橡膠的其它傳統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)(編輯修改稿)
2025-02-08 23:36 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 合成纖維一樣表面無(wú)活性， 如不進(jìn)行表面處理就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(duì)密度的雙重優(yōu)勢(shì)，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(duì)密度大，也有局限性。 目前總的來(lái)說(shuō)，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 短纖維的補(bǔ)強(qiáng)作用可通過(guò)控制其 長(zhǎng)徑比 (長(zhǎng)度 /直徑 )、 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 ， 以及確立 高分散狀態(tài) 等手段來(lái)獲得。 因此，對(duì)于補(bǔ)強(qiáng)用短纖維要求其具有長(zhǎng)徑比約在 100～ 200 之間、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。 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(zhǎng)徑比在 250以下，通常在 100~200間，長(zhǎng)度在 35mm以下，通常為3~5mm的各類纖維。 實(shí)際使用時(shí)纖維長(zhǎng)度以 2～ 5 mm為宜，直徑以 ～ mm為宜，也就是說(shuō)，長(zhǎng)徑比可介于 100—200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(zhǎng)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(kāi)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(guò)程中容易斷裂、粉碎。短纖維混煉后的破碎程度隨所用橡膠種類、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 150?m的長(zhǎng)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150?m的長(zhǎng)度。 2．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(duì)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 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。這對(duì)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 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(duì)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 復(fù)合材料中短纖維有個(gè)最低用量問(wèn)題，只有達(dá)到該用量才有明顯增強(qiáng)作用。對(duì)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(zhǎng)纖維的 90%~95%。 三．對(duì)制品性能的影響 用短纖維補(bǔ)強(qiáng)可以給產(chǎn)品帶來(lái)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(zhǎng)情況下的應(yīng)力，大大限制變形，從而使 能耗 和 生熱 雙雙下降。 ? 有助于產(chǎn)品 輕量化 ：這是因?yàn)槎汤w維的相對(duì)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 和 噪音 的功能，這對(duì)輪胎來(lái)說(shuō)都很重要。 四．短纖維應(yīng)用于橡膠中的某些實(shí)際問(wèn)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(zhǎng)和分散不均等難題。就目前來(lái)說(shuō)，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(wèn)題需要十分注意，這就是分散、粘合、取向三個(gè)問(wèn)題。 1 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(duì)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 : ①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； ②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(duì)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)合劑的方法可改善纖維與橡膠的粘合性。 ? a. 表面處理方法
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