長(zhǎng)纖維-織物增強(qiáng)橡膠材料的性能研究.pdf

1、橡膠是一種具有高彈性的高分子材料。由于橡膠的彈性大，彈性模量較低，在外力的作用下極易產(chǎn)生較大的彈性變形甚至永久變形，因此，在許多高載荷低變形的技術(shù)要求時(shí)，橡膠復(fù)合材料方可滿足產(chǎn)品的服役壽命。在軍工行業(yè)中使用的橡膠制品，在保證橡膠回彈特性的同時(shí)，還應(yīng)具有合適的強(qiáng)度，并且在較高的瞬間應(yīng)力作用下能實(shí)現(xiàn)迅速可控開裂，因此需要通過合理的橡膠配方設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來滿足特種技術(shù)要求。
　　(1)本研究選用平紋織物和簾線這兩種不同結(jié)構(gòu)的芳綸14

2、14纖維作為骨架材料，采用3種不同的骨架結(jié)構(gòu)對(duì)5種不同配方橡膠進(jìn)行增強(qiáng)，并研究其各項(xiàng)性能。兩種結(jié)構(gòu)的纖維在相同橫截面積的情況下拉伸強(qiáng)度相近。試驗(yàn)結(jié)果表明：織物結(jié)構(gòu)，單向簾線，經(jīng)緯排布簾線結(jié)構(gòu)的骨架都對(duì)橡膠起到了較好補(bǔ)強(qiáng)效果，其中織物結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的橡膠樣品拉伸強(qiáng)度受橡膠配方影響較小，而簾線增強(qiáng)橡膠樣品受橡膠配方的影響較大，隨炭黑用量增加呈明顯上升趨勢(shì)。三種補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)的樣品破壞形式也互不相同。織物結(jié)構(gòu)樣品為纖維斷裂后兩側(cè)橡膠脫膠后先后斷裂，其橡膠

3、部分伸長(zhǎng)率較長(zhǎng)；單向簾線樣品為簾線抽出與橡膠側(cè)剪切破壞；經(jīng)緯排布簾線的樣品表現(xiàn)最好，對(duì)于IRG-70（數(shù)字代表配方中炭黑份數(shù)量，下同）及以上配方，其破壞特征為簾線部分?jǐn)嗔雅c抽出，并且橡膠在緯向纖維處迅速斷裂。從可控破壞角度考慮，經(jīng)緯排布的簾線結(jié)構(gòu)是較優(yōu)的考慮方案。
　　(2)對(duì)三種樣品的撕裂性能測(cè)試表明：三種增強(qiáng)結(jié)構(gòu)均提高了橡膠的抗撕裂性能，其中織物增強(qiáng)橡膠受橡膠配方影響較小，其撕裂強(qiáng)度約為53kN/m，而簾線增強(qiáng)橡膠受配方影響明

4、顯，數(shù)值上表現(xiàn)出與純膠樣品類似的上升趨勢(shì)，其中 IRG-90的樣品的撕裂強(qiáng)度與織物樣品相當(dāng)。從撕裂斷面來看，織物增強(qiáng)樣品斷面大多嚴(yán)經(jīng)緯方向45°，單向簾線樣品大多平行于拉伸方向，經(jīng)緯簾線樣品大多沿緯向簾線方向撕裂，這說明骨架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)于樣品破壞的方向有著不同的控制作用。
　　(3)界面性能對(duì)橡膠復(fù)合材料的最終性能起著至關(guān)重要的作用。論文使用T剝離測(cè)試與 H抽出測(cè)試對(duì)不同橡膠配方的芳綸/橡膠復(fù)合材料的界面性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明：粘

5、接體系相同，隨著橡膠配方中炭黑填料用量增加，T剝離強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，H抽出強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)，與未使用粘接劑樣品的H抽出強(qiáng)度對(duì)比發(fā)現(xiàn)，使用粘接劑的樣品比未使用粘接劑的樣品，其H抽出強(qiáng)度有著明顯的提升，對(duì)于炭黑用量10份到70份配方，提升幅度分別為991％、351％、298％、277％。本研究認(rèn)為H抽出力的大小受到多種因素影響，并嘗試提出經(jīng)驗(yàn)式：y＝8.3581×e0.1588x來嘗試描述粘接劑的影響。對(duì)于拉伸過程，H抽出過程占主導(dǎo)作用，綜合考