一种纳米纤丝纤维素复合密封材料制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米纤丝纤维素NFC复合密封材料制备方法。本发明专利技术首先将植物纤维、芳纶纤维、矿物纤维混合疏解，加入NFC和碳酸钙，混合均匀，再添加硫酸铝、丁腈胶乳、硫磺分散体、CPAM和膨润土，充分搅拌混合均匀，最后经抄造、压榨、干燥、硫化，制得NFC复合密封材料。该制备方法通过NFC纳米级直径、高长径比以及表面富含的大量羟基，增强其与其他原料的结合性能，最终制备出性能优异的密封材料，提高了密封材料的抗拉强度及压缩回弹性能，增强了产品的密封性；整个制备过程简单，操作方便，有很好的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米纤丝纤维素复合密封材料制备方法
本专利技术属于橡胶工业与造纸工业的交叉领域，涉及一种纳米纤丝纤维素复合密封材料制备方法。
技术介绍
橡胶密封材料主要以橡胶为基本原料，配合其他材料制造而成，主要用于防止液体、流体从机械部位或仪表部件泄露。还防止部件的内界、外界的交流，如泥沙、尘土、空气等进入密封机构内部，起到完全阻遏的作用。石棉纤维在橡胶密封材料中具有优良的性能，原本是制备橡胶密封材料主要纤维原料，但是由于它致癌对人体造成伤害，所以近年来已禁止使用。密封材料在使用过程中可能会出现温差变化大、压力变大、润滑不良等情况，也会使得密封材料老化、龟裂、膨胀、变形等。因而，如何选择合适的密封材料受到业界人士的重视。纤维素是地球上最丰富和可再生的生物质聚合物，主要是从木材、秸秆、棉花和麻等生物质资源的细胞壁中获得。纤维素具有可降解、价格低廉、表面易于改性、节能环保、与天然材料的生物相容性好等特点。近年来，纳米纤维素增强提高复合材料的性能成为新的研究热点。纳米纤丝纤维素（NFC）是用特殊技术与机械处理木纤维和植物纤维结合纤丝化获得的精炼纤丝纤维素。机械处理是生产NFC的主要分离技术，主要包括高压均质处理、微射流处理、超微粒研磨处理、冷冻破碎处理、高强度超声处理。其中高压均质处理是将木质纤维素悬浮液快速通过均质腔体的小孔径通道，高压瞬间转化为剪切力，同时受高频震荡等机械力作用，使悬浮液中的纤维被剥成尺寸较小的NFC。NFC具有高强度、低密度、高长径比和比表面积、高生物相容性及微纳米尺度等特点。NFC和纤维具有很好的相容性，这是由于其表面具有丰富的游离羟基，当加入到纸基材料中，NFC会填充到纸张的缝隙，使纤维间交织形成网络结构，增强纤维间的结合力，从而提高复合材料的性能。
技术实现思路
针对目前混合纤维、填料及其它助剂结合，密封材料加工成型后性能的问题。本专利技术提出了一种纳米纤丝纤维素添加到密封材料的制备方法，增强密封材料的抗拉强度，压缩回弹性能。本专利技术解决技术问题所采取的技术方案为：首先，取植物纤维的质量占相对于总绝干质量百分比的10%-20%，加入芳纶纤维的质量占比8%-16%，加入矿物纤维的质量占比2%-8%，然后混合疏解，疏解时间为5-15min。加入相对于总绝干质量0.2%-1%的纳米纤丝纤维素，再加入占相对于总绝干质量5%-15%硅藻土、占相对于总绝干质量30%-60%碳酸钙，将填料搅拌均匀。之后加入相对于总绝干质量3%-15%的硫酸铝和相对于总绝干质量5%-30%的丁苯胶乳，搅拌使纤维、填料、胶乳分散均匀。加入相对于总绝干质量0.5%-2%的硫磺分散体，相对于总绝干质量的质量百分比0.05%-0.2%的阳离子聚丙烯酰胺，疏解1-3min。加入相对于总绝干质量的质量百分比0.1%-0.5%的膨润土，搅拌使其混合均匀。然后，在纸机上抄造成型，再压榨、干燥，在硫化温度为130-150℃、硫化压力为8-12MPa下硫化，得到500-2000g/m2定量的纳米纤丝纤维素复合密封材料。本专利技术的有益效果：本专利技术针对混合纤维与其他原料结合的问题，通过对纳米纤丝纤维素易于在水中分散，并且表面大量的羟基基团有助于混合纤维的紧密结合。而且纳米纤丝纤维素具有很大的长径比，保留纤维素的良好性能，所制备出的纳米纤丝纤维素复合密封材料质地均匀，具有高拉伸强度，高的压缩回弹性能，良好的密封性能。附图说明图1为NFC扫描电镜图；图2为NFC添加对密封材料抗拉强度影响图；图3为NFC添加对密封材料压缩性能影响图；图4为NFC添加对密封材料回弹性能影响图。具体实施方式本专利技术方法的原理：纳米纤丝纤维素是一种高分子化合物，它具有高长径比，强亲水性的特性。纳米纤丝纤维素表面具有大量的氢键所以能与水互溶，同时纤维表面也有大量的氢键，所以也能与纤维结合，使纳米纤丝纤维素均匀吸附在纤维等材料表面。然后，加入纳米纤丝纤维素也提高了密封材料的结合强度。从而所制备的纳米纤丝纤维素复合密封材料质地均匀，纤维素的优良性质保留，添加到密封材料中能很好地提高压缩回弹性能。