芳纶浆粕纤维在橡胶制品中的应用pdf

［ ］ 4 , 纤维的工程弹性体 ［ ］ 4 4 浓缩物
弹性体能够最大限度地湿润芳纶浆粕， 以便使其 能够最有效化。 因此， 为了改善芳纶浆粕在橡胶制品中的分 散性， 主要从以下两方面考虑， 即一方面减弱浆粕 纤维之间的相互作用； 另一方面改善胶料对浆粕 纤维的浸润性， 如利用高能射线、 低温等离子、 超 声波等手段对浆粕纤维进行适当的预处理， 增加 芳纶浆粕纤维表面的化学反应活性来进一步提高 纤维与橡胶界面的粘合性能。 5 芳纶浆粕纤维技术经济分析 芳纶浆粕纤维增强橡胶制品具有强度高、 蠕 变小、 压缩回弹性大、 密封性好、 耐高温、 使用寿命 长等优点， 尽管芳纶浆粕纤维每磅的价格达) 5美 元， 相对于可大量生产的天然石棉， 价格偏高， 但 是， 考虑其比重仅为石棉的 6 这样使成本 7 3 8 4， 之差缩小些。加上强度等有利因素， 如此 ( 9 :芳 纶浆粕与( 最终产 ) 9 :廉价无机填料良好混合后， 品强度相当于; 从而使其在 5 9 :石棉的增强产品，
［ ］ ! * 。其 高生产的自动化和连续化， 降低产品成本 ［ ］ ! $ " ! 在橡胶制品中的应用主要有以下几方面 ：
) * ! 在胶管中的应用 芳纶浆粕纤维具有强度高、 尺寸稳定性好、 耐
; 5 5 ;年
尤秀兰等
面的应用 芳纶浆粕纤维可用作增强材料制造各种胶 辊， 以保持胶辊的尺寸稳定性， 提高胶辊的刚性； 芳纶浆粕纤维用于鞋底， 可在不降低鞋底弹性的 条件下， 改善它的防滑性能和抗撕裂性， 提高它的 耐磨性、 耐腐蚀性； 芳纶浆粕还可用于制造各种吸 能、 减震、 抗冲击器件等。 $ % % & ’ ( % ) * +纤维分散于橡胶中的应用技术 表面 ! ! " # $ ! % & ’ 纤维表面具有丰富的毛羽， 积巨大， 使其在橡胶混合的过程中， 可与橡胶的结 合点较多。但也正因为如此， 若将浆粕与橡胶直 接用密炼机或开炼机混合， 可能在一定程度上被 缠结， 而影响其性能的充分发挥， 为此， 浆粕纤维 在橡胶中的分散技术也得到了发展。 ／ $ " , . / * 0 12 3 杜邦公司在( ／ ) * +年发展了 , . & / 01 2 浓缩 物， 氢+ + 3 + 4 浆粕、 + + 3 + 4 炭黑、 ( ( 3 ( 4 橡胶进行 预混合， 即用炭黑作为一种分隔剂以防止各浆粕 纤维被相互缠绕， 而用橡胶来进一步改善纤维与 基体的粘合， 无论是填充物还是弹性体， 这两者都 能够最好地配合基体而变化。 这种 , . & / 0 $ ! % & ’ 的最有吸引力的特征是它 能提供复合抗磨性能， 这个特性也决定于纤维的 取向， 在磨擦期间， , . & / 0纤维像加进一个拉力， 企图阻止橡胶从表面脱开， 而加入的浆粕使硬度 增加及形成较高的软化温度， 也增加了耐磨性； 另 外， 抗撕裂性、 抗 , . & / 0浆粕还能增加原始强度、 穿刺性和切中延伸性， 从而能增强基体， 给予较好 的原始强度、 耐挤压性和尺寸稳定性以及能阻止 复合物分离。 因此， ／ , . & / 01 2 提供了一种容易加工的浆 粕纤维， 它易于加工， 极大地改善了各种弹性体基 的物理性和热性能。 $ " 4 % % & ’ ( % ) * + 最近， 美国杜邦公司研究了一种新颖的、 独特 的技 术— — —! ! " # $ ! % & ’ 的 工 程 弹 性 体。实 验 证 明， 通过该技术可以使芳纶浆粕充分分散到橡胶。 芳纶浆粕纤维的表面含有极性基团， 如酰胺 基、 磺酸基以及末端胺基、 羧酸基等， 能够与弹性 体上的一些官能团缔合， 其作用原理类似于炭黑 增强橡胶的结合橡胶理论， 即弹性体与填充粒子 的活性点相互作用。工程弹性体的加工过程要求
