芳纶浆粕纤维在橡胶制品中的应用pdf

新型芳纶浆粕预分散处理母胶产品的开发和应用朱新军 1 许涛 2 宫志欣 2 吴卫东2（ 1. 黑龙江弘宇短纤维新材料股份有限公司457100；2. 北京化工大学先进弹性体新材料研究中心100029 ）关键词：芳纶浆粕芳纶预分散助剂母粒传动带由刚性分子链形成的高结晶度、高取向度的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(P a r a P h e n y l e n e T e r ep h t h a l A m i de,简称ＰＰＴＡ)具有高模量、高强度、耐高温、耐化学腐蚀等优异性能,因此, 尽管开发ＰＰＴＡ的初衷是用于航天航空,但现已广泛用于消费纺织品和产业用纺织品,ＰＰＴＡ纤维的产品规格也走向多样化、差别化。

芳纶浆粕(Aramid pu lp，简称ＡＰ)正是近年来发展起来的ＰＰＴＡ差别化产品,它是1984 年美国杜邦公司首先开发出的芳纶纤维表面原纤化的一种产品,它的兴起主要是作为石棉的理想替代纤维而与玻璃纤维及碳纤维竞争于密封材料、增强材料及磨擦材料等领域,随着欧美等地区开展禁止使用石棉的环境保护运动,PPTA-p u lp 得到迅速发展，目前世界上主要的芳纶浆粕工业化产品只有美国杜邦公司的Kevlar pulp 系列和荷兰Teijin Twaron 公司的Twaron p u l p 系列二大类产品，国内上海依极科技有限公司年产50 吨的芳纶浆粕生产线也已经正式投产。

通过对芳纶浆粕纤维及其增强橡胶复合材料微观结构形态的系统研究，发现芳纶浆粕具有非常独特的微/纳米短纤维微观结构：芳纶浆粕主干纤维表面松散附着大量超细纤维，这些超细纤维是由主干纤维表面劈裂原纤化制得的，呈扁平带状，纤维轴向尾端成针尖状，其直径大多在0.1~1 微米之间，长度大多在200 微米以下，形状系数大多在50～500 之间；主干纤维直径在10 微米左右，长度在1~3mm 之间，主干纤维本身粗细很不均匀，表面较粗糙，端面呈树杈结构，容易劈裂而进一步原纤化。

橡　胶　工　业CHINA RUBBER INDUSTRY108第71卷第2期Vol.71 No.22024年2月F e b .2024芳纶短纤维对天然橡胶胶料性能的影响邱　健 ，蒋超杰，严　刚，李文超，葛孚宇，高　浩，李　利*（青岛科技大学 机电工程学院，山东 青岛　266061）摘要：基于轮胎胎面胶配方，研究芳纶短纤维用量和长度对天然橡胶（NR ）胶料性能的影响。

结果表明：当芳纶短纤维长度为3 mm 时，芳纶短纤维用量为2份的胶料的Payne 效应最弱，硫化胶的拉伸强度最大，定伸应力和撕裂强度较大，耐磨性能和抗湿滑性能最好；当芳纶短纤维用量为2份时，芳纶短纤维长度为2 mm 的胶料的Payne 效应最弱，硫化胶的定伸应力和拉伸强度最大，芳纶短纤维长度为3 mm 的硫化胶的定伸应力和拉伸强度较大，撕裂强度最大，综合性能最好。

关键词：芳纶短纤维；天然橡胶；物理性能；动态力学性能中图分类号：TQ330.38＋3 文章编号：1000-890X （2024）02-0108-07文献标志码：A DOI ：10.12136/j.issn.1000-890X.2024.02.0108短纤维分为很多种类，在轮胎中的应用种类最多，不同种类的短纤维在轮胎胎面胶中的应用在各大轮胎企业得到了广泛的研究，结果表明加入短纤维可以显著提升胎面胶的性能。

芳纶短纤维具有高强度、抗拉伸、耐高温、优异的抗切割和耐化学腐蚀性能，现阶段芳纶短纤维应用的主要研究方向是将芳纶短纤维加入到轮胎胎面胶中以提高胎面胶的拉伸性能和耐磨性能，降低滚动阻力。

A.L.WALKER 等[1]在工程机械轮胎胎面胶中加入质量分数为2.5%的纤维素短纤维，胎面胶的耐磨性能提高，与未添加纤维素短纤维的胎面胶的轮胎相比，添加纤维素短纤维的胎面胶的轮胎的使用寿命延长80%。

