過(guò)去數(shù)十年來(lái)导坟，用表面處理的紡織絲線和鋼絲線來(lái)加固橡膠制品屿良。這些材料在橡膠制品的制造中得到了廣泛的應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兲峁┝吮３中螤詈湍途眯缘年P(guān)鍵性能特性惫周。幾個(gè)應(yīng)用例子包括：輪胎（帶束層尘惧、胎冠層、胎體層递递、胎圈層）喷橙；工業(yè)產(chǎn)品（針織層、編結(jié)層或纏繞編織層軟管）登舞；輸送帶（鋼絲繩芯橡膠輸送帶贰逾、織物芯橡膠輸送帶）。當(dāng)然菠秒，使用絲線為最終產(chǎn)品增加了很大的成本疙剑，因?yàn)椋c沒(méi)有這種類(lèi)型增強(qiáng)的橡膠產(chǎn)品的生產(chǎn)相比践叠，它們的使用需要更復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程言缤。例如，對(duì)于輪胎酵熙，可能含有增強(qiáng)附著力的化學(xué)物質(zhì)的橡膠化合物必須采用工業(yè)輪壓機(jī)在經(jīng)過(guò)化學(xué)處理的紡織織物或黃銅鍍銅鋼絲線上處理轧简，形成必要的帶狀和層狀。每根絲線增強(qiáng)組件必須單獨(dú)生產(chǎn)匾二，然后使用復(fù)雜的機(jī)器“結(jié)合”在一起生產(chǎn)用于隨后硫化的未硫化胎哮独。
已經(jīng)表明，對(duì)于某些應(yīng)用察藐，更便宜的材料可以用來(lái)加強(qiáng)橡膠和提供高水平的強(qiáng)度和耐久性皮璧。一個(gè)很好的例子是使用短纖維增加復(fù)合物理性能，以提供濕態(tài)形狀保持性分飞，降低擠出膨脹悴务，并在整個(gè)橡膠產(chǎn)品的使用壽命期間給予所需的強(qiáng)度。短纖維提供的其它性能改進(jìn)是降低了切痕成長(zhǎng)和更佳的碎片塊抗性。在許多應(yīng)用中短纖維并未取代簾線增強(qiáng)讯檐，但它們的使用已經(jīng)顯示羡疗，與簾線結(jié)合，或在簾線缺失時(shí)可提高產(chǎn)品的性能别洪。
圖1叨恨、短纖維長(zhǎng)徑比
相對(duì)于其它增強(qiáng)材料，短纖維的獨(dú)特幾何形狀有助于在加入橡膠化合物時(shí)提供正面的物理性能挖垛。這個(gè)幾何形狀用長(zhǎng)徑比來(lái)描述痒钝，它被定義為纖維長(zhǎng)度/纖維直徑（圖1)。即使在不能采用低份量補(bǔ)強(qiáng)的情況下痢毒，長(zhǎng)徑比可使短纖維與常規(guī)微粒形成緊密連接結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)送矩。因此，短纖維提供了優(yōu)異的強(qiáng)度特性哪替，減少了高應(yīng)變力造成的缺陷栋荸。表1列出了一些短纖維類(lèi)型的典型長(zhǎng)徑比，其中包括兩個(gè)是本文的重點(diǎn): Rhenogran WP(木漿纖維)和Rhenogran P91和P95(芳綸漿粕纖維)夷家。這兩種纖維類(lèi)型都能提高橡膠復(fù)合物的彈性模量和抗拉強(qiáng)度蒸其。芳綸纖維具有極高的長(zhǎng)徑比和韌性敏释，可提供最大程度的增強(qiáng)库快。
表1、各種短纖維類(lèi)型的比較
