纖維增強體對天然橡膠/順丁橡膠復合材料性能的影響

林廣義,王 宏,渠廣凱,屈思遠,梁振寧

(青島科技大學 機電工程學院,山東 青島266061)

短纖維/橡膠復合材料(SFRC)是“纖維剛性”和“橡膠柔性”的有機結合[1-3]。纖維的良好物理和化學性能為橡膠復合材料提供了優勢,這是由于短纖維長度在2～5 mm,處理工藝簡單。因此,SFRC具有高模量、高硬度、抗切割、高撕裂強度等特點[4-6]。研究發現,將碳纖維(CF)、芳綸纖維(AF)、玻璃纖維等短纖維加入到橡膠中,由于短纖維本身的性質不同,其加入到橡膠中對橡膠復合材料的影響也不同,比如纖維的用量、長徑比、種類以及纖維與橡膠基體的結合程度都會對纖維/橡膠復合材料的性能產生影響[7-8]。另外,短纖維加入到橡膠基體中可以起到骨架作用[9]。李安玲等[10]研究了CF對天然橡膠和順丁橡膠(NR/BR)復合材料摩擦性能的影響,結果表明,CF/NR/BR復合材料的摩擦過程中發生了磨粒磨損和黏著磨損。王劼等[11]研究了AF在輪胎骨架材料中的應用,結果表明芳綸纖維不僅能減小輪胎質量和降低滾動阻力,而且有利于提高輪胎的抗刺扎和抗切割性能。王杰等[12]研究了聚酰胺(PA)對丁苯橡膠復合材料性能的影響,研究表明PA的加入可以明顯改善橡膠復合材料的模量、硬度以及動態儲能模量等性能。然而,對CF、AF、PA 3種短切纖維在同一橡膠復合材料體系中研究的較少,因此難以得出3種纖維對復合材料的具體影響結果。天然橡膠(NR)結構規整度高,有良好的力學性能和加工性能,而順丁橡膠(BR)的分子鏈比較柔順,本身的耐磨性能和耐疲勞性能較好,但是BR加工性能不好[13-14]。……