收稿日期： ! " " $ $ " $ $ 作者简介： 尤秀兰， 在读博士研究生， 主要研究方向为高性能高分 子材料的合成与应用。
剂体系中， （对苯二胺和 % （对苯二甲酰 = = P > = O 氯） 进行缩聚反应， 迅速生成液晶高分子溶液， 继 续反应形成冻胶态， 溶剂被析出， 大分子链堆积结 晶形成原纤化结构， 再加入沉淀剂经过粉碎、 中 和、 水洗而形成具有一定长径比和比表面积的 。 = = % > 3 = ? 8 0 由于低温溶液缩聚法制备 = = % > 3 = ? 8 0 技术 略去了使用高腐蚀性的浓 H 且工 I B ! . 作为溶剂， 艺简单， 引起该领域的科研工作者的极大兴趣， 从 而在此基础上使该技术得到了迅速发展。有关
$ $ = = % > 3 = ? 8 0制备技术的详细报道见参考文献 。 ［ ］
" # # $ % & # ’ ( )纤维的结构与性能 = = % > 3 = ? 8 = % > 的一种差别化产 0纤维是 = 品， 其化学结构与 = 因 此， 它保留了 = % > 相 同， 如： 耐热、 耐磨、 尺寸 = = % > 的绝大部分优异性能， 稳定等性能， 但由于其成型工艺独特性又使其具 有一些区别 = = % > 长纤维的物性。 芳纶浆粕的密度为 $ ， 比= ( . $ $ ( . ! = % > 长纤 维略小， 表面呈毛绒状微纤丛生， 毛羽丰富， 粗糙 如木 材 浆 粕，纤 维 轴 向 尾 端 原 纤 化 成 针 尖
， 是长纤维的 ! ! " & ’ ( 倍以上。浆粕纤维的长 度和直径呈一定的分布， 平均长度为 " 长径 ) & &， 比为* ， 表面氨基含量也是长纤维的 ! ( ! " ( ( 倍以 上， 从而使其与酰胺类的复合树脂有很好的亲和 性， 也能在浆粕的界面与基体形成氢键， 可以增强 复合效果。芳纶浆粕的另一个显著优于碳纤维及 玻璃纤维的特点是， 分散混合性能良好， 而且具有 很好的韧性， 因此不论在如何强烈的混合加工过 程都不会发生断裂， 不会降低复合纤维的长径比， 这一点一直是碳纤维和其他矿物纤维难以解决的
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特种橡胶制品
第" #卷
第 "期
［ ］ ［ ］ ! " ! # ! 状 ， 如图 ! 所示 ， 这使其表面积巨大， 达$ %
高温等性能， 且在间歇式设备里就可简单而又均 匀地与橡胶混合， 从而在不改变橡胶本来性质的 情况下提高其强度、 耐磨耗和耐开裂性， 适合制成 各种中、 低压管， 可大大简化生产工艺， 降低产品 成本。即使用于高压胶管中， 由于它的强度很高， 以它增强的胶管可以承受非常高的爆破压力， 而 它的高模量还保证了胶管的尺寸稳定性， 使高压 管的体积膨胀至最小的程度。 ) * + 在动力传送带中的应用 芳纶浆粕具有优异的综合性能， 如： 高强度、 高模量、 优良的尺寸稳定性、 柔软、 收缩几乎为零、 重量轻， 从而能够很好地满足动力传送带的各项 要求。可用芳纶帘子线提供其主要的拉伸强度， 高模量的芳纶浆粕纤维则赋予垂直于帘子线方向 的刚性， 提高其纵向柔性， 改善皮带与带轮之间的 摩擦性能。 芳纶浆粕在大动力传送带中得到了广泛的应 用， 如以 4 9 : ; < = % 3 6 7 8 纤维增强的农机带性能可 靠、 重量轻、 抗冲击能力强； 芳纶浆粕还可用于制
* 中图分类号： % & ’ ’ " ( ’ ) +
文献标识码： ,
文章编号： （ ） $ " " # . " ’ " ! " " ! " ! " " $ / " .
