橡膠的其它傳統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)

1、 其它傳統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)體系其它傳統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)體系 1 有機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑有機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑 對于高硬度、高補(bǔ)強(qiáng)的膠料單純依靠增加炭黑用量的辦法難以達(dá)到要求，通常在配方中使用酚醛補(bǔ)強(qiáng)樹脂或高苯乙烯樹脂等補(bǔ)強(qiáng)劑以達(dá)到進(jìn)一步提高膠料硬度的目的。 1 有機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑有機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑 橡膠用有機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑包括合成樹脂和天然樹脂，但并非所有樹脂都可用作補(bǔ)強(qiáng)劑。用作補(bǔ)強(qiáng)劑的樹脂多為合成產(chǎn)品，如酚醛樹脂、石油樹脂及古馬隆樹脂。天然樹脂有木質(zhì)素等。許多樹脂在膠料中同時(shí)兼有多種功能，如酚醛樹脂可用作補(bǔ)強(qiáng)劑、增粘劑、纖維表面粘接劑、交聯(lián)劑及加工助劑。石油樹脂、高苯乙烯樹脂也有多種功能。 一酚醛樹脂一酚醛樹脂 一般橡膠專用補(bǔ)強(qiáng)酚醛樹脂的聚合必須加入第三單體，并

2、通過油或膠乳改性合成的酚醛樹脂，使其具有高硬度、高補(bǔ)強(qiáng)、耐磨、耐熱及加工安全和與橡膠相容性好的特征。通用橡膠補(bǔ)強(qiáng)酚醛樹脂主要有間苯-甲醛二階酚醛樹脂、賈樹油或妥爾油改性二階酚醛樹脂和膠乳改性酚醛樹脂。 酚醛樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征如圖所示。R1，R2為不同的烷基；X，Y為非金屬原子或烷基OHOHOHOHR1R1R2R2mnXYX 酚醛樹脂能賦予膠料一定的硬度、定伸應(yīng)力和低形變性，而僅僅通過增大CB用量不能達(dá)到此目的，因此近年來其在橡膠中的應(yīng)用越來越廣泛，如用做膠料增黏劑、膠黏劑以及充氣子午胎胎圈膠的增硬劑等。 新型酚醛樹脂的另一大優(yōu)勢是它能在膠料中形成與膠料網(wǎng)絡(luò)相互作用的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，起到補(bǔ)強(qiáng)作用。

3、 線形酚醛樹脂（甲醛/苯酚摩爾比為0.75-0.85在酸性介質(zhì)中反應(yīng)生成，Mn為2000）用做橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑時(shí)必須加入固化劑，如HMT（六亞甲基四胺）、三聚甲醛、多聚甲醛等。由于要與酚醛樹脂中的酚羥基反應(yīng)，因此最好選用能在高溫下甲醛或亞甲基給予體的固化劑以改善耐熱性。 近年來，在輪胎行業(yè)中逐漸用三聚氰胺樹脂取代HMT，它可為膠料提供適當(dāng)?shù)奈锢硇阅?，并使膠料具有加工安全性和防止鋼絲簾線腐蝕的特性 線形酚醛樹脂商業(yè)化的產(chǎn)品主要有：美國Occidental公司的Durez系列、Schenectady公司的SP系列、Summit公司的Duphene系列、Polymer Applications公司的PA5

4、3系列；德國BASF公司的Koreforte系列；法國CECA公司的R系列；我國常州常京化學(xué)有限公司的PFM系列。 酚醛樹脂主要用于剛性和硬度要求很高的膠料中，尤其常用于胎面部位（胎冠和胎面基部）和胎圈部位（三角膠和耐磨膠料）。 二石油樹脂二石油樹脂 石油樹脂是石油裂解副產(chǎn)物的C5、C9餾分經(jīng)催化聚合所制得的分子量油狀或熱塑性烴類樹脂。按化學(xué)成分可分為芳香族石油樹脂（C5樹脂）、脂肪族石油樹脂（C9樹脂）、脂肪-芳香族樹脂（C5/C9共聚樹脂）、雙環(huán)戊二烯樹脂（DCPD樹脂）以及這些樹脂加氫后的加氫石油樹脂。 C5石油樹脂還可進(jìn)一步分為通用型、調(diào)和型和無色透明型3種。 C5石油樹脂軟化點(diǎn)多在1

