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炭黑分散仪辅助分析短纤维在橡胶中分布 赵冬梅1吴卫东2 1．北京首创轮胎有限责任公司，北京市，102400) 2．北京化工大学，北京市，100029) 文摘：研究了具有独特微／纳米纤维结构的芳纶浆粕增强NR／BR基复合材料的结构与 性能，同时对比了芳纶浆粕对复合材料的增强特性；采用RPA研究复合材料的加工性能，采 用RPA和DMTA研究复合材料的动态力学性能。采用EsEM观察复合材料的微观结构，通 过研究复合材料的静态拉伸应力一应交特性和撕裂强度一应变特性，论证了芳纶浆粕增强 NR／BR复合材料具有良好的“模量一滞后平衡效应”，仅仅加入3份芳纶浆粕，复合材料 20％应变的拉仲模量提高近二倍，而复台材料的动态力学损耗和硬度几乎没有变化，同时胶 料的加工性能没有不利影响。DMTA和RPA测试表明，AP增强的NR／BR复合材料0摄氏 度下的内耗值有所升高而60摄氏度下的内耗值略有降低，这对于轮胎胎面胶的抗湿滑性和 降低滚动阻力很有意义。 关键词：芳纶浆粕，复合材料，轮胎胎面胶，汽车弹性体 一前言 芳纶纤维具有高结晶结构，比强度高、模量高和极好的化学稳定性及热稳定 性，根据用途不同可以加工成长丝纱线、短纤维和浆粕。配方工作者发现在密炼 机或开炼机加入都非常困难，加入比表面积高的浆粕更为困难。只有很少的人具 有把浆粕充分分散到胶料中去的能力。关于高性能芳纶短纤维在轮胎中的应用 研究表明㈨…，在工程轮胎和载重轮胎胎面中采用l一3份间位和对位芳纶短切 纤维，可以改善胶料的屈挠疲劳陛能、耐磨性能、滞后损失和升热，降低轮胎滚动 阻力。DuPont公司这几年对其产品KEVLAR(r)芳纶浆粕增强弹性体的性能及 其应用进行了大量研究Ⅲ川，将Kevlar纤维浆粕与弹性体基质材料复合，形成 Kevla芳纶浆粕增强弹性体，可以使芳纶浆粕很好地分散到胶料中去。应用芳纶 ， ．260． 浆粕增强弹性体的胶料，具有优异的模量一滞后损失的平衡，可以改善胶料的抗 撕裂性能进而提高产品的使用寿命，还能够提高胶料的生胶强度，因为在胶料中 具有良好的分散性，使其在高性能橡胶制品中广泛应用‘12，13]。但国内在这方 面的研究基本上还是空白。芳纶浆粕在橡胶中具有良好的加工特性，分散性良 好的芳纶浆粕微／纳米纤维与橡胶基质之间界面结合优异，并具有高效率的模量 增强特性，因此，高性能芳纶浆粕在新轮胎制造以及旧轮胎胎面翻新领域的应 用潜力很大。本论文试图通过研究芳纶浆粕对NR—BR橡胶复合材料微观结构 和宏观性能的影响，探讨芳纶浆粕用于轮胎胎面和其它部件的可能性。 二试验部分 芳纶浆粕(AP)：AP以HAP芳纶浆粕预分散体的形式制备，AP用量是指 Twaron公司生产的 HAP中的活性AP纤维含量，HAP预分散体是以荷兰Teqin Twarom—1095型芳纶浆粕为基础，按照北京化工大学专利申请技术进行“润滑渗 透隔离”预处理得到的，活性AP纤维含量为30％的复合材料。7rwamn一1095型 芳纶浆粕比表面积7～9IIl2／g，纤维平均长度0．7mm。 NR／BR复合材料的制备：以NR／BR载重轮胎胎面胶普通配方为基础，加入 不同用量的芳纶浆粕AP。HAP预分散体先与NR在开炼机上按照一定配比制 成母胶，在实验室密炼机和开炼机上制备对比配方和加入芳纶浆粕AP的试验 配方胶料。测试式样硫化条件是151℃×20min；老化条件是loo℃×24h。 门尼测试：应用Mv2000门尼粘度仪研究复合材料100℃时门尼粘度和门尼 松弛以及127℃焦烧特性。 硫化仪测试：应用MDR200硫化仪研究复合材料185℃时硫化特性。 DMTA测试：研究复合材料在一60℃一100℃的温度扫描特性，拉伸应变模 式，频率10Hz，分析内耗和储能模量的变化规律。 RPA测试：研究复合材料混炼胶100摄氏度的频率扫描特性以及复合材料 硫化胶的频率扫描特性(60℃，7％应变)。 EsEM测试：考察复合材料硫化胶冷冻断面中AP纤维的分散性和界面结 合。 ， ·26】· 静态拉伸试验：考察复合材料