關(guān)于短纖維改善橡膠V帶的工藝研究

張 輝，鄭文莉

三門縣產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，浙江三門 317100

短纖維通常被稱為切斷纖維，具有很強(qiáng)的韌性。如果按照天然纖維的規(guī)格區(qū)分，可分為棉型、毛型等短纖維，常常被人們編制成為各種各樣的織物，是增強(qiáng)橡膠機(jī)制的重要材料。在日常生活中，人們常見的短纖維有木纖維、麻纖維等。這些短纖維加入橡膠制品中，就可以有效增強(qiáng)橡膠V 帶的硬度和韌性，且不易斷裂。這主要是因?yàn)橄鹉z的柔韌性和短纖維的剛性能夠互相融合下，從而發(fā)揮各自的優(yōu)勢，成為具有二者優(yōu)勢的工藝制品，有效提高了橡膠V 帶的彈性和強(qiáng)硬度。因此，短纖維在橡膠V 帶中的發(fā)展具有廣泛的市場前景。

1 短纖維補(bǔ)強(qiáng)橡膠的性能及優(yōu)勢

通常情況下，短纖維的長度較小，但韌性極好，從外觀上看呈現(xiàn)帶狀結(jié)構(gòu)。它具有很多特性，而膠種、用量、取向程度及纖維的品種等直接決定了短纖維的特性。然而，短纖維在橡膠V 帶加工過程中不易斷裂，但能夠彎曲。人們習(xí)慣將短纖維應(yīng)用到橡膠制品中，進(jìn)一步改善橡膠V 帶的性能，且受到橡膠制品者的喜愛，并得到廣泛推廣。因此，將短纖維添加到橡膠制品中具有以下優(yōu)勢。

1）有效增強(qiáng)未硫化膠料的強(qiáng)韌度，加工起來較為方便。當(dāng)使用較少量的短纖維時(shí)，膠料的張力強(qiáng)度比普通的膠料的抗張強(qiáng)度低，但隨著短纖維用量的逐漸增多，其抗張強(qiáng)度也在逐漸提高，一旦短纖維用量達(dá)到膠料的最大值時(shí)，強(qiáng)度超過了橡膠基質(zhì)中本身的強(qiáng)度，其強(qiáng)度就會逐漸下降。因此，在膠料中加入適量的短纖維可以有效增強(qiáng)膠料的張力，一旦過量，就會達(dá)到相反的效果；

2）降低了硫化膠在溶劑中的溶脹，同時(shí)是膨脹率得到大大降低。通常情況下，短纖維在對膠料在溶劑中會產(chǎn)生一定的溶脹，且具有一定的約束作用。因此，應(yīng)用短纖維補(bǔ)強(qiáng)橡膠能夠使橡膠在溶劑中或者其他介質(zhì)中的通脹度大大降低；

3）可以有效提高了硫化膠的彈性和強(qiáng)硬度。

2 短纖維改善橡膠V 帶的作用

在橡膠V 帶中加入適量的短纖維，不僅能夠起到降低成本的作用，而且能夠改善橡膠V 帶的性能。由于短纖維在日常生活中占有重要地位，尤其是在膠制品中尤為廣泛，具有重要的作用。

2.1 提高橡膠V 帶的耐磨性

將短纖維加入到橡膠各個(gè)部件中，在一定程度上可以提高橡膠V 帶的耐磨性，降低橡膠V 帶表面的熱量，加強(qiáng)橡膠V 的扯斷伸長率，從而不會因撕扯而損壞。如果橡膠V 帶的壽命有4000h，而未加短纖維的壽命只有2000h，甚至更低，所以，添加過短纖維的橡膠V 帶的表面比未添加短纖維的橡膠V 帶的表面的使用壽命高出一半以上。除此之外，短纖維還可以應(yīng)用到汽車、航空輪胎等方面，具有重要作用。

2.2 增強(qiáng)橡膠V 帶的抗溶劑溶脹性能

纖維對橡膠V 帶在溶劑中的溶脹具有一定的約束作用，比如在苯溶劑中，對于膠料起到一定約束力。因此，將橡膠V 帶中加入短纖維能夠使橡膠在溶劑中或者其它介質(zhì)中的溶脹得到明顯降低。所以，將適量的短纖維加入到橡膠V 帶之中能夠有有效改善膠料原本的性能，更具實(shí)效意義。

2.3 增強(qiáng)橡膠V 帶的剛性

將適量短纖維加入到橡膠V 帶中可以有效增強(qiáng)它的剛性。隨著人們對于橡膠制品的需求量越來越大，短纖維的應(yīng)用范圍越來越大，尤其是將短纖維加入到橡膠V 帶中可以有效增強(qiáng)它的剛性，而且保持了橡膠V 帶的縱向柔性，從而使橡膠V 帶的耐屈撓疲勞性能得到有效保證，同時(shí)也使橡膠V 帶的傳遞功率和使用壽命得到提高。

