本发明属于橡胶工业与造纸工业的交叉领域，涉及一种改性聚丙烯腈纤维纸基橡胶复合密封材料制备方法。
背景技术：
橡胶密封材料是一种广泛应用于化工、石油、汽车及工业机械等领域的复合材料。石棉纤维是制备橡胶密封材料主要纤维原料。近年来因其开采使用过程对人体有多方面损害，已禁止使用。聚丙烯腈浆粕状纤维是制造无石棉密封材料的一种新选择，其为一种高支化纤维，主纤维表面有疏松羽毛形树状结构的微纤，长纤维可作为骨架纤维，提高抗张强度，短纤维可作为功能性纤维增强材料并可容纳其他成分。聚丙烯腈纤维以较小宽度为主，纤维间交织好，可提高密封材料强度。其细小纤维含量高，含大量活性基团，能更好与其他组分相结合，且具有优良的耐环境、耐化学和耐溶剂性能。将聚丙烯腈纤维引入密封材料配方可改善加工性能，给予密封垫片更大回弹性，更高撕裂强度和更好耐热性。
湿法抄造法对环境污染小，产品性质稳定，产量高，是近年来广泛使用的密封材料制备方法。但利用聚丙烯腈纤维采用以水为介质的湿法抄造法制备密封材料时，聚丙烯腈纤维会因其疏水性分散不均匀影响密封材料性能。通过对聚丙烯腈纤维水解亲水改性，使疏水基团氰基转化为亲水基团，提高聚丙烯腈纤维亲水性从而在水中均匀分散，进一步改善纸基橡胶密封复合材料综合性能。根据这一思路，本发明将聚丙烯腈纤维改性后作为主要纤维抄制纸基橡胶复合密封材料。
技术实现要素：
将高支化聚丙烯腈浆粕状纤维作为纸基橡胶密封复合材料主要纤维原料，针对其疏水分散不均匀，导致产品压缩回弹性能不理想的问题，本发明提出了一种改性聚丙烯腈纤维纸基橡胶复合密封材料制备方法，进一步提高产品压缩回弹性和拉伸强度。
本发明解决技术问题所采取的技术方案为：
一种改性聚丙烯腈纤维纸基橡胶复合密封材料制备方法，具体：
以质量份数计，向装有回流装置的三口烧瓶中加入2-5份聚丙烯腈浆粕状纤维、2-20份naoh、2-10份无水乙醇、25-60份去离子水，搅拌均匀后60-100℃恒温水浴10-40min，冷却，用乙酸中和至ph6-7,用去离子水洗涤后105℃烘干，制得改性聚丙烯腈纤维，备用。
取相对于总绝干纤维的质量百分比6%-15%的漂白针叶木纤维、相对于总绝干纤维的质量百分比4%-15%的矿物纤维、相对于总绝干纤维的质量百分比4%-10%的芳纶纤维、相对于总绝干纤维的质量百分比5%-30%的改性聚丙烯腈纤维，然后混合后疏解8-15min。
加入相对于总绝干纤维的质量百分比5%-30%的滑石粉，加入相对于总绝干纤维的质量百分比10%-40%的膨胀石墨、相对于总绝干纤维的质量百分比5%-20%的碳酸钙、相对于总绝干纤维的质量百分比3%-15%的硫酸铝，搅拌混合均匀，使纤维、填料均匀分散，加入相对于总绝干纤维的质量百分比5%-25%的丁苯胶乳、相对于总绝干纤维的质量百分比5%-25%的丁腈胶乳，搅拌均匀，
加入相对于总绝干纤维的质量百分比0.5%-3%的硫磺配合剂，搅拌均匀，加入相对于总绝干纤维的质量百分比0.05%-0.2%的阳离子聚丙烯酰胺，疏解2-5min；加入相对于总绝干纤维的质量百分比0.1%-0.5%的膨润土，充分搅拌使其分散均匀，
然后经纸机抄制、压榨、干燥，硫化机150℃、10mpa硫化，得到500-2000g/m2定量的改性聚丙烯腈纤维纸基橡胶复合密封材料。
本发明的有益效果：通过改性聚丙烯腈纤维解决其分散不匀的问题，进一步增强密封材料拉伸强度、压缩回弹性能。
具体实施方式
