[发明专利]一种超高分子量聚乙烯纤维增强材料及其制备方法

说明书

本发明提供的一种超高分子量聚乙烯增强材料及其制备方法，包括三浴法浸胶，使用第一浴浸胶液、第二浴浸胶液和第三浴浸胶液分别浸胶处理；本发明第一浴浸胶液采用水基环氧树脂、二甲基吡唑封闭异氰酸酯和酸性金属氧化催化剂，第二浴浸胶液采用甲基丙烯酸锌或丙烯酸锌等的水基混合物。第二浴浸胶液采用间苯二酚、糠醛的缩聚反应生产的RF树脂的水溶液和VPL、NRL、CRL、SBRL中的一种或几种胶乳的混合溶液。采用本发明方法处理的超高分子量聚乙烯纤维，处理后增强纤维与橡胶界面粘结性能。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种超高分子量聚乙烯纤维增强材料及其制备方法。

背景技术

当今世界三大高性能纤维是：芳纶、碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维，当前由于技术问题芳纶仅有小量生产；碳纤维尚处在试验和初级生产阶段，产品只能应用在耐磨填料等领域；超高分子量聚乙烯纤维高比强度，高比模量，比强度是同等截面钢丝的十多倍，由于超高分子量聚乙烯纤维具有众多的优异特性，它在高性能纤维市场上，包括从海上油田的系泊绳到高性能轻质复合材料方面均显示出极大的优势，在现代化战争和航空、航天、海域防御装备等领域发挥着举足轻重的作用。

但是，超高分子量聚乙烯纤维表面缺乏活性化学基团，导致其界面粘结性能较差，很难达到应用于工况环境下的界面力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高分子量聚乙烯纤维增强材料及其制备方法，通过三浴法浸胶处理超高分子量聚乙烯纤维，处理后增强纤维与橡胶界面粘结性能。

本发明具体技术方案如下：

一种超高分子量聚乙烯纤维增强材料的制备方法，包括三浴法浸胶，使用第一浴浸胶液、第二浴浸胶液和第三浴浸胶液分别浸胶处理；

第一浴浸胶液包括以下质量份原料：

所述酸性金属氧化选自CrO₃、Mn₂O₇、Tc₂O₇或OsO任意一种或者2种复配；

优选的采用CrO₃、Mn₂O₇进行复配，质量比为5-1：3-10，更优选的质量比为1:1；

所述二甲基吡唑封闭异氰酸酯的质量浓度为50％；

所述环氧树脂质量浓度为100％；

所述二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯的质量浓度80％；

所述第一浴浸胶液的制备方法为：反应釜中先放入1000份的去离子水，将配方量的二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯加入，搅拌速度为150转/分，搅拌10分钟，接着加入酸性金属氧化物，连续搅拌1小时；接着加入配方量环氧树脂搅拌3小时，将搅拌速度调整为60转/分，加入二甲基吡唑封闭异氰酸酯，搅拌30分钟后停下；备用。

所述第一浴浸胶液总质量浓度为3-5.5％，pH值为3.5-5.5。

所述第二浴浸胶液包括以下质量份原料：

所述第二浴浸胶液的制备方法为：反应釜中加入500份的去离子水，水温控制在25-45℃，加入聚乙二醇，搅拌3-5小时，搅拌速度20转/分，待聚乙二醇全部溶解后，加入配方量甲基丙烯酸锌或丙烯酸锌，采用超声波仪对反应釜内混合液进行超声震荡，频率为40KHZ，超声处理时间30分钟-1小时；最后将反应形成的悬浮液体移送至高压喷淋设备，待用。

所述第二浴浸胶液总质量浓度为15-20％，pH值为7.8-9.5。

所述第三浴浸胶液包括以下质量份原料：