本专利技术技术方案：疏解纤维：取植物纤维（可为针叶木纤维、阔叶木纤维或两种纤维混合）的质量，占相对于总绝干质量百分比的10%-20%、加入芳纶纤维的质量占比8%-16%、加入矿物纤维（可为玻璃纤维、海泡石纤维、碳纤维）的质量占比2%-8%，然后混合疏解，疏解时间为5-15min。混合原料：加入相对于总绝干质量0.2%-1%的纳米纤丝纤维素，接着再加入相对于总绝干质量5%-15%硅藻土、相对于总绝干质量30%-60%碳酸钙，将填料搅拌均匀。之后加入相对于总绝干质量3%-15%的硫酸铝和相对于总绝干质量5%-30%的丁苯胶乳，搅拌使纤维、填料、胶乳分散均匀。加入相对于总绝干质量0.5%-2%的硫磺分散体，相对于总绝干质量的质量百分比0.05%-0.2%的阳离子聚丙烯酰胺，疏解1-3min；加入相对于总绝干质量的质量百分比0.1%-0.5%的膨润土，搅拌使其混合均匀。最后成型：在纸机上抄造成型，再压榨、干燥，在硫化温度为130-150℃，硫化压力为8-12MPa下硫化，得到500-2000g/m2定量的纳米纤丝纤维素复合密封材料。实施例1第一步：取针叶木纤维的质量，占相对于总绝干质量百分比的10%、加入芳纶纤维的质量占比16%、加入碳纤维的质量占比4%，然后混合疏解，疏解时间为5min。第二步：加入相对于总绝干质量1%的纳米纤丝纤维素，接着再加入相对于总绝干质量5%硅藻土、相对于总绝干质量60%碳酸钙，将填料搅拌均匀。之后加入相对于总绝干质量3%的硫酸铝和相对于总绝干质量5%的丁苯胶乳，搅拌使纤维、填料、胶乳分散均匀。加入相对于总绝干质量0.5%的硫磺分散体，相对于总绝干质量的质量百分比0.05%的阳离子聚丙烯酰胺，疏解3min；加入相对于总绝干质量的质量百分比0.5%的膨润土，搅拌使其混合均匀。最后在纸机上抄造成型，再压榨、干燥，在硫化温度为130℃，硫化压力为12MPa下硫化，得到500g/m2定量的纳米纤丝纤维素复合密封材料。实施例2第一步：取阔叶木纤维的质量，占相对于总绝干质量百分比的20%、加入芳纶纤维的质量占比8%、加入海泡石纤维的质量占比2%，然后混合疏解，疏解时间为15min。第二步：加入相对于总绝干质量0.2%的纳米纤丝纤维素，接着再加入相对于总绝干质量10%硅藻土、相对于总绝干质量30%碳酸钙，将填料搅拌均匀。之后加入相对于总绝干质量15%的硫酸铝和相对于总绝干质量30%的丁苯胶乳，搅拌使纤维、填料、胶乳分散均匀。加入相对于总绝干质量2.0%的硫磺分散体，相对于总绝干质量的质量百分比0.2%的阳离子聚丙烯酰胺，疏解2min；加入相对于总绝干质量的质量百分比0.2%的膨润土，搅拌使其混合均匀。最后在纸机上抄造成型，再压榨、干燥，在硫化温度为150本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米纤丝纤维素复合密封材料制备方法，其特征在于：/n取总绝干质量10%-20%的植物纤维，加入总绝干质量8%-16%的芳纶纤维，加入总绝干质量2%-8%的矿物纤维，然后混合疏解，疏解时间为5-15min；/n加入总绝干质量0.2%-1%的纳米纤丝纤维素，再加入占相对于总绝干质量5%-15%硅藻土、占相对于总绝干质量30%-60%碳酸钙，将填料搅拌均匀；/n加入总绝干质量3%-15%的硫酸铝和5%-30%的丁腈胶乳，搅拌使纤维、填料、胶乳分散均匀；/n加入总绝干质量0.5%-2%的硫磺分散体，加入总绝干质量0.05%-0.2%的阳离子聚丙烯酰胺，疏解1-3min；/n加入总绝干质量0.1%-0.5%的膨润土，搅拌使其混合均匀；/n在纸机上抄造成型，再压榨、干燥，在硫化温度为130-150℃，硫化压力为8-12MPa下硫化，得到500-2000g/m

【技术特征摘要】
1.一种纳米纤丝纤维素复合密封材料制备方法，其特征在于：
取总绝干质量10%-20%的植物纤维，加入总绝干质量8%-16%的芳纶纤维，加入总绝干质量2%-8%的矿物纤维，然后混合疏解，疏解时间为5-15min；
加入总绝干质量0.2%-1%的纳米纤丝纤维素，再加入占相对于总绝干质量5%-15%硅藻土、占相对于总绝干质量30%-60%碳酸钙，将填料搅拌均匀；
加入总绝干质量3%-15%的硫酸铝和5%-30%的丁腈胶乳，搅拌使纤维、填料、胶乳分散均匀；
加入总绝干质量0.5%-2%的硫磺分散体，加入总绝干质量0.05%-0.2%的阳离子聚丙烯酰胺，...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏新兴，胡京明，邢佳琳，张斌，温亚兵，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33