短纖維補(bǔ)強(qiáng)橡膠具有許多特性，它主要取決于膠種、纖維的品種、用量, 取向程度、長(zhǎng)徑比以及纖維與膠料的粘著性等。
1、膠料的各向異性
短纖維在膠料中的排列是有方向的, 在膠料加工過(guò)程中(混煉壓出時(shí)),纖維有沿著膠料流動(dòng)方向取向的傾向,從而導(dǎo)致在這個(gè)方向上的機(jī)械性能不同于在其它方向上的機(jī)械性能。在沿纖維方向上的膠料剛度、模量、抗蠕變及強(qiáng)力均較高,柔軟度較差,而在與纖維排列垂直的方向則相反, 手感柔軟。纖維取向程度愈高, 膠料的縱向與橫向性能差異越大, 顯示了各向異性。纖維的取向程度由纖維品種、用量、膠種、纖維形態(tài)(長(zhǎng)徑比)和混煉加工方法等所決定。一般情況下,剛性纖維容易取向,而柔性纖維扭轉(zhuǎn)性高,有結(jié)團(tuán)傾向,其中尤以聚酯纖維最為突出。據(jù)報(bào)道, 玻璃纖維在膠料中的取向度比聚酰胺和芳綸高, 纖維素纖維因表面經(jīng)預(yù)處理, 故分散均勻, 取向良好。
另外, 混煉膠的制造和加工方法會(huì)明顯影響纖維的取向程度, 用密煉機(jī)制備的混煉膠各向異性不太顯著, 但如果膠料接著在開煉機(jī)上加工,則有利于增大纖維的取向程度。輥縫中的供膠方向會(huì)進(jìn)一步增大纖維的取向。反之,如經(jīng)常割膠并垂直于輥筒向輥隙供膠會(huì)破壞纖維的取向。因此,為了制得高度各向異性的膠料,必須盡可能保持纖維在膠料中的穩(wěn)定取向,適當(dāng)提高開煉溫度和增加開煉機(jī)的加工時(shí)間,用擠出和壓延方法代替開煉都能提高取向效果。
2、抗張強(qiáng)度
當(dāng)纖維用量較少時(shí), 膠料的抗張強(qiáng)度低于普通膠料本身的抗張強(qiáng)度, 隨著短纖維用量的增加, 復(fù)合材料的抗張強(qiáng)度不斷提高, 當(dāng)用量達(dá)10% ~ 15% 時(shí), 強(qiáng)度超過(guò)橡膠基質(zhì)本身的強(qiáng)度,之后還會(huì)繼續(xù)增大, 直至達(dá)到上限, 其后強(qiáng)度又開始下降。
3、耐久性能(蠕變、疲勞、應(yīng)力松弛)
膠料中加入短纖維后,材料的耐久性能, 即蠕變、疲勞和應(yīng)力松弛等也都有顯著改進(jìn)。以纖維素纖維為例, 在70kg /cm2 伸長(zhǎng)負(fù)荷作用下, 經(jīng)24小時(shí)后纖維素纖維膠料的蠕變僅為原始尺寸的0. 4%,而在上述負(fù)荷的1 /4 量( 17. 5kg /cm2 )的作用下, 單純的基質(zhì)材料經(jīng)過(guò)同樣時(shí)間后的蠕變卻是此值的三倍( 1. 2% )。據(jù)報(bào)道, 纖維素纖維的抗蠕變效果較佳, 因?yàn)槠渖扉L(zhǎng)性比尼龍和聚酯都低。疲勞試驗(yàn)的情況也是如此,纖維素纖維膠料的疲勞性能和應(yīng)力松弛性能較無(wú)纖維膠料的都高。
4、撕裂強(qiáng)度
低填充( < 6% ) 短纖維可提高膠料的撕裂強(qiáng)度。據(jù)報(bào)道, 幾乎所有纖維填料都能提高硫化膠的抗撕裂性能, 其中芳綸和聚酰胺能大大提高天然膠的抗撕裂性能, 這類纖維的補(bǔ)強(qiáng)效果超過(guò)木質(zhì)素纖維,特別是超過(guò)玻璃纖維。
5、抗溶劑溶脹
纖維對(duì)膠料在溶劑如苯等中的溶脹具有約束作用, 因此應(yīng)用短纖維補(bǔ)強(qiáng)橡膠可以顯著降低橡膠在溶劑和其它介質(zhì)中的溶脹。