5、00左右，主要作為增粘劑用于NR和IR膠料中。 C9石油樹脂，按原材料預(yù)處理及軟化點(diǎn)分為PR1和PR2兩種型號(hào)和多種規(guī)格。 C9石油樹脂軟化點(diǎn)為 90100，主要用于油墨和涂料；軟化點(diǎn)在120以上的C9石油樹脂還可用作橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑。 C5/C9石油樹脂為C5和C9兩種成分兼有的樹脂，軟化點(diǎn)為 90100 ，主要用于NR和SBR等橡膠和苯乙烯型熱塑性彈性體。 DCPD樹脂又有普通型、氫化型和淺色型3種之分。C9石油樹脂，按原材料預(yù)處理及軟化點(diǎn)分為PR1和PR2兩種型號(hào)和多種規(guī)格。軟化點(diǎn)為 80100，用于輪胎、涂料和油墨。氫化的DCPD樹脂軟化點(diǎn)可高達(dá) 100140，主要用于各種苯乙烯型熱塑性彈性

6、體和塑料中。 石油樹脂為NR和SR的良好配合劑。做補(bǔ)強(qiáng)劑時(shí)，加入10-15份可使橡膠的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率分別提高10-30%。同其它類似材料相比具有以下優(yōu)勢：價(jià)格便宜。是松香的70-80%，古馬隆的80-90%，可完全或部分代替之。一料多用，性能齊全。兼具軟化、增黏和補(bǔ)強(qiáng)填充作用。無毒，不污染環(huán)境。可適當(dāng)替代有致癌嫌疑的芳香油作為橡膠操作油。種類繁多，資源豐富。 三苯乙烯樹脂三苯乙烯樹脂 常用的高苯乙烯樹脂由苯乙烯和丁二烯共聚制得，苯乙烯含量在85%左右，有橡膠狀、粒狀和粉狀。高苯乙烯樹脂的性能與其苯乙烯含量有關(guān)。苯乙烯含量70%的軟化溫度為5060；苯乙烯含量8590%的軟化溫度為9010

7、0。苯乙烯含量增加，膠料強(qiáng)度、剛度和硬度增加。 高苯乙烯樹脂與SBR的相容性很好，可用于NR、NBR、BR、CR，但不宜在不飽和度低的橡膠中使用。一般多用于各種鞋類部件、電纜膠料及膠輥。高苯乙烯樹脂的耐沖擊性能良好，能改善硫化膠力學(xué)性能和電性能，但伸長率下降。 四木質(zhì)素四木質(zhì)素 木質(zhì)素是造紙工業(yè)的廢棄物，每年可從造紙污水中提取約3000萬噸。木質(zhì)素是一種主要由碳、氫、氧三元素組成的天然高分子化合物。是苯丙基單元通過O，CC連接的芳香族化合物，它的分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分子量約為80012000。 木質(zhì)素在溫度升至70110干燥時(shí)，出現(xiàn)軟化和粘性增加現(xiàn)象，而聚集成較大顆粒，平均粒徑達(dá)5m以上。因此，直接

8、將這種微米的木質(zhì)素混入橡膠后，通常不能獲得很好的補(bǔ)強(qiáng)效果，而只能起著填充的作用。 為了獲得木質(zhì)素對橡膠的補(bǔ)強(qiáng)效果，可以將木質(zhì)素羥甲基化（甲醛改性）木質(zhì)素羥甲基化（甲醛改性） 可以顯著降低其分子附聚體的尺寸，提高與橡膠間的反應(yīng)活性和在橡膠中的分散性，分散尺寸100300nm。 2 無機(jī)填充劑無機(jī)填充劑 一無機(jī)填料的特點(diǎn)一無機(jī)填料的特點(diǎn) 與炭黑相比，無機(jī)填料具有以下特點(diǎn)：（1）來源豐富，主要來源于礦物，價(jià)格比較低；（2）多為白色或淺色，可以制造彩色橡膠制品；（3）制造能耗低，制造炭黑的能耗比無機(jī)填料高；（4）某些無機(jī)填料具有特殊功能，如阻燃性、磁性等；（5）對橡膠基本無補(bǔ)強(qiáng)性，或者補(bǔ)強(qiáng)性低。 對于

