[发明专利]橡胶增强用涂覆的芳族聚酰胺浆粕

说明书

本要求保护的发明涉及芳族聚酰胺浆粕，其包含多根原纤维，其上设置有聚亚烷基亚胺涂层。本要求保护的发明还涉及用聚亚烷基亚胺涂覆芳族聚酰胺浆粕的方法。本要求保护的发明还涉及包含经涂覆的芳族聚酰胺浆粕和橡胶的橡胶组合物以及制备该橡胶组合物的方法。

技术领域

当前要求保护的发明涉及包含多根原纤维的芳族聚酰胺浆粕，所述原纤维具有设置在其上的聚亚烷基亚胺涂层。当前要求保护的发明还涉及用聚亚烷基亚胺涂覆包含多根原纤维的芳族聚酰胺浆粕的方法。本发明还涉及一种橡胶组合物，其包含经涂覆的芳族聚酰胺浆粕和橡胶，其中所述原纤维分散在所述橡胶中，还涉及制备该橡胶组合物的方法。

背景技术

橡胶通常用各种填料增强，以提高其物理性能，例如刚度和模量。炭黑和/或二氧化硅等无机颗粒通常用纤维增强，以提高硫化橡胶的刚度和模量。这种纤维的例子是尼龙、PET、聚酯、纤维素、芳族聚酰胺、棉等。取决于应用，这些纤维可以是连续的、短切的或非织造的。任选地，这些纤维可以或可以不进行化学处理；这些应用中常用的化学处理剂是间苯二酚甲醛乳胶(RFL)。RFL已被归类为致癌物。这些纤维要么单独使用，要么与其他类型的纤维混合使用。例如，聚酯短切纤维可以单独使用，也可以与棉等其他类型组合使用。

原纤化芳族聚酰胺浆粕通常在掺入橡胶制剂之前蓬松化以扩大未取向的芳族聚酰胺原纤。任选地，芳族聚酰胺浆粕在使用前经受机械处理以暴露和扩大浆粕原纤维的表面积。即使采用机械处理，在混入橡胶时也会遇到分散不均匀的很大困难。

为了使分散问题最小化，本领域技术人员使用不同的方法来改善芳族聚酰胺浆粕在橡胶中的分散。例如，使用未经处理的芳族聚酰胺浆粕，通过多次循环混合制剂来改善纤维的分散。混合循环的数量可能高达五个循环。使制剂通过这些循环在经济上可能不可持续，因为取决于批次大小，一个混合循环可能需要多达55分钟。

用于改善芳族聚酰胺浆粕在橡胶中的分散的另一种方法是通过将芳族聚酰胺浆粕混合在聚合物胶乳或其他形式的聚合物中，然后将其掺入制剂中，使用预混入母料中的浆粕。一些混配商更喜欢这些类型，因为它缩短了它们的混合循环和可能的混合时间，但它增加了原材料成本。

现有技术中报道的另一种方法是用纳米颗粒处理芳族聚酰胺浆粕，以确保通过纳米颗粒扩散到原纤维间隙中的原纤维保持扩大。纳米颗粒可以是二氧化硅、石墨烯、微粉化浆粕的形式。机械方法导致芳族聚酰胺浆粕不均匀地分散到橡胶中。如上所述的其他方法，旨在最大限度地减少分散问题，需要额外的步骤来制备母料，然后将它们加入橡胶中。

因此，本发明的一个目的是提供芳族聚酰胺浆粕，其可以直接掺入橡胶中，从而避免母料的制备。另一个目的是提供芳族聚酰胺浆粕，其均匀分散在橡胶基质中并增强橡胶的补强性。

发明内容

令人惊奇的是，已经发现用水溶性阳离子聚合物涂覆芳族聚酰胺浆粕是有益的。

因此，在一个方面，当前要求保护的发明涉及包含多根原纤维的芳族聚酰胺浆粕，所述原纤维具有设置在其上的聚亚烷基亚胺涂层。

在另一方面，本发明涉及一种涂覆包含多根原纤维的芳族聚酰胺浆粕的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)分离所述多根原纤维以解开原纤维；

(b)提供聚亚烷基亚胺的水溶液；

(c)将步骤(b)的水溶液加入到步骤(a)的多根原纤维中，并且

(d)用聚亚烷基亚胺涂覆多根原纤维以形成涂覆的芳族聚酰胺浆粕。

在另一个方面，当前要求保护的发明涉及一种橡胶组合物，基于每100重量份橡胶(phr)的重量份，其包括

(a)1至25phr涂覆的芳族聚酰胺浆粕；和

(b)橡胶；

其中所述原纤维分散在所述橡胶中。