关于短纤维改善橡胶V带的工艺研究

张 辉，郑文莉

三门县产品质量监督检验所，浙江三门 317100

短纤维通常被称为切断纤维，具有很强的韧性。如果按照天然纤维的规格区分，可分为棉型、毛型等短纤维，常常被人们编制成为各种各样的织物，是增强橡胶机制的重要材料。在日常生活中，人们常见的短纤维有木纤维、麻纤维等。这些短纤维加入橡胶制品中，就可以有效增强橡胶V 带的硬度和韧性，且不易断裂。这主要是因为橡胶的柔韧性和短纤维的刚性能够互相融合下，从而发挥各自的优势，成为具有二者优势的工艺制品，有效提高了橡胶V 带的弹性和强硬度。因此，短纤维在橡胶V 带中的发展具有广泛的市场前景。

1 短纤维补强橡胶的性能及优势

通常情况下，短纤维的长度较小，但韧性极好，从外观上看呈现带状结构。它具有很多特性，而胶种、用量、取向程度及纤维的品种等直接决定了短纤维的特性。然而，短纤维在橡胶V 带加工过程中不易断裂，但能够弯曲。人们习惯将短纤维应用到橡胶制品中，进一步改善橡胶V 带的性能，且受到橡胶制品者的喜爱，并得到广泛推广。因此，将短纤维添加到橡胶制品中具有以下优势。

1）有效增强未硫化胶料的强韧度，加工起来较为方便。当使用较少量的短纤维时，胶料的张力强度比普通的胶料的抗张强度低，但随着短纤维用量的逐渐增多，其抗张强度也在逐渐提高，一旦短纤维用量达到胶料的最大值时，强度超过了橡胶基质中本身的强度，其强度就会逐渐下降。因此，在胶料中加入适量的短纤维可以有效增强胶料的张力，一旦过量，就会达到相反的效果；

2）降低了硫化胶在溶剂中的溶胀，同时是膨胀率得到大大降低。通常情况下，短纤维在对胶料在溶剂中会产生一定的溶胀，且具有一定的约束作用。因此，应用短纤维补强橡胶能够使橡胶在溶剂中或者其他介质中的通胀度大大降低；

3）可以有效提高了硫化胶的弹性和强硬度。

2 短纤维改善橡胶V 带的作用

在橡胶V 带中加入适量的短纤维，不仅能够起到降低成本的作用，而且能够改善橡胶V 带的性能。由于短纤维在日常生活中占有重要地位，尤其是在胶制品中尤为广泛，具有重要的作用。

2.1 提高橡胶V 带的耐磨性

将短纤维加入到橡胶各个部件中，在一定程度上可以提高橡胶V 带的耐磨性，降低橡胶V 带表面的热量，加强橡胶V 的扯断伸长率，从而不会因撕扯而损坏。如果橡胶V 带的寿命有4000h，而未加短纤维的寿命只有2000h，甚至更低，所以，添加过短纤维的橡胶V 带的表面比未添加短纤维的橡胶V 带的表面的使用寿命高出一半以上。除此之外，短纤维还可以应用到汽车、航空轮胎等方面，具有重要作用。

2.2 增强橡胶V 带的抗溶剂溶胀性能

纤维对橡胶V 带在溶剂中的溶胀具有一定的约束作用，比如在苯溶剂中，对于胶料起到一定约束力。因此，将橡胶V 带中加入短纤维能够使橡胶在溶剂中或者其它介质中的溶胀得到明显降低。所以，将适量的短纤维加入到橡胶V 带之中能够有有效改善胶料原本的性能，更具实效意义。

2.3 增强橡胶V 带的刚性

将适量短纤维加入到橡胶V 带中可以有效增强它的刚性。随着人们对于橡胶制品的需求量越来越大，短纤维的应用范围越来越大，尤其是将短纤维加入到橡胶V 带中可以有效增强它的刚性，而且保持了橡胶V 带的纵向柔性，从而使橡胶V 带的耐屈挠疲劳性能得到有效保证，同时也使橡胶V 带的传递功率和使用寿命得到提高。