9、橡膠工業(yè)，補(bǔ)強(qiáng)是非常重要的，否則許多非自補(bǔ)強(qiáng)橡膠便失去了使用價(jià)值。但多數(shù)無機(jī)填充劑的補(bǔ)強(qiáng)性能不如炭黑好，主要原因是無機(jī)填料具有親水性，與橡膠的親和性不好，因此降低無機(jī)填料的粒徑和表面親水性是關(guān)鍵。 二無機(jī)填料表面改性的主要方法二無機(jī)填料表面改性的主要方法填料的表面改性，一般有下述幾種方法：（1）親水基團(tuán)調(diào)節(jié) （2）偶聯(lián)劑或表面活性劑改性無機(jī)填料表面 （3）粒子表面接枝 聚合物接枝，引發(fā)活性點(diǎn)吸附單體聚合接枝。（4）粒子表面離子交換 改變表面離子，自然改變了表面的性質(zhì)。（5）粒子表面聚合物膠囊化 用聚合物把填料包一層，但互相無化學(xué)作用。 這些方法中目前工業(yè)上廣泛采用的是第二種即用偶聯(lián)劑及表面活性

10、劑改性無機(jī)填料。 3 短纖維補(bǔ)強(qiáng)短纖維補(bǔ)強(qiáng) 橡膠中使用長纖維做骨架材料的主要目的在于提高制品的力學(xué)強(qiáng)度和模量，限制其外力作用下的變形。長纖維與橡膠的復(fù)合，制造工藝是比較麻煩的。短纖維橡膠復(fù)合體的強(qiáng)度雖不及長纖維橡膠復(fù)合體，但具有保持橡膠制品形狀的性能，以及可控制復(fù)合體的強(qiáng)度、彈性模量和纖維定向等；加工方面也不象長纖維復(fù)合體那樣復(fù)雜，用開煉機(jī)、密煉機(jī)、擠出機(jī)等通用橡膠機(jī)械即可容易地加工成型。 短纖維指長度5 mm的纖維，對它的研發(fā)始于20世紀(jì)7O年代。1972年美國孟山都公司首先將其成功地用于膠管。此后不少國家相繼從事研究。 目前，研究和使用的重點(diǎn)放在：重型輪胎(如工程胎和越野輪胎)。管、帶則是

11、另一個(gè)重點(diǎn)，用橡膠纖維復(fù)合材料來取代膠層織物骨架層，可免除壓延擦膠、裁斷、貼合等多道操作，大大簡化了工藝。據(jù)國外報(bào)道，短纖維也可取代傳統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)劑(如炭黑)，用于鞋底等模壓制品。 一短纖維的種類一短纖維的種類 橡膠復(fù)合材料用的短纖維有下述的絲和麻等天然纖維；聚酯和芳綸纖維等合成纖維；碳纖維等無機(jī)纖維以及金屬纖維。n天然纖維：絲纖維、麻纖維、椰子纖維、木材纖維素纖維、木漿纖維、黃麻纖維等。 例如木材纖維素纖維因在加工過程中不會(huì)破損且容易彎曲，所以在橡膠復(fù)合體中保持較高的長徑比因而表現(xiàn)出較高的補(bǔ)強(qiáng)性。木漿纖維的平均拉伸強(qiáng)度為500MPa， 只是玻璃纖維的25% ， 尼龍纖維的60% ， 但因其表面含有

12、羥基和原纖維， 作為界面的強(qiáng)有力的結(jié)合點(diǎn)起作用， 因此可賦予橡膠復(fù)合體以較高的補(bǔ)強(qiáng)性。n合成纖維：聚酯纖維、芳香族聚酰胺纖維(芳綸纖 維)、尼龍纖維、粘膠纖維和維綸。 合成纖維的表面一般無活性， 與橡膠基質(zhì)粘合較難， 需要進(jìn)行表面處理。n無機(jī)纖維：碳纖維、玻璃纖維、碳化硅纖維、鈦酸鉀纖 維、石墨纖維等。玻璃纖維和碳纖維 其中玻璃纖維和碳纖維是纖維增強(qiáng)塑料(FRP)使用較多的纖維。但是， 該纖維用于橡膠時(shí)因質(zhì)地較脆在混煉過程中易破損， 致使長徑比顯著減小， 而補(bǔ)強(qiáng)效果降低。不過， 纖維會(huì)隨其直徑變小而變得柔軟起來， 加工過程中的破損也趨于減少。該纖維和合成纖維一樣表面無活性， 如不進(jìn)行表面處理就