3 短纖維在橡膠V 帶中的應(yīng)用效果

只有橡膠V 帶有足夠的耐收縮壓力，和較高的柔韌性，才能夠?qū)⑵渲谱鞒扇藗兯璧奈镔|(zhì)。而運(yùn)用短纖維所制成的橡膠物質(zhì)對于橡膠V 帶較為適用，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.07 和0.15 之間。因此，橡膠V 帶才成為日常生活中常見的膠種。現(xiàn)針對某A 短纖維和普通的碎棉短纖維在改善橡膠V 帶的效果進(jìn)行對比。

通常情況下，混煉的性能和混煉的時(shí)間、混煉的功耗、分散等級、硫化膠性能、壓縮模量及屈撓性能等息息相關(guān)，而硫化膠的性能則與硬度息息相關(guān)。因此，將一定量的某A 短纖維加入橡膠V 帶中，使其充分融合制成橡膠制品，觀察橡膠V 帶相關(guān)性能；另外同等量的碎棉短纖維加入到橡膠V 帶，使其充分融合制成橡膠制品，觀察橡膠V 帶的性能。如表1 所示。

表1 某A 短纖維和普通的碎棉短纖維在改善橡膠V 帶的效果對比

由表1 可以看出，加入等量的某A 短纖維和碎棉短纖維，想要使分散程度一樣，那么，后者就要消耗一半以上的能量。另外，由于某A 短纖維的堆積密度比碎棉短纖維密度大，在同等用量的條件下，某A 短纖維的體積更小，同時(shí)添加碎棉短纖維的未硫化膠料的拉伸力增大，其硬度在逐漸增強(qiáng)。而增大短纖維用量就可以有效提高壓縮模量，由于短纖維的分散性能要比某A 短纖維的好，當(dāng)將二者同時(shí)使用時(shí)就可以獲得同等短纖維相當(dāng)?shù)膲嚎s模量。另外，從表1 可以看出，增大短纖維的用量就會降低膠料的疲勞壽命。

因此，某A 短纖維可以增加橡膠V 帶的綜合性能。預(yù)處理某A 短纖維只需采用一段法就能夠均勻地分散在膠料中，而碎棉短纖維容易聚集到一起，很難在膠料中分散開來，這就是為什么某短纖維比碎棉短纖維性能高的原因之一。所以，將短纖維加入橡膠V 帶中進(jìn)行融合，所耗時(shí)間較短，且比較容易處理和加工，所制成的膠制品質(zhì)量較高，這更是得到膠制品人員的廣泛應(yīng)用。

4 短纖維在橡膠V 帶中的取向及其表征

將短纖維與橡膠V 帶相互復(fù)合制成具有更強(qiáng)特性的復(fù)合材料，由于短纖維在膠料中是按照一定方向進(jìn)行排列而成，在這個(gè)過程中，取向程度受到纖維類型和用量等因素的限制，才使得短纖維沿著膠料流動(dòng)的方向進(jìn)行取向，使得沿著纖維方向上的膠料剛硬度及強(qiáng)力均比之前高出很多。由于短纖維在橡膠V帶中的取向包括徑向、軸向、周向和混合取向四種類型，四種不同的類型均帶給人不同的觸感。一般情況下，短纖維的取向主要是借助開煉機(jī)混煉或者擠壓才能夠?qū)崿F(xiàn)，而利用短纖維和橡膠V 帶形成的簡單方法就是通過開煉機(jī)混煉從而制成。由于這種方面比較簡單，易于操作，所在制作過程中，要盡最大限度保持纖維在膠料中取向的穩(wěn)定性，因此，將短纖維加入橡膠V 帶中，可以有效提高橡膠V 帶的伸長度和強(qiáng)硬度。

對于短纖維的取向表征來說，最常用的方法是通過電子顯微鏡的掃描和X 射線等技術(shù)的應(yīng)用，這樣就可以直接觀察到短纖維在橡膠V 帶中的分布結(jié)構(gòu)和取向狀況。另外一種方法就是通過短纖維和橡膠V 帶所混合而制成的新的復(fù)合材料的宏觀性能，如拉伸強(qiáng)度、彎曲度等對其進(jìn)行觀察，從而對其作出定量描述。

5 結(jié)論

總之，將適量的短纖維應(yīng)用在橡膠膠料中，可以有效改善橡膠V 帶的性能，延長它的使用壽命，增強(qiáng)它的強(qiáng)硬度。因此，合理運(yùn)用這種技術(shù)不僅能夠使人們獲得更具高性能的橡膠制品，同時(shí)還能夠降低一定的生產(chǎn)成本，這對于橡膠工業(yè)是一個(gè)巨大的突破，值得推廣和應(yīng)用到更為廣泛的領(lǐng)域。

[1]李福強(qiáng)，陳福林，岑蘭等.天然短纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J].合成橡膠工業(yè)，2009(6)：517-521.

[2]程永悅.木質(zhì)纖維素短纖維在非輪胎橡膠制品中的應(yīng)用[J].橡膠工業(yè)，2004(8)：472-478.

[3]李漢堂.短纖維-橡膠復(fù)合材料的發(fā)展前景[J].現(xiàn)代橡膠技術(shù)，2006(4)：5-12.