由刚性分子链形成的高结晶度、 高取向度的 聚对 苯 二 甲 酰 对 苯 二 胺 纤 维 （0 1 2 1 3 4 5 6 8 5 6 5 0 7 ， 简称 = 具 有 高 模 量、 高强 9 5 2 5 4 9 4 1 8 1 : ; < 5 = % >） 0 度、 耐高温、 耐化学腐蚀等优异性能， 因此， 尽管开 发= 但现已广泛用 = % > 的初衷是用于航天航空，
［ ］ $ . 于消费纺织品和产业用纺织品 ，
使纤维的 ! " : : 长的短纤维再进行原纤化叩解， 表面变得粗糙、 毛羽化而形成 = 。为了 = % > 3 = ? 8 0 避免纺丝法制备芳纶浆粕技术中高腐蚀性的浓硫 酸溶液纺丝和长丝切割等工艺， 出现了低温溶液 缩聚法。
$ " 等人首先报道了在 J B B KH 1 6 3 L ; M) KN = （K 甲基吡咯烷基酮） （吡啶） 组成的溶 3 3 O 1 O 8 3 = J ! ［ ］
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第 !期
特种橡胶制品
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芳纶浆粕纤维在橡胶制品中的应用
尤秀兰， 刘兆峰 （东华大学材料学院， 上海 ! ） " " " # $
摘 要： 随着欧美等地区开展禁止使用石棉的环境保护运动， 芳纶浆粕纤维得到了迅速发展， 它在橡胶制品领
域中也得到了广泛应用， 如在胶管、 动力传送带、 运输带、 胶鞋鞋底等方面。与此同时， 芳纶浆粕纤维在橡胶制 品中的分散技术也得到了发展。可以预言， 随着浆粕在橡胶胶料中分散性问题的解决， 必将为橡胶制品领域 工作者提供广阔的设计空间。 关键词： 芳纶浆粕； 橡胶制品； 分散性
毒性试验也表明： 芳纶浆粕纤维不会给生产 者和用户造成值得注意的健康危害， 它在温度高 达) 和. , / 等有毒气体产 ( ( +时仍无 , -， , " 生， 在0 ( ( + 时才可测得 ! 1的 . , /， ! # 1, -和
! 2。 ! 2 1, " 产生 ［ ］
) " " # $ % " & ’ (纤维在橡胶制品中的应用 芳纶纤维刚直的高分子本来就具有高度结晶 性， 因此其表面无活性， 无法期待它与橡胶之间产 生高 粘 附 强 度， 而 它 的 原 纤 化 产 品— — —3 3 4 5 % ， 具有如同棉纤维表面的毛绒， 从而可增进它 3 6 7 8 与橡胶基质间的亲和性。通过芳纶浆粕与橡胶复 合， 可以将橡胶的弹性与纤维的强度、 刚性有机地 结合起来， 得到一种全新的、 非常有用的工程橡 胶， 而且既可用于制造形状和结构复杂的工程部 件， 又可采用现在橡胶工业上广泛应用的挤出和 传递模压工艺， 无需对现有的橡胶加工设备做重 大改动， 从而可以大大简化橡胶制品生产工艺， 提