本發(fā)明涉及一種對(duì)位芳綸浸膠配方、配制方法及浸膠工藝和應(yīng)用，屬于橡膠復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
1、纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料因其卓越的物理化學(xué)性能和橡膠的高彈性而廣泛應(yīng)用于汽車輪胎、傳送帶和航空領(lǐng)域。這些材料的高比強(qiáng)度和模量是其關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。然而，芳綸纖維的表面特性-光滑、化學(xué)惰性和低表面能，限制了其與橡膠基體的粘附力。為了提高粘附性能，通常采用浸膠工藝來處理芳綸纖維。
2、目前常規(guī)的浸膠工藝一般都是采用二浴浸膠（異氰酸酯/間苯二酚-甲醛乳膠）工藝來處理芳綸纖維，這種方法簡單且有效。例如公開號(hào)為cn119800715a的專利申請(qǐng)中公開了一種節(jié)能環(huán)保型芳綸簾線浸膠液和一種橡膠材料，所述浸膠液包括分裝的一浴浸膠液和二浴浸膠液；其中，按重量份計(jì)，一浴浸膠液的原料包括封閉型異氰酸酯5-25份、柔性多官能團(tuán)環(huán)氧樹脂2-15份、去離子水100份；二浴浸膠液的原料包括膠乳50-250份、酚醛樹脂5-25份、去離子水100份。公開號(hào)為cn118910890a的專利申請(qǐng)公開了一種纖維表面處理的浸膠體系及其纖維和制備方法，所述浸膠體系包括一浴浸膠液和二浴浸膠液，一浴浸膠液是由包括以下組分的原料制備得到：去離子水、水溶性環(huán)氧樹脂及封閉型異氰酸酯；所述二浴浸膠液是由包括以下組分的原料制備得到：去離子水、羥基丙烯酸分散體樹脂、氨基樹脂及橡膠膠乳
3、但目前這些浸膠配方中含有的異氰酸酯很容易導(dǎo)致纖維表面缺陷，降低纖維強(qiáng)度，而且酚醛樹脂中含有對(duì)人體有害的有毒成分，如間苯二酚。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種對(duì)位芳綸浸膠配方、配制方法及浸膠工藝和應(yīng)用，所述對(duì)位芳綸浸膠配方處理后的纖維，強(qiáng)度損失少，粘結(jié)強(qiáng)度高，而且使用的改性酚醛樹脂液低毒、環(huán)保。
2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種對(duì)位芳綸浸膠配方，所述對(duì)位芳綸浸膠配方包括一浴配方、二浴配方和三浴配方；
3、按照重量份數(shù)計(jì)，所述一浴配方包括：去離子水826.86-850.86份、三羥甲基氨基甲烷121-122份，單寧酸：8-12份，聚乙烯亞胺20-40份；
4、所述二浴配方包括：去離子水700-850份、環(huán)氧樹脂25-50、水性異氰酸酯75-150份、丁吡膠乳50-120份；
5、所述三浴配方包括：改性酚醛樹脂液150-200份、丁吡膠乳300-400份、去離子水215-400份、氨水：50-60份、甲醛：100-125；
6、所述改性酚醛樹脂液為3-甲基苯酚和甲醛在水體系中反應(yīng)制得。
7、進(jìn)一步的，所述一浴配方中，所述單寧酸和聚乙烯亞胺的質(zhì)量比為1：（2.5-3.5）。
8、進(jìn)一步的，按照重量份數(shù)計(jì)，制備所述改性酚醛樹脂液時(shí)使用的原料包括：去離子水92-156份、3-甲基苯酚20-30份、甲醛24-78份。
9、進(jìn)一步的，制備所述改性酚醛樹脂液時(shí)，所述3-甲基苯酚和甲醛的質(zhì)量比為1：（1.2-2.5）。
10、進(jìn)一步的，二浴配方中水性異氰酸酯與三浴配方中改性酚醛樹脂液的質(zhì)量比為1：（1.2-1.6）。
11、進(jìn)一步的，所述改性酚醛樹脂液的制備方法為：將3-甲基苯酚和甲醛依次緩慢加入到去離子水中，在攪拌條件下，向體系內(nèi)加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)體系ph為7.5-8.5，反應(yīng)體系在75-85℃條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后得到所述改性酚醛樹脂液。
12、本發(fā)明還公開了一種對(duì)位芳綸浸膠配方的配制方法，一浴配方的配制方法為：25-30℃溫度下，在配方組成的部分水中，溶解三羥甲基氨基甲烷后，加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)ph值為8.5-9.5，然后將單寧酸和聚乙烯亞胺依次緩慢加入體系內(nèi)，保持體系內(nèi)溫度為25±2℃，攪拌加入剩余的去離子水得到一浴配方；
13、二浴配方的配制方法為：按照配方量將丁吡膠乳、異氰酸酯、環(huán)氧樹脂依次緩慢加入到去離子水中并混合均勻，得到二浴配方；
