高混芳纶纤维对三元乙丙橡胶性能的影响
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关键 词 ：高 混 改 性芳 纶纤 维 ；三 元 乙 丙橡 胶 ；物 理 性 能 ；Ｐａｙｎｅ效 应 ；动 刚度 中 图分 类 号 ：ＴＱ３４２ ．７２；ＴＱ３３０．３８＋９ 文 献 标 志码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０００—８９０Ｘ（２０１８）０３—０２５０—０８
三 元 乙丙 橡 胶 （ＥＰＤＭ）是 以Ｚｉｅｇｌｅｒ—Ｎａｔｔａ为 催 化 剂 、以 乙烯 和 丙烯 为 单 体 共 聚且 含 少 量 第 三 单 体 的通用 橡 胶 ｕ］。芳 纶 纤 维是 由芳 香 族 聚酰 胺 树 脂 经 纺丝 而成 的纤 维 ，其 分 子 主链 由芳 香 环 和 酰胺键 共 同构成 ，其 中有８５％以上 的酰胺基 团与芳 香环 直 接键 合 。按 分子 结构 可分 为对 位 芳香 族 聚 酰胺 纤 维 、间 位芳 香 族 聚 酰 胺纤 维 和 芳 香 族 聚 酰 胺共 聚 物 。芳纶 纤 维分 子链 上 的苯 环体 积较 大 ， 且碳 原 子共 轭形 成 大 键 ，使 其 绕分 子链 旋转 极其 困难 ，分 子 构象 数少 ，因此芳 纶纤 维具 有 很 高 的刚 性 ，其分 子链 具 有线 性 棒状 分子 的性 质 ，从而 获得 了很 强 的物 理性 能 、耐 热和 耐磨 等优 良性 能 ，在橡 胶补强 方 面有较 为广泛 的应用 。
通 信联 系 人
１ 实 验 １．１ 原 材 料
ＥＰＤＭ ６１６０Ｄ，德 国朗盛 化学有 限公 司产 品 ； 丙烯 酸 锌 ，美 国沙多 玛 公 司产 品 ；炭 黑Ｎ３３０，山 西 永 东 化 工 股 份 有 限公 司 产 品 ；增 塑 剂 ＤＣＰ，阿 克 苏 ·诺 贝尔公 司产 品 ；石蜡 油 ，美 国Ｓｕｎ公 司产 品 ； 芳 纶 纤 维 ，长度 １和 ３ ｍｍ，黑龙 江 弘宇 短纤 维 新 材 料 股 份有 限公 司 产 品 ；改性 高 岭 土 ，青 岛东润 塑 料 有限公 司产 品 ；防老剂ＲＤ和偶联 剂ＫＨ５５０，市售 工 业 品 。 １．２ 试 验 配方
本工 作 主要 通 过 高混 的方 法 对 １和３ ｍｍ长 的 芳纶 纤维 进行共 混 ，研 究其 对ＥＰＤＭ胶 料性 能 的影 响及在 胶料 中的分 散和Ｐａｙｎｅ效应 。
作者 简 介 ：秦 颖 （１９９ｌ～ ），男 ，河 北 唐 山人 ，青 岛 科技 大 学 硕 士 研究 生 ，主要 从 事 橡 胶 改 性 与加 工 方 面 的研 究 。
２５０
橡 胶 工 业
２０１ ８ｆ 第 ６５卷
高 混 芳 纶 纤 维 对 三 元 乙丙 橡 胶 性 能 的影 响
பைடு நூலகம்
秦 颖 ，吕展 飞 ，董 月，辛振祥
（青 岛 科 技 大学 橡 塑 材 料 与工 程 教 育 部 重 点 实验 室 ，山东 青 岛 ２６６０４２）
摘 要 ：将 改 性 高 岭 土和 偶 联 剂 ＫＨ５５０与 芳 纶 纤 维 共混 得 到高 混 改 性 芳 纶 纤 维 ，研 究 其 对 三元 乙 丙橡 胶 （ＥＰＤＭ）物 理 性 能 的 影 响 以及 其 分散 性 对 ＥＰＤＭ 动 刚度 的影 响 。结 果 表 明 ：随着 芳 纶 纤 维 用 量 的增 大 ，其 在 ＥＰＤＭ 中 的分 散性 变 差 ，１ ｍｍ芳 纶 纤 维分 散 性 优 于 ３ ｍｍ芳 纶 纤 维 ；胶 料 门 尼粘 度 随 着 芳 纶纤 维 用 量 的 增 大而 增 大 ，１ ｍｍ芳 纶 纤 维填 充 胶 料 的 综合 物 理 性 能优 于３ ｍｍ芳 纶 纤 维 填 充 胶 料 ，且 在芳 纶 纤 维 用 量 为 ５～ １Ｏ份 时 最 佳 ；随 着芳 纶纤 维 用 量 的 增 大 ，胶 料 的 Ｐａｙｎｅ效 应 增 强 ，填 料 一胶 料 的 结构 破 坏 明 显 ，动 刚度 增 大 ，加 入 １ ｍｍ芳 纶 纤 维 胶 料 的动 刚度 大 于 加入 ３ ｍｒｎ芳 纶 纤 维胶 料 。