13、難以獲得牢固的粘合。 在以上各類短纖維中 碳短纖維和芳綸短纖維兼有高強(qiáng)度、低相對密度的雙重優(yōu)勢，單從技術(shù)角度考慮，它們是最理想的品種，但成本高昂，難以大量推廣。 玻璃短纖維雖價(jià)格低廉，但抗彎曲性能差，相對密度大，也有局限性。 目前總的來說，還是以尼龍、人造絲、聚酯等短纖維品種最具現(xiàn)實(shí)意義。 二、影響短纖維性能的因素二、影響短纖維性能的因素 短纖維的補(bǔ)強(qiáng)作用可通過控制其長徑比長徑比(長度/直徑)、纖維的取向纖維的取向形成由物理或化學(xué)鍵導(dǎo)致的強(qiáng)力粘合界面強(qiáng)力粘合界面， 以及確立高分散狀態(tài)高分散狀態(tài)等手段來獲得。 因此，對于補(bǔ)強(qiáng)用短纖維要求其具有長徑比約在100200 之間、可與橡膠基質(zhì)進(jìn)行牢固粘合

14、， 以及加工處理時(shí)不損害它的柔軟性。 1.短纖維的長度短纖維的長度 橡膠工業(yè)用的短纖維一般指纖維斷面尺寸在1到幾十微米間，長徑比在250以下，通常在100200間，長度在35mm以下，通常為35mm的各類纖維。 實(shí)際使用時(shí)纖維長度以25 mm為宜，直徑以0.250.5 mm為宜，也就是說，長徑比可介于100200的范圍，可與橡膠基質(zhì)進(jìn)行牢固粘合， 以及加工處理時(shí)不損害它的柔軟性。 實(shí)踐證明，長徑比太大會(huì)導(dǎo)致結(jié)團(tuán)，影響補(bǔ)強(qiáng)效果。 短纖維補(bǔ)強(qiáng)膠料一般用開煉機(jī)、密煉機(jī)、捏煉機(jī)等高剪切力橡膠加工機(jī)械進(jìn)行混煉，因此象玻璃纖維、碳纖維等較脆的短纖維在加工過程中容易斷裂、粉碎。短纖維混煉后的破碎程度隨所用橡

15、膠種類、配方、短纖維種類和直徑而異。 聚酯纖維、維綸纖維、聚間苯二甲酰間苯二胺纖維混煉中不產(chǎn)生彎曲和破斷，纖維分布與混煉前的短纖維相同。耐綸纖維和人造絲纖維混煉中產(chǎn)生彎曲和破斷，玻璃纖維和碳纖維等混煉后破斷成約150m的長度。此外，芳綸纖維混煉中產(chǎn)生原纖化和破斷，有時(shí)粉碎成150m的長度。 2表面性質(zhì)表面性質(zhì) 纖維素類短纖維含羥基，表面活性大，易親和橡膠，有利于補(bǔ)強(qiáng)。合成纖維類短纖維表面光滑，活性基團(tuán)相對較少，和橡膠的粘性差，一般要用RFL粘合體系處理。 3. 纖維取向纖維取向 這是影響補(bǔ)強(qiáng)效果的關(guān)鍵因素。當(dāng)產(chǎn)品在使用中的受力方向和短纖維在膠料中的取向一致時(shí)，橡膠的彈性模量、拉伸強(qiáng)度都達(dá)到最大

16、。這對膠帶類產(chǎn)品最為有利，因?yàn)檫@符合膠帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)沿一個(gè)方向受力的特點(diǎn)。4. 與橡膠的結(jié)合牢度與橡膠的結(jié)合牢度 這也是用好短纖維的關(guān)鍵。結(jié)合強(qiáng)度高，則補(bǔ)強(qiáng)效果好。為了增進(jìn)結(jié)合，可對短纖維作表面處理。所用的處理液根據(jù)纖維品種而定，尼龍、人造絲適宜用RFL體系，而聚酯短纖維則宜用含異氰酸酯的處理液。 5. 纖維用量纖維用量 復(fù)合材料中短纖維有個(gè)最低用量問題，只有達(dá)到該用量才有明顯增強(qiáng)作用。對于塑料至少要加10%，主要是為了減少纖維末端的應(yīng)力集中。一般短纖維補(bǔ)強(qiáng)復(fù)合材料的抗張強(qiáng)度僅為連續(xù)纖維復(fù)合材料的55%86%，其模量為長纖維的90%95%。 三對制品性能的影響三對制品性能的影響 用短纖維補(bǔ)強(qiáng)可以給產(chǎn)

