环保浸胶液、制备方法及应用
阅读说明：本技术 环保浸胶液、制备方法及应用 (Environment-friendly gum dipping solution, preparation method and application ) 是由 王文才 张博 田明 张立群 宁南英 于 2020-12-29 设计创作，主要内容包括：本发明属于高分子材料加工领域,公开了一种环保浸胶液、制备方法及应用,该发明所提供的环保浸胶液是通过混合封闭型异氰酸酯、多元醇和橡胶胶乳等原料制备而成,用以完全替代间二苯酚和甲醛混合的RFL传统浸胶液,降低环境污染、提高生产安全性以及进一步增强有机纤维材料的机械性能。本发明适用于浸胶液的制备,尤其适用于环保浸胶液的制备,所得环保浸胶液作为二浴浸胶液,用于浸渍有机材料。(The invention belongs to the field of processing of high polymer materials, and discloses an environment-friendly dipping solution, a preparation method and application thereof. The invention is suitable for the preparation of the dipping solution, in particular to the preparation of the environment-friendly dipping solution, and the obtained environment-friendly dipping solution is used as a two-bath dipping solution for dipping organic materials.)
技术领域
本发明属于高分子材料加工领域，涉及一种浸胶液,具体地说是一种环保浸胶液、制备方法及应用。
背景技术
在橡胶工业生产中，为了在极性和刚性差别很大的纤维和橡胶基体之间进行粘合，最常用的处理手段就是对纤维材料进行传统的间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)浸渍处理。在RFL浸胶层中，RF树脂上功能基团能够与纤维表面上的极性基团结合，同时RF树脂交联网状结构中的橡胶胶乳组分能通过共硫化作用与橡胶基体交联，从而使得纤维与橡胶基体之间形成粘合过渡层；虽然RFL浸渍技术已经相当成熟且具有较低的生产成本，但是，作为主要原料的甲醛，在2009年被国际癌症研究中心列为导致白血病的化学品之一，并且在RFL的生产过程中，也会排放出大量的有毒有害气体。因此，在对环境保护以及安全生产越来越重视的今天，发展纤维新型环保浸渍处理技术，替代工业上广泛使用的、有毒有害的间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)浸渍技术迫在眉捷。
发明内容
为解决现有技术中存在的以上不足，本发明旨在提供一种环保浸胶液、其制备方法及应用，以达到替代有毒有害的RFL浸渍技术，提高生产安全性，降低环境污染的目的。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种环保浸胶液，以重量份数计，制成它的有效成分的原料包括：去离子水100份、多元醇0.1～10份、封闭剂2～50份、异氰酸酯1～20份、交联剂0.1～1份和橡胶胶乳50～130份；
作为本发明的限定，所述多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、季戊四醇、木糖醇、山梨醇、聚乙二醇、聚丙二醇及聚丁二醇中的至少一种；
作为本发明的另一种限定，所述封闭剂为苯酚、己内酰胺、甲醇、乙基硫醇、乙酰丙酮、甲乙酮肟、丙二酸及亚硫酸氢钠中的至少一种；
作为本发明的第三种限定，所述异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯及甲苯二异氰酸酯中的至少一种；
作为本发明的第四种限定，所述交联剂为三乙胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、三羟甲基丙烷、季戊四醇、丙三醇、蓖麻油及二甘醇中的至少一种；
作为本发明的第五种限定，所述橡胶胶乳为乙烯基吡啶胶乳、丁苯胶乳、丁苯吡胶乳、羧基丁苯胶乳、羧基丁腈胶乳、氯磺化聚乙烯胶乳、氯丁胶乳、丁腈胶乳及氢化丁腈胶乳中至少一种；所述橡胶胶乳的固含量为20％～50％；
作为本发明的第六种限定，所述环保浸胶液的固含量为10％～30％；
本发明还提供环保浸胶液的一种制备方法，它是取所有原料充分混合，即得所述环保浸胶液；
作为本发明的第七种限定，所述混合温度为20～35℃；
本发明还提供环保浸胶液的一种应用，所述制备的环保浸胶液用作二浴浸渍法的二浴浸胶液浸渍有机纤维材料；
其中，有机纤维材料可以为棉纤维、人造丝、尼龙66纤维、聚酯PET纤维、聚酯PEN纤维、芳纶纤维或超高分子量聚乙烯纤维等多种有机纤维材料，本发明选取芳纶和尼龙用以说明解释本发明所提供的环保浸胶液的使用效果，不作为限定的条件来限制本发明的应用。
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的有益效果是：