14、三浴配方的配制方法為：將丁吡膠乳、去離子水和氨水混合均勻后，攪拌條件下緩慢加入改性酚醛樹脂液，最后緩慢加入甲醛水溶液，攪拌1.5-2h，在25-30℃下熟化24-48小時(shí)得到三浴配方。
15、本發(fā)明還公開了一種對(duì)位芳綸浸膠工藝，所述浸膠工藝過程為：分布開的對(duì)位芳綸纖維經(jīng)過水洗槽水洗，然后通過烘箱，再依次經(jīng)過張力架、展絲器、一浴配方膠槽、一區(qū)烘箱、二浴配方膠槽、二區(qū)a烘箱、二區(qū)b烘箱、三浴配方膠槽、三區(qū)a烘箱、三區(qū)b烘箱，最終由切斷機(jī)切斷成型，完成對(duì)位芳綸浸膠，得到浸膠纖維；
16、所述一浴配方、二浴配方和三浴配方為本發(fā)明所述浸膠配方。
17、進(jìn)一步的，水洗槽內(nèi)溫度為50-60℃，水洗后烘箱溫度為110-120℃，時(shí)間為50-65s；
18、浸膠速度為15±10米/分；纖維在一浴配方內(nèi)浸漬1.5-2.5min；
19、一區(qū)烘箱溫度為110-120℃，時(shí)間為50-65s；
20、二區(qū)a烘箱溫度為110-120℃，時(shí)間為55-65s；
21、二區(qū)b烘箱溫度為240-260℃，時(shí)間為170-190s；
22、三區(qū)a烘箱溫度為110-120℃，時(shí)間為55-65s；
23、三區(qū)b烘箱溫度為320-340℃，時(shí)間為290-310s。
24、本發(fā)明還公開了所述對(duì)位芳綸浸膠工藝制得的浸膠纖維的應(yīng)用，所述浸膠纖維應(yīng)用于纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料。
25、本發(fā)明的有益效果是：
26、使用本發(fā)明所述浸膠配方處理后的對(duì)位芳綸纖維，在具有較好的粘結(jié)強(qiáng)度效果下，對(duì)位芳綸纖維強(qiáng)度損失小。這一優(yōu)勢(shì)得益于單寧酸與聚乙烯亞胺通過靜電自組裝形成的保護(hù)層，該保護(hù)層避免了傳統(tǒng)強(qiáng)酸或強(qiáng)堿處理對(duì)纖維分子鏈的破壞；同時(shí)單寧酸的抗氧化性抑制了高溫處理中自由基對(duì)芳綸苯環(huán)結(jié)構(gòu)的氧化降解，從而減少強(qiáng)度損失。本發(fā)明使用的改性酚醛樹脂液采用低毒性的3-甲基苯酚替換常規(guī)技術(shù)中的間苯二酚，其毒性顯著降低（間苯二酚的ld50為300?mg/kg，而3-甲基苯酚的ld50為2000?mg/kg），且3-甲基苯酚的甲基基團(tuán)通過位阻效應(yīng)降低了酚羥基的反應(yīng)活性，減少揮發(fā)性副產(chǎn)物生成，更加環(huán)保。
27、本發(fā)明所述浸膠工藝中，對(duì)位芳綸纖維先浸漬一浴配方，經(jīng)烘箱加熱處理后，一浴配方中的單寧酸和聚乙烯亞胺在三羥甲基氨基甲烷水溶液體系中發(fā)生反應(yīng)，形成不易剝離的保護(hù)層。三羥甲基氨基甲烷緩沖液維持ph?8~9的弱堿性環(huán)境，促使單寧酸的酚羥基解離為帶負(fù)電的氧負(fù)離子，聚乙烯亞胺的氨基質(zhì)子化，通過靜電吸引形成復(fù)合物；同時(shí)單寧酸的多酚結(jié)構(gòu)與聚乙烯亞胺的支鏈通過氫鍵和π-π堆積構(gòu)建三維網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)保護(hù)層的致密性。隨后浸漬二浴配方時(shí)，二浴配方中的異氰酸酯與纖維表面保護(hù)層中的氨基和羥基反應(yīng)，生成脲鍵和氨基甲酸酯鍵，形成化學(xué)錨定作用。這一過程不僅提升保護(hù)層的耐溶劑性，還為后續(xù)丁吡乳膠及三浴配方中的改性酚醛樹脂液提供活性位點(diǎn)：丁吡乳膠中的吡啶環(huán)與芳綸纖維的苯環(huán)通過π-π共軛吸附，而改性酚醛樹脂的甲基苯酚縮聚物滲透至纖維表面微孔，形成機(jī)械互鎖結(jié)構(gòu)，最終使浸膠纖維同時(shí)具備優(yōu)異的強(qiáng)度性能和粘結(jié)性能。
28、本發(fā)明所述浸膠配方中，單寧酸和聚乙烯亞胺的用量及比例經(jīng)過優(yōu)化，確保酚羥基與氨基的電荷平衡，涂層均勻性更好；控制溶液濃度以平衡浸潤性與內(nèi)應(yīng)力。再協(xié)同合適用量的水性異氰酸酯，既不會(huì)導(dǎo)致纖維的強(qiáng)度受損，又利于丁吡乳膠和改性酚醛樹脂液在纖維上的附著，提升浸膠纖維的粘度性能。階梯升溫設(shè)計(jì)溶劑蒸發(fā)速度緩慢，梯度小，防止膜層開裂，減緩揮發(fā)性物質(zhì)（如水分、甲醛）的劇烈釋放，避免氣泡產(chǎn)生，防止掉粉問題，有利于得到性能均勻的高品質(zhì)浸膠纖維，更利于在纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料中應(yīng)用。