17、品帶來某些好處，例如：減少生熱短纖維的加入可提高橡膠在低伸長情況下的應(yīng)力，大大限制變形，從而使能耗能耗和生熱生熱雙雙下降。有助于產(chǎn)品輕量化輕量化：這是因?yàn)槎汤w維的相對密度普遍低于橡膠。據(jù)介紹，如將尼龍短纖維用于胎側(cè)膠，可使胎側(cè)減重40 。此外短纖維還具有降低滾動(dòng)阻力降低滾動(dòng)阻力和噪音噪音的功能，這對輪胎來說都很重要。 四短纖維應(yīng)用于橡膠中的某些實(shí)際問題四短纖維應(yīng)用于橡膠中的某些實(shí)際問題 短纖維推廣應(yīng)用還存在煉膠困難、耗能成本上升、煉膠周期加長和分散不均等難題。就目前來說，這也是制約其推廣應(yīng)用的關(guān)鍵所在。 短纖維在橡膠中應(yīng)用有幾個(gè)問題需要十分注意，這就是分散、粘合、取向三個(gè)問題。1 短纖維的分散

18、和與橡膠的粘合短纖維的分散和與橡膠的粘合 短纖維橡膠復(fù)合體的纖維與橡膠的粘合性和相互作用對復(fù)合材料性能有很大影響。短纖維與橡膠的粘合方法有兩種: 短纖維預(yù)先用膠粘劑處理， 然后將其加入膠料中進(jìn)行硫化粘合； 將未經(jīng)處理的纖維和膠粘劑一起加入橡膠基質(zhì)中， 在硫化的同時(shí)使橡膠與纖維進(jìn)行粘合。 短纖維的表面一般呈惰性，與橡膠的粘合性差，為改善纖維與橡膠的粘合性和分散性，可考慮以下方法：（1）短纖維表面進(jìn)行處理；（2）橡膠本身進(jìn)行改性；（3）添加相容劑（分散劑）；（4）對橡膠進(jìn)行纖維接枝等。 實(shí)際加工中主要采用上述（1）、（3）的處理方法。在短纖維與橡膠復(fù)合中，采用纖維的表面處理劑或添加結(jié)合劑的方法可改

19、善纖維與橡膠的粘合性。 na. 表面處理方法表面處理方法 短纖維表面處理的方法是先用膠粘劑對纖維進(jìn)行表面處理， 而后再與膠料混合。 該方法使用的膠粘劑由間苯二酚與甲醛的初期縮合物水溶液(RF) 和膠乳(L ) 的混合物組成。尼龍用RFL 膠粘劑的組成如表7-10 所示。聚酯纖維表面除了末端羥基和羧基外沒有其他反應(yīng)活性點(diǎn)， 所以單獨(dú)使用RFL 浸漬液不能獲得足夠的粘接強(qiáng)度。為此， 多采用先以異氰酸酯對纖維表面改性再用RFL 浸漬液處理的雙浸漬法。表表7-10 尼龍用尼龍用RFL 浸漬液的配方浸漬液的配方 nb. 向橡膠基質(zhì)中加入膠粘劑的方法向橡膠基質(zhì)中加入膠粘劑的方法 這是纖維不用膠粘劑預(yù)先處理

20、， 而通過向基質(zhì)橡膠中加入間苯二酚等亞甲基接受體、六亞甲基四胺等亞甲基給予體及白炭黑， 使橡膠與纖維直接粘合的方法。該方法的膠料配方如表7-11 所示。該配方大體可用于橡膠與纖維的復(fù)合。表表7-11 膠料配方膠料配方 2 短纖維在橡膠中的取向短纖維在橡膠中的取向 在短纖維補(bǔ)強(qiáng)橡膠復(fù)合材料加工過程中，短纖維很容易沿膠料的流動(dòng)方向取向。 纖維的取向有三個(gè)方向，即與壓延方向一致的軸向（L）、與L處于同一平面并垂直于壓延方向（T）和垂直L-T平面的方向（Y），見圖。短纖維取向示意圖 短纖維的三 種取向均可降低滾動(dòng)阻力。其中， 徑向取向既可提高耐磨性，大大降低胎面生熱， 又使輪胎有較高的橫向剛度， 改善