圖2和圖3顯示了短纖維與其它增強(qiáng)材料的不同之處钥顽。當(dāng)高應(yīng)力應(yīng)用于具有良好整體分散性的橡膠零件時(shí)义屏，該零件將保持其完整性。然而蜂大，當(dāng)相同的力被應(yīng)用到有分散不良或凝聚顆粒的橡膠部件時(shí)闽铐，橡膠和粒子之間的界面會(huì)發(fā)生斷裂，從而導(dǎo)致失效奶浦。含有良好分散短纖維的同一橡膠制品在類(lèi)似的應(yīng)變下能抵抗斷裂兄墅，很有可能在不失效的情況下抵抗更高的應(yīng)變。
圖2澳叉、未分散的填料顆料断蹋可能導(dǎo)致過(guò)早失效
圖3、短纖維可防止過(guò)早失效
圖4成洗、各向異性* — 纖維定向作用
圖5五督、短纖維橡膠復(fù)合材料的各向異性
短纖維性能的第二個(gè)重要方面是它們?cè)谙鹉z化合物中的排列。短纖維是各向異性的瓶殃，這意味著它們的性能在橡膠基體中相對(duì)于它們的取向會(huì)有所不同充包。纖維在通過(guò)典型的加工系統(tǒng)移動(dòng)時(shí)，傾向于在復(fù)合流方向縱向?qū)R(圖4)遥椿。一致性的證據(jù)見(jiàn)圖5基矮。在這里淆储，當(dāng)纖維排列從縱向(流動(dòng)方向)向橫向(垂直于流動(dòng)方向)轉(zhuǎn)移時(shí)，模量會(huì)顯著地變化家浇。同樣遏考，圖6顯示了纖維排列的縱向和橫向方向之間的表面剛度和阻抗力的變化。其實(shí)蓝谨，較好排列的纖維在一定程度上會(huì)作為持續(xù)的補(bǔ)強(qiáng)材料灌具。
表2、側(cè)重極性的聚合物化合物配方
表3譬巫、側(cè)重極性的聚合物物理特性
表4咖楣、側(cè)重非極性高分子的化合物配方
本文綜述了兩種廣泛應(yīng)用的短纖維的性能，包括木漿纖維和芳綸漿粕纖維芦昔，以及它們對(duì)橡膠復(fù)合性能的積極影響诱贿。這些纖維在彈性粘合劑中發(fā)揮最大化性能的極端重要傾向?qū)⒈徽f(shuō)明。
表5咕缎、側(cè)重非極性的聚合物物理特性
表6珠十、聚合物結(jié)合芳綸纖維Rhenogran P95和P91的種類(lèi)
預(yù)分散木漿纖維(Rhenogran WP)
木漿纖維是一種豐富、可再生的木質(zhì)纖維素纖維材料凭豪。來(lái)自這個(gè)可再生資源的短纖維可以為基于許多彈性體（包括EPDM焙蹭、SBR、NR嫂伞、CR和PVC）的各種橡膠制品提供良好的形狀保留和提高其使用壽命孔厉。這些纖維很容易從森林或造紙工業(yè)獲得，且還可以用其它（生物)復(fù)合材料（如鋸木廠殘?jiān)?生產(chǎn)帖努。通常撰豺，硬木纖維由以下步驟產(chǎn)生：
★ 采伐樹(shù)木，然后制成木屑
★ 將木屑進(jìn)行化學(xué)或機(jī)械分解拼余，并精制成纖維漿料
★ 干燥纖維漿料到最后狀態(tài)
★ 將纖維漿料壓成薄片
圖6污桦、各向異性，纖維定向作用
圖7匙监、纖維份量對(duì)拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的影響
為了生產(chǎn)Rhenogran WP凡橱，木漿被粉碎，然后結(jié)合各種彈性體舅柜；對(duì)于某些產(chǎn)品梭纹，添加含間苯二酚-甲醛樹(shù)脂。為了最大限度地提高纖維對(duì)橡膠的附著力致份，建議在化合物中加入一個(gè)亞甲基供體变抽。最終產(chǎn)品是一種提高了復(fù)合性能，降低了復(fù)合成本的易于分散的母粒。Rhenogran WP再分散作用令其在非極性和極性彈性體中均可分散良好绍载，并在非極性彈性體诡宗，如三元乙丙橡膠中實(shí)現(xiàn)了最好的分散。木漿纖維添加到橡膠化合物的好處如圖7和8所示击儡。圖7顯示了增加木漿纖維量其抗拉強(qiáng)度顯著增加塔沃，伸長(zhǎng)率明顯降低。采用ASTM die C方法測(cè)量阳谍，即使在低負(fù)荷下木漿纖維也改善了抗扯強(qiáng)度（圖8)蛀柴。
