本发明属于橡胶复合材料制备技术领域，具体涉及一种芳纶短纤维基橡胶复合材料及其制备方法。
背景技术：
橡胶因其独特的高弹性，是一种重要的战略性物资，在国民经济、高新技术和国防军工领域有着极为广泛的应用。芳纶短纤维是由单层或多层石墨片卷曲或嵌套组装成的无缝中空的纳米级同轴圆柱形管状材料。芳纶短纤维侧壁的碳原子主要以sp2杂化与相邻碳原子形成高度离域化得π电子，从而使得芳纶短纤维之间存在较强的范德华力，易聚集成束而不易分散。芳纶短纤维作为增强填料在橡胶中有着重要的应用。将芳纶短纤维引入橡胶中提高橡胶的综合性能一直是研究的热点。芳纶短纤维不仅能够提高橡胶的机械性能，同时可赋予其特殊的功能性。提高芳纶短纤维在橡胶中的分散性是发挥芳纶短纤维性能，提升橡胶综合性能的关键。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种芳纶短纤维基橡胶复合材料及其制备方法。本发明的制备方法简单，步骤易于操作，将芳纶短纤维分散于聚乙烯醇中，避免了芳纶短纤维在橡胶混炼过程中聚集成团，使之更有效的分散于橡胶基体中，在胶料混炼中加入聚乙烯醇缩丁醛，能够加强芳纶短纤维与橡胶基体间的结合力，提高胶料的综合性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种芳纶短纤维基橡胶复合材料及其制备方法，其特征在于，该纶短纤维基橡胶复合材料及其制备方法具有以下特征：
一种芳纶短纤维基橡胶复合材料，按重量份数计，包括以下组份：橡胶100份、聚乙烯醇缩丁醛0.5~5份、炭黑30~60份、氧化锌5~10份、硬脂酸0.5~4份、防老剂1~5份、硫磺2~6份、促进剂0.5~2份、防焦剂0.1~0.4份，还包括芳纶短纤维-聚乙烯醇复合物0.1~10份。
所述芳纶短纤维-聚乙烯醇复合物中芳纶短纤维的长度为1~6mm。
所述芳纶短纤维-聚乙烯醇复合物中芳纶短纤维与聚乙烯醇的质量比为1:5~1:50。
所述橡胶为天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶中的一种或多种。
所述的芳纶短纤维基橡胶复合材料中所述芳纶短纤维-聚乙烯醇复合物的制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚乙烯醇溶于去离子水中，配制浓度为1~10wt%的聚乙烯醇水溶液，待完全溶解后加入乙醇，乙醇的体积分数为1~5%，得到聚乙烯醇溶液；
（2）在快速搅拌下，将芳纶短纤维加入步骤（1）中的聚乙烯醇溶液中，搅拌至芳纶短纤维均匀分散，得到芳纶短纤维-聚乙烯醇分散液；
（3）将芳纶短纤维-聚乙烯醇分散液于室温下干燥2~24h，制备得到芳纶短纤维-聚乙烯醇复合物。
所述的芳纶短纤维基橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）一段母炼：按重量份数计，向密炼机中依次加入天然橡胶100份、芳纶短纤维-聚乙烯醇复合物0.1~20份、聚乙烯醇缩丁醛0.5~5份、炭黑30~60份、氧化锌5~10份、硬脂酸0.5~4份、防老剂1~5份，调节密炼机转子转速为45~55转/分钟，上顶栓压力为0.3~0.5mpa，炼胶时间为50~140秒，排胶温度为150~165℃，得到一段母胶；
（2）终炼：向密炼机中加入一段母胶，硫磺2~6份、促进剂0.5~2份、防焦剂0.1~0.4份，密炼机的转子转速为20~40转/分钟，上顶栓压力为0.3~0.5mpa，炼胶时间为50~130秒，排胶温度为90~110℃，得到的终炼胶即为芳纶短纤维基橡胶复合材料。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的制备方法简单，步骤易于操作，将芳纶短纤维分散于聚乙烯醇中，避免了芳纶短纤维在橡胶混炼过程中聚集成团，使之更有效的分散于橡胶基体中，在胶料混炼中加入聚乙烯醇缩丁醛，能够加强芳纶短纤维与橡胶基体间的结合力，提高胶料的综合性能。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
具体实施方式
实施例1
一种芳纶短纤维基橡胶复合材料，按重量份数计，包括以下组份：天然橡胶100份，芳纶短纤维-聚乙烯醇复合物0.1份，聚乙烯醇缩丁醛2份，炭黑n23430份，氧化锌10份，硬脂酸2份，防老剂40205份，硫磺2份，促进剂nobs2份，防焦剂ctp0.1份。
所述芳纶短纤维-聚乙烯醇复合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚乙烯醇溶于去离子水中，配置浓度为1wt%的聚乙烯醇水溶液，待完全溶解后加入乙醇，乙醇的体积分数为3%，得到聚乙烯醇溶液；