(1)本发明所提供的环保浸胶液中，加入的异氰酸酯基团可以与异氰酸酯基团与纤维表面的酰胺基团、氨基或羧基反应，使异氰酸酯接枝到纤维表面,，多元醇中的羟基基团和异氰酸酯中的氨基基团可以和胶乳形成氢键，提高分子间作用力，增强有机纤维的机械性能；通过多元醇、封闭剂、异氰酸酯和交联剂的混合形成交联网络结构，在此网络结构中的橡胶胶乳粒子可以参与橡胶基体共硫化，从而提高浸渍后的纤维材料和橡胶之间的粘合性能；
(2)本发明所提供的环保浸胶液实现了无间苯二酚和无甲醛使用，不仅大幅度减少了对环境和人体的危害，而且浸胶液制备和纤维浸渍工艺简单，反应时间短，有利于工业生产；
(3)本发明所提供的环保浸胶液在室温条件下，浸胶液体系粘度不会大幅增加，有利于纤维材料浸渍生产过程中的长期贮存，有利于节约工业化生产的成本。
综上所述，本发明所提供的环保浸胶液、其制备方法及应用，实现了间苯二酚和甲醛的零使用，不仅大幅度减少了对环境和人体的危害，同时浸胶液制备和纤维浸渍工艺简单，缩短工艺时间并且可以长期贮存，节约生产成本。
本发明适用于浸胶液的制备，尤其适用于环保浸胶液的制备，所制备的浸胶液适用于有机纤维材料的浸渍。
具体实施方式
以下结合本发明的优选实施例对本发明作进一步的说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和理解本发明，并不用于限定本发明。
实施例1一种环保浸胶液A1的制备方法
本实施例提供一种环保浸胶液A1的制备方法，它是分别称取2kg苯酚和1kg异氟尔酮二异氰酸酯进行交联反应，得到3kg苯酚封闭异氟尔酮二异氰酸酯，将其与2kg乙二醇和0.1kg三乙胺加入到30kg去离子水中，20℃混合搅拌1.5h，在此温度下，加入90kg固含量为40％的丁苯吡胶乳继续搅拌2h，即得固含量为25.6％的环保浸胶液A1。
实施例2～9环保浸胶液A2～A9的制备方法
实施例2～9一一对应地提供一种环保浸胶液A2～A9的制备方法，其制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于所用原料及其用量以及部分工艺参数不同，具体数据见表1。
表1：环保浸胶液A2～A9的制备方法数据表
其它步骤与实施例1相同。
实施例10环保浸胶液的应用及浸渍效果对比
本实施例是通过应用来将实施例1～9中所得环保浸胶液A1～A9和传统RFL浸胶液进行浸渍效果的对比。
分别截取10段长度均为20m的芳纶(山东海龙博莱特化纤有限责任公司，1670dtex/2，初复捻度均为300T/m)和10段长度均为20m的芳纶/尼龙混纺纤维(平顶山神马帘子布发展有限公司，芳纶1670dtex/2+尼龙2100dtex，初复捻度均为280T/m)；
从10段芳纶中选取9段，均采用二浴浸渍法(一浴所用浸胶液均为92.4kg去离子水、3.2kg封闭型异氰酸酯和1.3kg环氧树脂配制而成，二浴所用浸胶液分别为实施例1～9中所提供的环保浸胶液A1～A9)，剩下一段芳纶采用传统RFL浸胶液处理，得到试验材料S1～S9以及对比材料C1；
再按照上述方法分别处理10段芳纶/尼龙混纺纤维，得到试验材料T1～T9以及对比材料C2。
20段样品材料分别按照国家标准GB/T 2942-2009中的方法进行H抽出测试。制备H抽出力测试试样所使用的橡胶配方为天然橡胶(烟片胶)90kg，丁苯橡胶(SBR 1500)10kg炭黑N330 35kg，间接法氧化锌(一级)8kg，硫磺2.5kg，硫化促进剂DM(优等品)1.2kg，硬脂酸(200型，一级)2kg，硫化促进剂TMTD(优等品)0.03kg，粘合剂A 0.8kg，粘合剂RS 0.96kg；H抽出试样制备时所用硫化温度为150℃、压力为5MPa、时间为20min，各样品材料H抽出力数据见表2。
表2：H抽出力试验数据参数表
组别
H抽出力(N)
组别
H抽出力(N)
试验材料S1
178
试验材料T1
236
试验材料S2
192
试验材料T2
220
试验材料S3
183
试验材料T3
214
试验材料S4
181
试验材料T4
206
试验材料S5
185
试验材料T5
212
试验材料S6
180
试验材料T6
204
试验材料S7
190
试验材料T7
210
试验材料S8
195
试验材料T8
226
试验材料S9
176
试验材料T9
230
对比材料C1
175
对比材料C2
200
由表2中的试验数据可以看出，无论是芳纶还是芳纶/尼龙混纤经过本发明所提供的环保浸胶液A1～A9的浸渍处理后，H抽出力均强于使用传统RFL浸胶液浸渍处理过的芳纶和芳纶/尼龙混纤，足以说明本发明所提供的环保浸胶液能够替代含有间二苯酚、甲醛等有害物质的RFL传统浸胶液。
实施例11环保浸胶液A1～A9放置粘度试验
分别按照实施例1～9中的工艺参数配制环保浸胶液A1～A9和传统RFL浸胶液，配置完成后，测量各环保浸胶液的初始粘度，然后放置于干燥阴凉处，静置28天，每7天测量并记录各个环保浸胶液的粘度数据，见表3。
表3：环保浸胶液A1～A9的放置粘度数据表(粘度单位：cP)
由表3可知，本发明所提供的环保浸胶液A1～A9经长时间放置和传统RFL浸胶液相比，体系粘度变化缓慢，可以说明本发明所提供的环保浸胶液A1～A9可以长期储存，节约生产成本。
需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。
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