橡膠的其它傳統(tǒng)補強(編輯修改稿)
2025-02-08 23:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 合成纖維一樣表面無活性， 如不進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)實意義。 二、影響短纖維性能的因素 短纖維的補強作用可通過控制其 長徑比 (長度 /直徑 )、 纖維的取向 形成由物理或化學鍵導致的 強力粘合界面 ， 以及確立 高分散狀態(tài) 等手段來獲得。 因此，對于補強用短纖維要求其具有長徑比約在 100～ 200 之間、可與橡膠基質(zhì)進行牢固粘合， 以及加工處理時不損害它的柔軟性。 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，長徑比在 250以下，通常在 100~200間，長度在 35mm以下，通常為3~5mm的各類纖維。 實際使用時纖維長度以 2～ 5 mm為宜，直徑以 ～ mm為宜，也就是說，長徑比可介于 100—200的范圍，可與橡膠基質(zhì)進行牢固粘合， 以及加工處理時不損害它的柔軟性。 實踐證明，長徑比太大會導致結(jié)團，影響補強效果。 短纖維補強膠料一般用開煉機、密煉機、捏煉機等高剪切力橡膠加工機械進行混煉，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的長度。此外，芳綸纖維混煉中產(chǎn)生原纖化和破斷，有時粉碎成150?m的長度。 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，有利于補強。合成纖維類短纖維表面光滑，活性基團相對較少，和橡膠的粘性差，一般要用 RFL粘合體系處理。 3. 纖維取向 這是影響補強效果的關(guān)鍵因素。當產(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，橡膠的彈性模量、拉伸強度都達到最大。這對膠帶類產(chǎn)品最為有利，因為這符合膠帶運轉(zhuǎn)時沿一個方向受力的特點。 4. 與橡膠的結(jié)合牢度 這也是用好短纖維的關(guān)鍵。結(jié)合強度高，則補強效果好。為了增進結(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 復合材料中短纖維有個最低用量問題，只有達到該用量才有明顯增強作用。對于塑料至少要加 10%，主要是為了減少纖維末端的應力集中。一般短纖維補強復合材料的抗張強度僅為連續(xù)纖維復合材料的 55%~86%，其模量為長纖維的 90%~95%。 三．對制品性能的影響 用短纖維補強可以給產(chǎn)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 ：這是因為短纖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 降低滾動阻力 和 噪音 的功能，這對輪胎來說都很重要。 四．短纖維應用于橡膠中的某些實際問題 短纖維推廣應用還存在煉膠困難、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用的關(guān)鍵所在。 短纖維在橡膠中應用有幾個問題需要十分注意，這就是分散、粘合、取向三個問題。 1 短纖維的分散和與橡膠的粘合 短纖維橡膠復合體的纖維與橡膠的粘合性和相互作用對復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短纖維預先用膠粘劑處理， 然后將其加入膠料中進行硫化粘合； ②將未經(jīng)處理的纖維和膠粘劑一起加入橡膠基質(zhì)中， 在硫化的同時使橡膠與纖維進行粘合。 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）短纖維表面進行處理； （ 2）橡膠本身進行改性； （ 3）添加相容劑（分散劑）； （ 4）對橡膠進行纖維接枝等。 實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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