短纖維應(yīng)該有適宜的長徑比(長徑比為120時性能最好，低于100時性能不好)，與橡膠基質(zhì)應(yīng)有很高的粘合力和足夠的屈撓性，且加工時不易斷裂。作為橡膠補強材料的短纖維甚多, 可分為纖維素纖維，合成纖維、無機纖維等三大類。纖維素纖維表面含有羥基與細小的原纖維,所以化學(xué)性質(zhì)活潑,易與橡膠基質(zhì)粘合,是一類很好的補強短纖維。合成纖維表面光滑, 缺乏反應(yīng)活性, 粘合性差, 因此使用前最好進行浸漬處理。無機纖維呈脆性,加工時易斷裂,會降低補強效果。另外,各種纖維材料的廢棄物都是橡膠的潛在補強材料,如黃麻短纖維、廢繭絲纖維、甘蔗渣等。據(jù)報道,這些廢棄纖維材料都已成功地應(yīng)用于橡膠制品的生產(chǎn)中,這無疑是廢物利用的一條新途徑。
常用的合成短纖維有尼龍、聚酯、芳綸、玻璃纖維等。各類纖維的優(yōu)缺點如下:
1、尼龍
尼龍的優(yōu)點是強力高、耐熱、耐疲勞; 缺點是彈性模數(shù)低而促使纖維伸長,不耐光氧化,纖維表面光滑,不利于與其它聚合物的粘合。
2、聚酯
近年來,聚酯纖維在國內(nèi)外獲得了較廣泛的應(yīng)用,這種纖維的動態(tài)模量、彈性模數(shù)和高溫性能均比尼龍纖維好,其缺點是呈化學(xué)惰性、表面光滑,因此與其它聚合物難以粘合。
3、芳族聚酰胺(芳綸)纖維
這種纖維的拉伸強度約是聚酰胺和聚酯纖維的3倍,彈性模數(shù)則比聚酰胺高約10倍以上,其比強度和比模數(shù)遠比其它所有補強纖維高,但這種纖維價格高,產(chǎn)量小。
據(jù)報道,在輪胎中添加1~ 3份芳綸短纖維可大大提高輪胎的性能, 特別是能延長輪胎的磨耗壽命。目前輪胎公司正在進行研發(fā)工作,成噸而不是成公斤地試用這種短纖維。據(jù)介紹, 在載重輪胎胎面膠中加入1~3份芳綸短纖維可以大大提高耐切割和抗崩花掉塊性能,并對滯后和生熱產(chǎn)生顯著影響。輪胎試驗結(jié)果表明,耐久性能提高18%~ 20%,生熱量減少1%,在不同速度下滾動阻力降低10%~25% ,從而減少了油耗。
4、玻璃纖維
采用這種纖維可以得到很高的初始長徑比,但這類纖維很脆, 在加工過程中很容易斷裂, 因而長徑比會急劇降低, 補強效果也就很差, 另外其表面缺乏反應(yīng)性, 因此很難達到與基質(zhì)的良好粘合。
5、纖維素纖維
這種纖維是一種高長徑比的短纖維, 其纖維長度短(平均長度1. 5mm) ,且呈帶狀結(jié)構(gòu)，故屈撓性能好，在加工過程中不斷裂, 具有較高的粘合強度。這種纖維經(jīng)過預(yù)處理,在橡膠中分散良好,并提高了纖維和橡膠間的粘合性能。
6、芳綸短纖維漿粕
在工程輪胎胎面膠料中添加對位芳綸短纖維漿粕可延長輪胎的工作壽命。通過調(diào)節(jié)膠料配方中炭黑用量和芳綸短纖維漿粕添加量能在膠料硬度不發(fā)生顯著提高的前提下改善其耐撕裂性, 獲得較高的模量。
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