圖8、低含量無(wú)粘結(jié) Rhenogran WPDX-73/SBR對(duì)NR OTR輪胎胎面撕裂強(qiáng)度的影響
應(yīng)用
一般而言矫夯，木漿纖維在低溫下（小于125℃)的應(yīng)用將表現(xiàn)良好：
★ 輪胎 - 減少簾線刺穿內(nèi)襯層的風(fēng)險(xiǎn)
★ 輸送帶 - 耐磨鸽疾、耐撕裂性
★ 軟管 - 低壓力應(yīng)用中的形狀保持和良好性能
★ 模壓制品-改善模量、吸振和抗撕裂性
★ 屋面防水片材-形狀保持训貌，抗穿刺性
可用Rhenogram WP預(yù)分散木漿的等級(jí)及其基本特點(diǎn)包括：
★ Rhenogran WPD-70SBR-NR制肮、SBR、BR递沪、IR和CR的粘結(jié)等級(jí)
★ Rhenogran WPH-65EPDM- EPDM和IIR（丁基)粘結(jié)等級(jí)
★ Rhenogran WPDX-73SBR-NR豺鼻、SBR、BR款慨、IR和CR的無(wú)粘結(jié)等級(jí)儒飒；需要粘結(jié)劑
★ Rhenogran WPW-77/PVC-PVC白色等級(jí)，需要粘結(jié)劑樱调；也用于NBR
預(yù)分散芳綸漿粕纖維（Rhenogran P91和P95)
對(duì)芳綸纖維（聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺)可以顯著提高橡膠復(fù)合物的物理性質(zhì)（圖9)约素。芳綸是兩個(gè)單體的聚合產(chǎn)物届良，包括1笆凌，4-苯二胺和對(duì)苯二酰氯。由此產(chǎn)生的聚合物具有液態(tài)結(jié)晶行為士葫，機(jī)械拉伸定向聚合物鏈到纖維的方向乞而。由于其抗拉強(qiáng)度-重量比高，當(dāng)紡成絲繩或編織片時(shí)慢显，它可以用于許多高應(yīng)變的應(yīng)用爪模，強(qiáng)度比鋼絲約強(qiáng)5倍。作為一種短纖維荚藻，芳綸保留這種高強(qiáng)度傳遞給其分散到的橡膠化合物中屋灌。
圖9、高熱量應(yīng)用芳綸漿粕纖維 - 芳香族聚酰胺纖維的臨界性能
相對(duì)于其它短纖維類(lèi)型应狱，芳綸纖維具有更高的韌性和不滲透性共郭。此外，由于其韌性高，當(dāng)它們被切碎除嘹，這意味著芳綸纖維的“有原纖維組織的”兩端擴(kuò)散成細(xì)纖維写半，將使其表面積急劇增加。機(jī)械手段可以用來(lái)進(jìn)一步增加這種纖維細(xì)化尉咕。這種現(xiàn)象叠蝇，連同其極高的長(zhǎng)徑比，可提供已添加這些纖維的橡膠化合物非常高強(qiáng)度的性能年缎。反過(guò)來(lái)悔捶，這些相同的特性又會(huì)抑制原料纖維的充分分散。為了克服這一問(wèn)題单芜，在彈性體粘合劑中預(yù)分散芳綸纖維是必不可少的炎功。圖10顯示了通過(guò)朗盛公司的專(zhuān)有方法預(yù)分散的芳綸纖維與不充分分散的原絲芳綸纖維的對(duì)比結(jié)果。
圖10缓溅、粗纖維混合與萊茵化學(xué)預(yù)分散摻入技術(shù)的比較
