王作龄编译1前言橡胶和纤维是两种不同性质的材料,两者之间缺乏粘附性因此,橡胶工业使用的长纤维基本都要经过浸胶、涂胶、干燥、压延等一系列为了达到粘合目的的加工工序短纤维的补强能力略差但它不仅可与其它配合剂一起直接加入橡胶中,而且其混炼胶料还可按橡胶厂的标准操作工艺进行压出、压延、模制(模压注射、递模)成型加工,从生产成本看极为有利。此外,橡胶短纤维复合体挤出时几乎无膨胀率,因此压出口型设计极为简单。橡胶短纤维复合体尽管具有许多优点,但却没有达到预期的普及程度。关于该问题,Anthoine提出了如下三个方面的原因。
(1)纤维材料一般是以长纤维形式生产出售的,因此,若要将其切割成短纤维,就要专设加工装置,这样势必使生产成本提高。再说,以前使用的石棉纤维,其长度虽不成问题,但因有害而被禁甩维的长径比(长度直径)*好是100~ 200长径比小于40时,短纤维呈球形粒子状,不能发挥短纤维特有的作用;而长径比大于250时,纤维彼此间缠绕,不易分散于橡胶中(3)为使纤维与橡胶牢固粘附,对短纤维不仅要进行与长纤维不同的粘合处理,而且为便于其在橡胶中分散,多半还要对它进行另外的处理。
2短纤维的种类如上所述,所使用的短纤维除了需具有合―比和与橡胶能牢固粘附外还应具有e柔软性,以防加工处理时被破坏用于橡胶的合成纤维,有聚酯、芳纶、尼龙、聚氨酯和维尼纶等直径2(m~3屮m的纤维,要获得长径比100~200,则其长度要求为3mmr5mm但该长度的纤维因过长而彼此间纠缠,有碍于向橡胶中的分散根据Derringer」3的说法,纤维即使容易混入胶料中,压延出片时也不一定得到很均匀的胶片,而且在操作中往往产生胶片撕裂现象因此,切割纤维时要考虑纤维的长径比,将其切割成长度为Q4mm左右混入橡月父更为实用。再者,合成纤维表面一般无活性,与橡胶粘附困难,因此需要涂布胶粘剂玻璃纤维和炭纤维多用于塑料复合体这两种纤维弹性高,初始长径比大,但因质地较脆弱,在橡胶混炼过程中易破损,长径比显著降低此外,这两种纤维的表面缺乏活性,不进行表面处理就不能得到牢固的粘接强度Haito-man的报告指出,将纤细的玻璃纤维掺入丁腈橡胶和丁苯橡胶时,纤维的柔软性随其直径变小而大,从而极大地减少了纤维在加工处理中遭破坏的几率近年来,孟山都公司发表了许多关于木材纤维素纤维的研究报告,Coran指出,纤维素纤维的补强性并不大,但经过浸渍处理后却具有补强效果,特别适用于橡胶基质。此外,该纤维表面若用具有活性羟基团的物质浸渍,可获得高的粘接强度石棉纤维对橡胶缺乏粘附性,但因其耐热耐磨耗性出类拔萃而被广泛应用此外,近年来,Murty和Charkabotory对于黄麻短纤维补强橡胶的研究成果连续发表过论文。
关于与短纤维相复合的基质橡胶,使用*广泛的是天然橡胶三元乙丙橡胶,其次是丁苯橡胶、氯丁橡胶等Dzyura对于尼龙短纤维补Pi戊二烯橡胶,从理论上进行了探讨研究并xnki亚甲基四胺(玢和作为填充的白炭Pu公司出品的纤bookmark1发表过论文关于用短纤维补强的硅橡胶、氟橡胶、EVA液体橡胶、聚氨酯橡胶等的研究也发表过不少论文。
3纤居粘接处理早期橡胶与纤维材料的粘附仅限于天然橡与棉纤维,因此基本不存在粘附不良问题这是因为棉纤维表面存在许多绒毛,藉此在橡胶与纤维之间产生较强的物理结合力后来人造丝和尼龙纤维相继问世,而这些纤维是通过细孔抽出制成的,因此其表面光滑,与橡胶硫化粘附后容易剥离。为解决这一问题,曾开发了许多种胶粘剂,至今仍在使用的有两种:①异氰酸酯类胶粘剂;②间苯二酚甲醛胶乳粘合剂(RFL)对于要求外观质量的胶布,主要用前者粘合,后者会将纤维染成深褐色但是,异氰酸酯类胶粘剂易产生水解,因此其用量大时不适宜。轮胎帘线等主要使用RFL类粘合剂,表1是其配方的一种RFL是由间苯二酚与甲醛的初期缩合物水溶液(RF)和胶乳(L)的混合物组成的,在橡胶与胶乳胶乳与RF树脂、RF树脂与纤维之间进行粘合,在橡胶与纤维的整体间产生牢固的粘接强度其反应机理和粘合机理详见