本发明方法的原理：高支化聚丙烯腈浆粕状纤维是性能优异的石棉代用品。因为其大分子中含有大量疏水基团氰基，使得聚丙烯腈纤维湿法抄造时分散不匀，使得密封材料性能不理想。通过改性聚丙烯腈纤维，一方面使得氰基转化为亲水基团，提高聚丙烯腈纤维亲水性从而在水中均匀分散，另一方面使聚丙烯腈纤维因碱处理刻蚀表面，增大比表面积，从而增大对填料等细小组分截留吸附能力。
本发明技术方案：
首先，制备改性聚丙烯腈纤维：以质量份数计，向装有回流装置的三口烧瓶中加入2-5份聚丙烯腈浆粕状纤维、2-20份naoh、2-10份无水乙醇、25-60份去离子水，搅拌均匀后60-100℃恒温水浴10-40min，冷却，用乙酸中和至ph6-7,用去离子水洗涤后105℃烘干，制得改性聚丙烯腈纤维，备用。
在水解过程中加入无水乙醇的作用是促进聚丙烯腈纤维的水解，使得氰基转化为更多的亲水性基团如羧基(–cooh)，酰胺基(–conh2)等。乙酸用于中和碱液作用，避免产生大量废碱液，使聚丙烯腈纤维的颜色逐渐变为白色或淡黄色，聚丙烯腈纤维在含有碱的水溶液中水解时，水解生成的六圆环体系越来越大，聚丙烯腈纤维颜色进一步加深变为棕黄色甚至棕红色，这是因为在碱性水解时放出的氨气能与未水解的氰基发生反应，生成脒基，使纤维变色。在用乙酸进行中和后，聚丙烯腈纤维的颜色逐渐变为白色或淡黄色。
聚丙烯腈纤维在naoh的作用下水解，聚丙烯腈纤维水解是碱溶液中的大量oh–攻击聚丙烯腈纤维氰基（–cn）中的碳原子发生作用引起三键的断裂，从而发生一系列亲核加成反应，使氰基水解为–conh2、–cooh、–coona等混合产物。
其次，取相对于总绝干纤维的质量百分比6%-15%的漂白针叶木纤维（相对于总绝干纤维的质量百分比，以下其他物质的量也都是相对于总绝干纤维的质量百分比）、4%-15%的矿物纤维（矿物纤维为fkf矿物纤维、lapinus矿物纤维中的一种或两种配合使用）、4%-10%的芳纶纤维、5%-30%的改性聚丙烯腈纤维然后混合后疏解8-15min，加入5%-30%的滑石粉，加入10%-40%的膨胀石墨、5%-20%的碳酸钙、3%-15%的硫酸铝，搅拌混合均匀，使纤维、填料均匀分散，加入5%-25%的丁苯胶乳、5%-25%的丁腈胶乳，搅拌均匀，加入0.5%-3%的硫磺配合剂，搅拌均匀，加入0.05%-0.2%的阳离子聚丙烯酰胺，疏解2-5min，加入相0.1%-0.5%的膨润土，充分搅拌使其分散均匀。然后经纸机抄制、压榨、干燥，硫化机150℃、10mpa硫化，得到500-2000g/m2定量的改性聚丙烯腈纤维纸基橡胶复合密封材料。
实施例1
第一步：以质量份数计，向装有回流装置的三口烧瓶中加入3份聚丙烯腈浆粕状纤维、5份naoh、7份无水乙醇、35份去离子水，搅拌均匀后70℃恒温水浴10min，冷却，用乙酸中和至ph7,用去离子水洗涤后105℃烘干，制得改性聚丙烯腈纤维，备用。
第二步：取相对于总绝干纤维的质量百分比7%的漂白针叶木纤维、相对于总绝干纤维的质量百分比7%的fkf矿物纤维、相对于总绝干纤维的质量百分比6%的芳纶纤维、相对于总绝干纤维的质量百分比15%的改性聚丙烯腈纤维然后混合后疏解9min，加入相对于总绝干纤维的质量百分比10%的滑石粉，加入相对于总绝干纤维的质量百分比15%的膨胀石墨、相对于总绝干纤维的质量百分比10%的碳酸钙、相对于总绝干纤维的质量百分比5%的硫酸铝，搅拌混合均匀，使纤维、填料均匀分散，加入相对于总绝干纤维的质量百分比6%的丁苯胶乳、相对于总绝干纤维的质量百分比7%的丁腈胶乳，搅拌均匀，加入相对于总绝干纤维的质量百分比1%的硫磺配合剂，搅拌均匀，加入相对于总绝干纤维的质量百分比0.1%的阳离子聚丙烯酰胺，疏解3min，加入相对于总绝干纤维的质量百分比0.4%的膨润土，充分搅拌使其分散均匀。