芳綸作為極性材料蛇损，將與極性彈性體進(jìn)行最佳的互動(dòng)。然而坛怪，彈性粘結(jié)劑中的預(yù)分散芳綸纖維可以很好地分散這些纖維在極性或非極性彈性體中淤齐，如表2~表5所示。表2顯示了一種基于氯丁橡膠的橡膠復(fù)合配方袜匿，一種極性彈性體更啄，具有無(wú)預(yù)分散芳綸纖維。如表3所示居灯，隨著芳綸纖維的加入祭务，物理性能，包括抗撕裂性得到了改善怪嫌。
在將預(yù)分散芳綸纖維添加到基于EPDM的非極性化合物（表4和5)時(shí)义锥，有著同樣的觀測(cè)結(jié)果。圖11說(shuō)明了在橡膠化合物中添加低份量（5百分量)芳綸纖維時(shí)對(duì)模數(shù)的重要影響岩灭。
圖11拌倍、芳綸纖維加入橡膠后對(duì)模量的直接影響
表6列出了所用到的Rhenogran預(yù)分散芳綸纖維類(lèi)型。
Rhenogran P91和P95預(yù)分散芳綸纖維增強(qiáng)的化合物具有耐熱性噪径、阻燃性柱恤、低導(dǎo)熱性和良好的耐磨性能等優(yōu)點(diǎn)。以下列出了從這類(lèi)加固方式中獲益的橡膠制品的例子：
★ V型帶找爱，同步齒輪皮帶梗顺，傳動(dòng)帶 - 減少使用中的皮帶增長(zhǎng)；良好的壓縮形變车摄，提供了齒剛度和抗疲勞性能
★ 越野車(chē)輪胎胎面 - 耐磨損和耐切痕成長(zhǎng)
★ 散熱器軟管 - 濕強(qiáng)度寺谤、尺寸穩(wěn)定性珍德；減少水膨脹
★ 密封件，墊圈 - 用織物替換矗漾，耐高溫锈候，低壓縮形變
★ 橡膠型材 - 濕強(qiáng)度，尺寸穩(wěn)定性
★ 鞋類(lèi) - 耐磨性
結(jié)論
相對(duì)于其它更多的球形橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑敞贡，當(dāng)以較低份量添加到橡膠化合物時(shí)泵琳，由于短纖維獨(dú)特的、長(zhǎng)形的特點(diǎn)誊役，仍可以提供顯著增加的強(qiáng)度性能和尺寸穩(wěn)定性获列。由于這種一定長(zhǎng)徑比的形狀，預(yù)分散短纖維可有效地混合進(jìn)橡膠化合物蛔垢。Rhenogran WP預(yù)分散木漿纖維以及Rhenogran P91和P95預(yù)分散芳綸纖維提供橡膠混合生產(chǎn)商更經(jīng)濟(jì)的選擇击孩，而又獲得成品橡膠制品性能要求所需的物理性能。芳綸纖維憑借其極高的韌性和耐熱性鹏漆，將提供高強(qiáng)度的性能和耐用性的橡膠產(chǎn)品巩梢，這些產(chǎn)品的使用將可經(jīng)受高熱、高磨損艺玲、高應(yīng)變等嚴(yán)峻的環(huán)境括蝠。對(duì)于哪些經(jīng)受較低溫度、不太嚴(yán)苛工作環(huán)境的橡膠產(chǎn)品饭聚，木漿纖維是一種經(jīng)濟(jì)的方式忌警，并足可為橡膠制品提供良好的性能。任何含有短纖維的橡膠化合物都必須令其最終產(chǎn)品成功表現(xiàn)出完全達(dá)到其所需的物理性能秒梳。那么法绵，產(chǎn)品本身必須由測(cè)試協(xié)議評(píng)估，以確崩业猓可滿足應(yīng)用需要朋譬。短纖維可以提高已含簾線增強(qiáng)的橡膠制品的性能，并有望可在某些應(yīng)用中取代這種增強(qiáng)婆跑。（文章來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）
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