棉材料的禁用，芳纶材料在橡胶制品(如耐压胶管、高端传送带、同步带，胶辊、密封制品)中的应用领域不断扩大，需求量不断增长。芳纶材料除具有优异的性能外，在橡胶材料中使用时具有不利的影响：芳纶纤维表面极性强、静电倾向大、纤维超细、比表面积大，易相互缠绕，导致在橡胶基体中难以分散，与生胶混炼不易分散均匀，因此在使用前必须对其进行表面预分散处理。

纳米芳纶纤维(ANFs)作为近年来开发的一种新型的纳米高分子材料，兼备对位芳纶纤维和高分子纳米纤维的双重优势，可解决芳纶纤维存在的表面光滑惰性强、复合界面强度弱等问题。同时，ANFs可与聚合物基体通过物理/化学/自组装交联作用高效复合，使其成为构建高性能复合材料的极具潜力的“增强构筑单元”，在纳米复合材料领域起着重要的界面复合作用。但是纳米ANFs比表面积极大、分子间氢键作用力极强，在脱水后，纳米芳纶易粘结缠绕，脱水后的纳米芳纶纤维质地异常坚硬，在与橡胶混炼过程中，分散不均匀，在混炼体系中形成缺陷。因此，寻找一种优化纳米芳纶在橡胶中的应用性能的方法，提高纳米芳纶纤维在橡胶材料中的分散性及与橡胶基体的相容性，制备出性能优异的纳米芳纶预分散体是本发明的研究重点。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种纳米芳纶纤维分散体、其制备方法及应用，本发明提供的纳米芳纶纤维分散体与橡胶胶乳混炼后，分散均匀，得到的混炼橡胶的力学性能较优。

本发明提供了一种纳米芳纶纤维分散体的制备方法，包括以下步骤：

A)将纳米芳纶纤维与水混合，得到纳米芳纶纤维悬浮液；

B)将所述纳米芳纶纤维悬浮液与助溶盐的水溶液分散均匀，得到分散液；所述助溶盐选自氯化钙、氯化锂和氯化镁中的一种或几种；

C)将所述分散液与橡胶胶乳搅拌混匀，得到混合液；

D)将所述混合液与防老剂的醇溶液混匀，经脱水后，得到纳米芳纶纤维分散体。

优选的，步骤A)中，所述纳米芳纶纤维悬浮液的质量浓度为0.3％～0.8％；

所述纳米芳纶纤维的直径为50～80nm，长径比为2000～5000。

优选的，纳米芳纶纤维的干重与助溶盐的质量比为1：0.05～0.1；

所述助溶盐的水溶液的质量浓度为8％～12％；

纳米芳纶纤维的干重与橡胶胶乳的质量比为20～50：50～80。

优选的，步骤B)中，制备分散液的原料还包括蒙脱土；

分散液按照以下方法进行制备：

将所述纳米芳纶纤维悬浮液、蒙脱土与助溶盐的水溶液在搅拌速率为400～800rpm下分散均匀，得到分散液。