關于短纖維改善橡膠V帶的工藝研究

張 輝，鄭文莉

三門縣產品質量監督檢驗所，浙江三門 317100

短纖維通常被稱為切斷纖維，具有很強的韌性。如果按照天然纖維的規格區分，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，是增強橡膠機制的重要材料。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，就可以有效增強橡膠V 帶的硬度和韌性，且不易斷裂。這主要是因為橡膠的柔韌性和短纖維的剛性能夠互相融合下，從而發揮各自的優勢，成為具有二者優勢的工藝制品，有效提高了橡膠V 帶的彈性和強硬度。因此，短纖維在橡膠V 帶中的發展具有廣泛的市場前景。

1 短纖維補強橡膠的性能及優勢

通常情況下，短纖維的長度較小，但韌性極好，從外觀上看呈現帶狀結構。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。人們習慣將短纖維應用到橡膠制品中，進一步改善橡膠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勢。

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

2）降低了硫化膠在溶劑中的溶脹，同時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生一定的溶脹，且具有一定的約束作用。因此，應用短纖維補強橡膠能夠使橡膠在溶劑中或者其他介質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，短纖維還可以應用到汽車、航空輪胎等方面，具有重要作用。

2.2 增強橡膠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，更具實效意義。

2.3 增強橡膠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，才能夠將其制作成人們所需的物質。而運用短纖維所制成的橡膠物質對于橡膠V 帶較為適用，其質量分數在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 帶的效果進行對比。

通常情況下，混煉的性能和混煉的時間、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，而硫化膠的性能則與硬度息息相關。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。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，當將二者同時使用時就可以獲得同等短纖維相當的壓縮模量。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 帶中進行融合，所耗時間較短，且比較容易處理和加工，所制成的膠制品質量較高，這更是得到膠制品人員的廣泛應用。

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 帶相互復合制成具有更強特性的復合材料，由于短纖維在膠料中是按照一定方向進行排列而成，在這個過程中，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的方向進行取向，使得沿著纖維方向上的膠料剛硬度及強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混煉或者擠壓才能夠實現，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 射線等技術的應用，這樣就可以直接觀察到短纖維在橡膠V 帶中的分布結構和取向狀況。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合材料的宏觀性能，如拉伸強度、彎曲度等對其進行觀察，從而對其作出定量描述。

5 結論

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

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