3 短纤维在橡胶V 带中的应用效果

只有橡胶V 带有足够的耐收缩压力，和较高的柔韧性，才能够将其制作成人们所需的物质。而运用短纤维所制成的橡胶物质对于橡胶V 带较为适用，其质量分数在0.07 和0.15 之间。因此，橡胶V 带才成为日常生活中常见的胶种。现针对某A 短纤维和普通的碎棉短纤维在改善橡胶V 带的效果进行对比。

通常情况下，混炼的性能和混炼的时间、混炼的功耗、分散等级、硫化胶性能、压缩模量及屈挠性能等息息相关，而硫化胶的性能则与硬度息息相关。因此，将一定量的某A 短纤维加入橡胶V 带中，使其充分融合制成橡胶制品，观察橡胶V 带相关性能；另外同等量的碎棉短纤维加入到橡胶V 带，使其充分融合制成橡胶制品，观察橡胶V 带的性能。如表1 所示。

表1 某A 短纤维和普通的碎棉短纤维在改善橡胶V 带的效果对比

由表1 可以看出，加入等量的某A 短纤维和碎棉短纤维，想要使分散程度一样，那么，后者就要消耗一半以上的能量。另外，由于某A 短纤维的堆积密度比碎棉短纤维密度大，在同等用量的条件下，某A 短纤维的体积更小，同时添加碎棉短纤维的未硫化胶料的拉伸力增大，其硬度在逐渐增强。而增大短纤维用量就可以有效提高压缩模量，由于短纤维的分散性能要比某A 短纤维的好，当将二者同时使用时就可以获得同等短纤维相当的压缩模量。另外，从表1 可以看出，增大短纤维的用量就会降低胶料的疲劳寿命。

因此，某A 短纤维可以增加橡胶V 带的综合性能。预处理某A 短纤维只需采用一段法就能够均匀地分散在胶料中，而碎棉短纤维容易聚集到一起，很难在胶料中分散开来，这就是为什么某短纤维比碎棉短纤维性能高的原因之一。所以，将短纤维加入橡胶V 带中进行融合，所耗时间较短，且比较容易处理和加工，所制成的胶制品质量较高，这更是得到胶制品人员的广泛应用。

4 短纤维在橡胶V 带中的取向及其表征

将短纤维与橡胶V 带相互复合制成具有更强特性的复合材料，由于短纤维在胶料中是按照一定方向进行排列而成，在这个过程中，取向程度受到纤维类型和用量等因素的限制，才使得短纤维沿着胶料流动的方向进行取向，使得沿着纤维方向上的胶料刚硬度及强力均比之前高出很多。由于短纤维在橡胶V带中的取向包括径向、轴向、周向和混合取向四种类型，四种不同的类型均带给人不同的触感。一般情况下，短纤维的取向主要是借助开炼机混炼或者挤压才能够实现，而利用短纤维和橡胶V 带形成的简单方法就是通过开炼机混炼从而制成。由于这种方面比较简单，易于操作，所在制作过程中，要尽最大限度保持纤维在胶料中取向的稳定性，因此，将短纤维加入橡胶V 带中，可以有效提高橡胶V 带的伸长度和强硬度。

对于短纤维的取向表征来说，最常用的方法是通过电子显微镜的扫描和X 射线等技术的应用，这样就可以直接观察到短纤维在橡胶V 带中的分布结构和取向状况。另外一种方法就是通过短纤维和橡胶V 带所混合而制成的新的复合材料的宏观性能，如拉伸强度、弯曲度等对其进行观察，从而对其作出定量描述。

5 结论

总之，将适量的短纤维应用在橡胶胶料中，可以有效改善橡胶V 带的性能，延长它的使用寿命，增强它的强硬度。因此，合理运用这种技术不仅能够使人们获得更具高性能的橡胶制品，同时还能够降低一定的生产成本，这对于橡胶工业是一个巨大的突破，值得推广和应用到更为广泛的领域。

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