ＥＰＤＭ １００，炭 黑Ｎ３３０ ３０，改 性 高 岭 土 ４０，石 蜡 ８．５，偶 联 剂 ＫＨ５５０ ４．８，防 老剂 ＲＤ １，硫 化 剂 ＤＣＰ ６，助 交 联 剂 甲基 丙 烯 酸锌 ８。 １ 配方 的芳 纶纤 维用量 为零 ；２ 一 ５ 配方 中３ ｍｍ芳 纶纤 维 用 量 分 别 为 ５，１０，１５，２０份 ；６ － ９ 配 方 中 １ ｍｍ芳纶 纤维用 量分别 为５，１０，１５，２０份 。 １．３ 试 验 设备 和 仪器
第 ３期
秦 颖 等 ．高 混 芳纶 纤 维 对 三元 乙丙 橡 胶 性 能 的影 响
２５１
ＲＰＡ２０００型橡 胶 加 工 分 析 仪 ，美 国 阿尔 法 科 技 有 限公 司产 品 ；ＭＴＳ ８３１．５０型 弹性体测试 系统 ，美 国 ＭＴＳ公 司产 品 ；ＸＴＬ一１００型体 式显 微镜 ，上 海蔡 康 光 学仪器 有限公 司产 品。 １．４ 试 样制 备
ｘＭ一５００型 密 炼 机 ，上 海 科 创 橡 塑 机 械 设 备 有 限公 司产 品 ；Ｘ（ｓ）Ｋ一１６０型开 炼机 ，上 海 双翼 橡 塑机 械有 限公 司产 品 ；ＸＬＢ—Ｄ（Ｑ）３５０型平 板 硫 化 机 ，浙 江 湖州东 方机 械有 限公 司产 品 ；ＳＨＲ一１０Ａ型 高速 搅 拌机 和 ＥＫＴ－２０００Ｍ型 门尼粘 度 仪 ，晔 中科 技 股份 有 限公 司产 品 ；ＧＴ－７０１６一ＡＲ型 气压 自动 切 片机 、ＡＩ一７０００Ｓ型 电子 拉力 机 、ＧＴ一７０１２一Ａ型 阿克 隆磨耗 机 ，中国 台湾 高铁检 测仪 器有 限公 司产 品 ；
目前芳 纶 纤维 改性 的方法 以物理改 性 为 主 ， 即利 用 等 离子 体 、 射 线 和填 料等 与纤 维 产生 物 理 作用 ，使 芳 纶纤 维表 面 的粗糙 度 增大 ，从 而有 效提 高 芳 纶纤 维 与基 体 之 间 的 接触 面 积 和 浸 润性 ，改 善界 面结合 状况 １Ｊ。
三 元 乙丙 橡 胶 （ＥＰＤＭ）是 以Ｚｉｅｇｌｅｒ—Ｎａｔｔａ为 催 化 剂 、以 乙烯 和 丙烯 为 单 体 共 聚且 含 少 量 第 三 单 体 的通用 橡 胶 ｕ］。芳 纶 纤 维是 由芳 香 族 聚酰 胺 树 脂 经 纺丝 而成 的纤 维 ，其 分 子 主链 由芳 香 环 和 酰胺键 共 同构成 ，其 中有８５％以上 的酰胺基 团与芳 香环 直 接键 合 。按 分子 结构 可分 为对 位 芳香 族 聚 酰胺 纤 维 、间 位芳 香 族 聚 酰 胺纤 维 和 芳 香 族 聚 酰 胺共 聚 物 。芳纶 纤 维分 子链 上 的苯 环体 积较 大 ， 且碳 原 子共 轭形 成 大 键 ，使 其 绕分 子链 旋转 极其 困难 ，分 子 构象 数少 ，因此芳 纶纤 维具 有 很 高 的刚 性 ，其分 子链 具 有线 性 棒状 分子 的性 质 ，从而 获得 了很 强 的物 理性 能 、耐 热和 耐磨 等优 良性 能 ，在橡 胶补强 方 面有较 为广泛 的应用 。
通 信联 系 人
１ 实 验 １．１ 原 材 料
ＥＰＤＭ ６１６０Ｄ，德 国朗盛 化学有 限公 司产 品 ； 丙烯 酸 锌 ，美 国沙多 玛 公 司产 品 ；炭 黑Ｎ３３０，山 西 永 东 化 工 股 份 有 限公 司 产 品 ；增 塑 剂 ＤＣＰ，阿 克 苏 ·诺 贝尔公 司产 品 ；石蜡 油 ，美 国Ｓｕｎ公 司产 品 ； 芳 纶 纤 维 ，长度 １和 ３ ｍｍ，黑龙 江 弘宇 短纤 维 新 材 料 股 份有 限公 司 产 品 ；改性 高 岭 土 ，青 岛东润 塑 料 有限公 司产 品 ；防老剂ＲＤ和偶联 剂ＫＨ５５０，市售 工 业 品 。 １．２ 试 验 配方