21、駕駛的靈活性。 但當(dāng)短纖維替代了一部分炭黑，使炭黑用量有所減小，可能會(huì)影響輪胎的抓著力。 影響取向的因素 影響取向的最重要因素影響取向的最重要因素是復(fù)合材料制造成品工藝過程中最后工序流道的尺寸、形狀、溫度、壓力和速度等工藝條件。 通常短纖維的取向主要靠開煉機(jī)混煉、擠出(注射) 或壓延實(shí)現(xiàn)：開煉機(jī)混煉或壓延時(shí)短纖維的排列方向沿滾動(dòng)方向；擠出生產(chǎn)時(shí)短纖維一般會(huì)沿?cái)D出方向排列。 此外，此外，短纖維的取向程度與纖維類型、用量及混煉膠的制備、加工方法等因素有關(guān)。 剛性纖維(如玻璃纖維、芳綸纖維) 較容易取向，而柔性纖維(如聚酯纖維、錦綸纖維) 扭轉(zhuǎn)性高,取向性相對不好。 在纖維取向方向上，纖維的補(bǔ)強(qiáng)作用

22、非常明顯。這對提高管材、帶材的性能極為有利，同時(shí)復(fù)合材料的各向異性也會(huì)導(dǎo)致材料溶脹和熱膨脹性能的各向異性，利用此性質(zhì)可以制造塞、墊等密封材料。 雖然短纖維復(fù)合材料性能的各向異性可以定性表征短纖維的取向，但并不能在統(tǒng)計(jì)意義上對短纖維的取向度和取向分布做出定量描述。 相反，顯微技術(shù)是研究復(fù)合材料中短纖維取向的常用方法。反射式光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線照相技術(shù)等都已用于短纖維復(fù)合材料中短纖維的取向研究。五、混煉操作五、混煉操作 短纖維的復(fù)合體中， 纖維的補(bǔ)強(qiáng)效果通過短纖維的良好分散和定向來體現(xiàn)。在橡膠中加入短纖維和其它配合劑進(jìn)行混煉， 使短纖維分散于基質(zhì)橡膠中， 然后通過開煉機(jī)輥筒使短纖維定

23、向。 在混煉時(shí)， 短纖維容易被其周圍橡膠的剪切力所切斷。因此， 在混煉操作中短纖維受到分散和長度分布變化這兩種因素的作用。短纖維在混煉中的損壞程度視橡膠種類、短纖維品種和直徑而各異。 各種短纖維（長度為各種短纖維（長度為6mm ）分散于）分散于CR 后的長度分布后的長度分布 n聚酯、維綸和芳香族纖維(conex， 日本生產(chǎn)的一種耐熱纖維) 的短纖維在混煉中不會(huì)產(chǎn)生彎曲和斷裂現(xiàn)象， 表現(xiàn)出如圖中曲線I 所示的與原試樣相同的長度分布。n尼龍和人造絲短纖維在混煉中會(huì)彎曲， 變得比原來的長度短， 表現(xiàn)出如圖中曲線II 所示的較寬的長度分布。n碳纖維和玻璃纖維在混煉中被粉碎成長度約150um 的纖維段，

24、 表現(xiàn)如圖中曲線III所示的長度分布， 由于纖維的長徑比顯著降低， 因此可認(rèn)為， 這兩種纖維不太適宜用作橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑。 六、短纖維補(bǔ)強(qiáng)橡膠的物理性能六、短纖維補(bǔ)強(qiáng)橡膠的物理性能 填充填充10vol%不同纖維長度不同纖維長度PET 纖維的纖維的CR 復(fù)合體的應(yīng)力復(fù)合體的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線經(jīng)RFL 液處理 未經(jīng)RFL 液處理n配入未處理的PET的短纖維CR復(fù)合體產(chǎn)生屈服， 其程度相當(dāng)于拉伸10%。n當(dāng)復(fù)合體中配合了經(jīng)過RFL浸漬液處理的PET短纖維時(shí)， 若纖維長度在1mm 以下， 隨著纖維長度增大， 拉伸應(yīng)力也增大， 當(dāng)伸長率增大時(shí)，復(fù)合體產(chǎn)生屈服， 表現(xiàn)與橡膠基質(zhì)相同的傾向。n加入長度在4m