第三部：经纸机抄制、压榨、干燥，硫化机150℃、10mpa硫化，得到700g/m2定量的改性聚丙烯腈纤维纸基橡胶复合密封材料。
实施例2
第一步：以质量份数计，向装有回流装置的三口烧瓶中加入4份聚丙烯腈浆粕状纤维、10份naoh、8份无水乙醇、40份去离子水，搅拌均匀后80℃恒温水浴20min，冷却，用乙酸中和至ph6,用去离子水洗涤后105℃烘干，制得改性聚丙烯腈纤维，备用。
第二步：取相对于总绝干纤维的质量百分比11%的漂白针叶木纤维、相对于总绝干纤维的质量百分比10%的lapinus矿物纤维、相对于总绝干纤维的质量百分比8%的芳纶纤维、相对于总绝干纤维的质量百分比20%的改性聚丙烯腈纤维然后混合后疏解11min，加入相对于总绝干纤维的质量百分比15%的滑石粉，加入相对于总绝干纤维的质量百分比25%的膨胀石墨、相对于总绝干纤维的质量百分比15%的碳酸钙、相对于总绝干纤维的质量百分比8%的硫酸铝，搅拌混合均匀，使纤维、填料均匀分散，加入相对于总绝干纤维的质量百分比10%的丁苯胶乳、相对于总绝干纤维的质量百分比8%的丁腈胶乳，搅拌均匀，加入相对于总绝干纤维的质量百分比1.2%的硫磺配合剂，搅拌均匀，加入相对于总绝干纤维的质量百分比0.14%的阳离子聚丙烯酰胺，疏解4min，加入相对于总绝干纤维的质量百分比0.3%的膨润土，充分搅拌使其分散均匀。
第三部：经纸机抄制、压榨、干燥，硫化机150℃、10mpa硫化，得到1000g/m2定量的改性聚丙烯腈纤维纸基橡胶复合密封材料。
实施例3
第一步：以质量份数计，向装有回流装置的三口烧瓶中加入5份聚丙烯腈浆粕状纤维、15份naoh、10份无水乙醇、50份去离子水，搅拌均匀后90℃恒温水浴30min，冷却，用乙酸中和至ph7,用去离子水洗涤后105℃烘干，制得改性聚丙烯腈纤维，备用。
第二步：取相对于总绝干纤维的质量百分比13%的漂白针叶木纤维、相对于总绝干纤维的质量百分比7%的lapinus矿物纤维、相对于总绝干纤维的质量百分比7%的fkf复合矿物纤维、相对于总绝干纤维的质量百分比9%的芳纶纤维、相对于总绝干纤维的质量百分比25%的改性聚丙烯腈纤维然后混合后疏解12min，加入相对于总绝干纤维的质量百分比25%的滑石粉，加入相对于总绝干纤维的质量百分比35%的膨胀石墨、相对于总绝干纤维的质量百分比18%的碳酸钙、相对于总绝干纤维的质量百分比12%的硫酸铝，搅拌混合均匀，使纤维、填料均匀分散，加入相对于总绝干纤维的质量百分比12%的丁苯胶乳、相对于总绝干纤维的质量百分比10%的丁腈胶乳，搅拌均匀，加入相对于总绝干纤维的质量百分比1.5%的硫磺配合剂，搅拌均匀，加入相对于总绝干纤维的质量百分比0.16%的阳离子聚丙烯酰胺，疏解5min，加入相对于总绝干纤维的质量百分比0.4%的膨润土，充分搅拌使其分散均匀。
第三部：经纸机抄制、压榨、干燥，硫化机150℃、10mpa硫化，得到1500g/m2定量的改性聚丙烯腈纤维纸基橡胶复合密封材料。