本工 作 主要 通 过 高混 的方 法 对 １和３ ｍｍ长 的 芳纶 纤维 进行共 混 ，研 究其 对ＥＰＤＭ胶 料性 能 的影 响及在 胶料 中的分 散和Ｐａｙｎｅ效应 。
作者 简 介 ：秦 颖 （１９９ｌ～ ），男 ，河 北 唐 山人 ，青 岛 科技 大 学 硕 士 研究 生 ，主要 从 事 橡 胶 改 性 与加 工 方 面 的研 究 。
２５０
橡 胶 工 业
２０１ ８ｆ 第 ６５卷
高 混 芳 纶 纤 维 对 三 元 乙丙 橡 胶 性 能 的影 响
பைடு நூலகம்
秦 颖 ，吕展 飞 ，董 月，辛振祥
（青 岛 科 技 大学 橡 塑 材 料 与工 程 教 育 部 重 点 实验 室 ，山东 青 岛 ２６６０４２）
摘 要 ：将 改 性 高 岭 土和 偶 联 剂 ＫＨ５５０与 芳 纶 纤 维 共混 得 到高 混 改 性 芳 纶 纤 维 ，研 究 其 对 三元 乙 丙橡 胶 （ＥＰＤＭ）物 理 性 能 的 影 响 以及 其 分散 性 对 ＥＰＤＭ 动 刚度 的影 响 。结 果 表 明 ：随着 芳 纶 纤 维 用 量 的增 大 ，其 在 ＥＰＤＭ 中 的分 散性 变 差 ，１ ｍｍ芳 纶 纤 维分 散 性 优 于 ３ ｍｍ芳 纶 纤 维 ；胶 料 门 尼粘 度 随 着 芳 纶纤 维 用 量 的 增 大而 增 大 ，１ ｍｍ芳 纶 纤 维填 充 胶 料 的 综合 物 理 性 能优 于３ ｍｍ芳 纶 纤 维 填 充 胶 料 ，且 在芳 纶 纤 维 用 量 为 ５～ １Ｏ份 时 最 佳 ；随 着芳 纶纤 维 用 量 的 增 大 ，胶 料 的 Ｐａｙｎｅ效 应 增 强 ，填 料 一胶 料 的 结构 破 坏 明 显 ，动 刚度 增 大 ，加 入 １ ｍｍ芳 纶 纤 维 胶 料 的动 刚度 大 于 加入 ３ ｍｒｎ芳 纶 纤 维胶 料 。
ＥＰＤＭ １００，炭 黑Ｎ３３０ ３０，改 性 高 岭 土 ４０，石 蜡 ８．５，偶 联 剂 ＫＨ５５０ ４．８，防 老剂 ＲＤ １，硫 化 剂 ＤＣＰ ６，助 交 联 剂 甲基 丙 烯 酸锌 ８。 １ 配方 的芳 纶纤 维用量 为零 ；２ 一 ５ 配方 中３ ｍｍ芳 纶纤 维 用 量 分 别 为 ５，１０，１５，２０份 ；６ － ９ 配 方 中 １ ｍｍ芳纶 纤维用 量分别 为５，１０，１５，２０份 。 １．３ 试 验 设备 和 仪器
第 ３期
秦 颖 等 ．高 混 芳纶 纤 维 对 三元 乙丙 橡 胶 性 能 的影 响
２５１
ＲＰＡ２０００型橡 胶 加 工 分 析 仪 ，美 国 阿尔 法 科 技 有 限公 司产 品 ；ＭＴＳ ８３１．５０型 弹性体测试 系统 ，美 国 ＭＴＳ公 司产 品 ；ＸＴＬ一１００型体 式显 微镜 ，上 海蔡 康 光 学仪器 有限公 司产 品。 １．４ 试 样制 备
ｘＭ一５００型 密 炼 机 ，上 海 科 创 橡 塑 机 械 设 备 有 限公 司产 品 ；Ｘ（ｓ）Ｋ一１６０型开 炼机 ，上 海 双翼 橡 塑机 械有 限公 司产 品 ；ＸＬＢ—Ｄ（Ｑ）３５０型平 板 硫 化 机 ，浙 江 湖州东 方机 械有 限公 司产 品 ；ＳＨＲ一１０Ａ型 高速 搅 拌机 和 ＥＫＴ－２０００Ｍ型 门尼粘 度 仪 ，晔 中科 技 股份 有 限公 司产 品 ；ＧＴ－７０１６一ＡＲ型 气压 自动 切 片机 、ＡＩ一７０００Ｓ型 电子 拉力 机 、ＧＴ一７０１２一Ａ型 阿克 隆磨耗 机 ，中国 台湾 高铁检 测仪 器有 限公 司产 品 ；
目前芳 纶 纤维 改性 的方法 以物理改 性 为 主 ， 即利 用 等 离子 体 、 射 线 和填 料等 与纤 维 产生 物 理 作用 ，使 芳 纶纤 维表 面 的粗糙 度 增大 ，从 而有 效提 高 芳 纶纤 维 与基 体 之 间 的 接触 面 积 和 浸 润性 ，改 善界 面结合 状况 １Ｊ。