（2）在快速搅拌下，将1mm芳纶短纤维加入步骤（1）中的聚乙烯醇溶液中，搅拌至芳纶短纤维均匀分散，得到芳纶短纤维-聚乙烯醇分散液；
（3）将芳纶短纤维-聚乙烯醇分散液于室温下干燥2h，制备得到芳纶短纤维-聚乙烯醇复合物，芳纶短纤维与聚乙烯醇的质量比为1:5。
所述芳纶短纤维基橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）一段母炼：向密炼机中依次加入天然橡胶100份，芳纶短纤维-聚乙烯醇复合物0.1份，聚乙烯醇缩丁醛2份，炭黑n32630份，氧化锌10份，硬脂酸2份，防老剂5份，密炼机转子转速为50转/分钟，上顶栓压力为0.4mpa，炼胶时间为100秒，排胶温度为155℃，得到一段母胶；
（2）终炼：向密炼机中加入一段母胶，硫磺2份，促进剂2份，防焦剂0.1份，密炼机转子转速为40转/分钟，上顶栓压力为0.3mpa，炼胶时间为130秒，排胶温度为90℃，得到的终炼胶即为芳纶短纤维基橡胶复合材料。
实施例2
一种芳纶短纤维基橡胶复合材料，按重量份数计，包括以下组份：天然橡胶100份，芳纶短纤维-聚乙烯醇复合物10份，聚乙烯醇缩丁醛5份，炭黑40份，氧化锌7份，硬脂酸4份，防老剂rd2份，硫磺6份，促进剂cz0.5份，防焦剂ctp0.4份。
所述芳纶短纤维-聚乙烯醇复合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚乙烯醇溶于去离子水中，配置浓度为10wt%的聚乙烯醇水溶液，待完全溶解后加入乙醇，体积分数为1%，得到聚乙烯醇溶液；
（2）在快速搅拌下，将3mm芳纶短纤维加入步骤（1）中的聚乙烯醇溶液中，搅拌至芳纶短纤维均匀分散，得到芳纶短纤维-聚乙烯醇分散液；
（3）将芳纶短纤维-聚乙烯醇分散液于室温下干燥12h，制备得到芳纶短纤维-聚乙烯醇复合物，芳纶短纤维与聚乙烯醇的质量比为1:50。
所述芳纶短纤维基橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）一段母炼：向密炼机中依次加入天然橡胶100份，芳纶短纤维-聚乙烯醇复合物10份，聚乙烯醇缩丁醛5份，炭黑40份，氧化锌7份，硬脂酸4份，防老剂2份，密炼机转子转速为45转/分钟，上顶栓压力为0.5mpa，炼胶时间为50秒，排胶温度为165℃，得到一段母胶；
（2）终炼：向密炼机中加入一段母胶，硫磺6份，促进剂0.5份，防焦剂0.4份，密炼机转子转速为20转/分钟，上顶栓压力为0.4mpa，炼胶时间为50秒，排胶温度为110℃，得到的终炼胶即为芳纶短纤维基橡胶复合材料。
实施例3
一种芳纶短纤维基橡胶复合材料，按重量份数计，包括以下组份：天然橡胶100份，芳纶短纤维-聚乙烯醇复合物5份，聚乙烯醇缩丁醛0.5份，炭黑n37560份，氧化锌5份，硬脂酸0.5份，防老剂rd1份，硫磺3份，促进剂dz1份，防焦剂ctp0.2份。
所述芳纶短纤维-聚乙烯醇复合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚乙烯醇溶于去离子水中，配置浓度为5wt%的聚乙烯醇水溶液，待完全溶解后加入乙醇，体积分数为5%，得到聚乙烯醇溶液；
（2）在快速搅拌下，将6mm芳纶短纤维加入步骤（1）中的聚乙烯醇溶液中，搅拌至芳纶短纤维均匀分散，得到芳纶短纤维-聚乙烯醇分散液；
（3）将芳纶短纤维-聚乙烯醇分散液于室温下干燥24h，制备得到芳纶短纤维-聚乙烯醇复合物，芳纶短纤维与聚乙烯醇的质量比为1:25。
所述芳纶短纤维基橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）一段母炼：向密炼机中依次加入天然橡胶100份，芳纶短纤维-聚乙烯醇复合物20份，聚乙烯醇缩丁醛0.5份，炭黑60份，氧化锌5份，硬脂酸0.5份，防老剂1份，密炼机转子转速为55转/分钟，上顶栓压力为0.3mpa，炼胶时间为140秒，排胶温度为150℃，得到一段母胶；
（2）终炼：向密炼机中加入一段母胶，硫磺3份，促进剂1份，防焦剂0.2份，密炼机转子转速为30转/分钟，上顶栓压力为0.5mpa，炼胶时间为80秒，排胶温度为100℃，得到的终炼胶即为芳纶短纤维基橡胶复合材料。
以上所述的实施例对本发明进行了详细说明。不过需要声明的是，以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明。凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围内。