25、m 以上短纖維的復(fù)合體， 其拉伸應(yīng)力隨伸長率增大而呈線性增加的趨勢直至斷裂， 表現(xiàn)出與纖維相同的特性。n含長度為2mm 的短纖維補(bǔ)強(qiáng)橡膠復(fù)合體， 在纖維填充率為5vol% 時(shí)產(chǎn)生屈服， 從而呈現(xiàn)出橡膠基質(zhì)的特性; 纖維填充率為15vol% 的CR復(fù)合體， 其拉伸應(yīng)力呈線性增加趨勢直至斷裂， 表現(xiàn)出纖維的特性。n短纖維橡膠復(fù)合體的這種補(bǔ)強(qiáng)效果視短纖維的長度和填充率不同而各異。 短纖維短纖維-CR 復(fù)合體的動(dòng)態(tài)貯存彈性模量復(fù)合體的動(dòng)態(tài)貯存彈性模量E與纖維定向方向的關(guān)系與纖維定向方向的關(guān)系 n復(fù)合體的彈性模量在壓延方向上最大， 而在正交(垂直) 方向上較小。 n纖維取向造成的彈性模量各向異性可由下式

26、給出。即:式中 EL 纖維取向方向上的彈性模量; E T 纖維垂直方向上的彈性模量; E 在由纖維取向與Q 角構(gòu)成的方向上施加應(yīng)力 時(shí)的彈性模量。n測定值跟由式子求出的值(實(shí)線) 一致， 這表明短纖維完全在壓延方向上取向， 以及由短纖維取向造成的補(bǔ)強(qiáng)的各向異性。 PET-CR 復(fù)合體的彈性模量復(fù)合體的彈性模量E與短纖維填充量和纖維長度之間的關(guān)系與短纖維填充量和纖維長度之間的關(guān)系 七短纖維在橡膠制品中的應(yīng)用七短纖維在橡膠制品中的應(yīng)用 纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料廣泛用于輪胎、耐熱輸送帶、礦用導(dǎo)風(fēng)筒基布、膠管和傳動(dòng)帶等的生產(chǎn)。 在汽車用同步傳動(dòng)帶中，芳綸纖維和玻璃纖維以其斷裂強(qiáng)度高、斷裂伸長率低、耐熱性好

27、和熱膨脹系數(shù)小等突出優(yōu)點(diǎn)成為首選增強(qiáng)材料。芳綸纖維由于價(jià)格較高，在國內(nèi)未能大規(guī)模應(yīng)用。玻璃纖維價(jià)格相對便宜，但性脆、纖維之間容易磨損, 導(dǎo)致耐屈撓性能差,必須進(jìn)行特殊處理才能提高其與橡膠的粘合性能,進(jìn)而充分發(fā)揮優(yōu)勢。 1膠管中應(yīng)用膠管中應(yīng)用 主要用于制造耐中低壓膠管，例如農(nóng)田和園藝灌溉膠管、汽車中低壓油管、一般水管等。特別是短纖維復(fù)合材料在不同的口型壓出后便可以有不同取向。周向取向提高耐壓能力，徑向取向提高膠管的挺性，可在無芯棒條件下連續(xù)生產(chǎn)膠管。用這一技術(shù)還可以制造汽車用異型管，提高了生產(chǎn)效率。2膠帶中應(yīng)用膠帶中應(yīng)用 在三角帶中壓縮層中使用5-20份短纖維可明顯提高三角帶的橫向剛度，具有較好的縱向撓性、較抵的彎曲模量，提高側(cè)向摩擦力，提高傳動(dòng)效率，不易打滑。在表面層中使用可以增大膠帶與槽輪的摩擦力，降低噪聲，護(hù)膠帶磨損。伸張層中使用可有效地提高橫向剛度。3輪胎中應(yīng)用輪胎中應(yīng)用 短纖維補(bǔ)強(qiáng)材料可用于工程機(jī)械輪胎,也可用于汽車子午線輪胎、斜交輪胎,