R ．DATTA 等[2]在载重轮胎胎面胶中加入了芳纶短纤维，胎面胶的抗切割性能和抗撕裂性能增强，生热降低，动态力学性能提高。

２００６年吴卫东等芳纶浆粕纤维增强ＥＰＤＭ复合材料结构与性能的研究１１３芳纶浆粕纤维增强ＥＰＤＭ复合材料结构与性能的研究吴卫东１。

钦焕宇２。

田明１。

周彦豪３。

张立群¨（１．北京化工大学先进弹性体材料研究中心（ＣＡＥＭ），北京化工大学１０００２９）（２．黑龙江富锦市橡胶有限责任公司，黑龙江富锦市１５６１００）（３．广东工业大学材料与能源学院，广东省广州市５１００９０）摘要：讨论了具有独特微／纳米纤维结构的芳纶浆粕纤维增强三元乙丙橡胶复合材料的微观结构与宏观性能的关系．通过研究芳纶浆粕纤维用量、芳纶浆粕品种和结构等因素对复合材料常温和高温拉伸力学性能、ＤＭＴＡ动态力学性能、ＲＰＡ加工性能以及复合材料微观结构形态的影响，探讨了新型芳纶浆粕微／纳米纤维对三元乙丙橡胶增强的机理及应用规律。

研究了具有独特纳米短纤维结构的纤维状硅酸盐（ＦＳ）作为补强填料，对芳纶浆粕纤维增强ＥＰＤＭ复合材料力学性能的影响规律，同时与纳米粒子填料一白炭黑进行了对比研究．此外，还对比研究了尼龙短切纤维与芳纶浆粕纤维对ＥＰＤＭ基质的高温增强性能。

关键词：芳纶浆粕；短纤维；复合材料；高温力学性能关于纤维素、尼龙、聚酯、芳纶等纤维直径在１０微米以上的传统有机短纤维增强橡胶复合材料结构与性能的研究，国外工作者们自１９７０年以来就进行了大量的研究［１￣４］。

北京化工大学先进弹性体材料研究中心自从１９８６年以来对尼龙、聚酯、维尼纶、纤维素等各种有机短纤维增强橡胶复合材料的结构、性能及其应用进行了大量的研究［５卅］，为了改善传统有机短纤维增强ＳＦＲＣ材料性能上的某些不足，比如：加工粘度高，制品表观差，动态力学性能较差，耐高温性差等，北京化工大学先进弹性体材料研究中心进行了新型超细芳纶浆粕短纤维［１０￣１２］和新型纤维状硅酸盐纳米短纤维［１３－１４３增强弹性体复合材料的研究，在短纤维结构解离分散技术方面取得了很大进展，对这些新型短纤维增强弹性体的机理进行了深入的研究。

芳纶浆粕在天然橡胶胶料中的应用研究丁佳伟，杜华太，孙志勇*，李　斌，李　辉，孙国华，马卫东（山东非金属材料研究所，山东济南　250400）摘要：采用Kevlar 1F538，Kevlar 1F1710，Twaron 1091和Twaron 1095自制4种芳纶浆粕母胶，研究其对天然橡胶（NR）胶料各项性能的影响。

结果表明，4种芳纶浆粕母胶均能够延长胶料的焦烧时间，缩短正硫化时间，提高硫化胶的硬度、100%定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率、撕裂强度和伸长疲劳性能，其中Twaron 1091芳纶浆粕母胶的综合效果最优，加入后胶料的焦烧时间延长了29.1%，硫化胶的拉伸强度提高了12.4%，撕裂强度提高了17.9%，伸张疲劳寿命延长了35.2%，且动态储能模量增大。

关键词：天然橡胶；芳纶浆粕；母胶；硫化特性；物理性能；伸张疲劳寿命中图分类号：TQ332.1；TQ330.38＋3 文章编号：1000-890X（2020）05-0356-06文献标志码：A DOI：10.12136/j.issn.1000-890X.2020.05.0356天然橡胶（NR）主要由97%以上的顺式-1，4-聚异戊二烯组成，还有2%～3%的3，4-键合结构。

NR的相对分子质量分布很宽，为双峰分布，低相对分子质量部分对加工有利，高相对分子质量部分对性能有利；大分子结构赋予NR诱导结晶性能，使之成为自补强橡胶，因此NR具有优异的抗冲击、抗刺穿和抗撕裂性能，且易与金属粘合，是现有大多数合成橡胶无法比拟的[1]。

NR是重要的战略物资和化工原料，是用量最大的橡胶品种，其用量约占橡胶总用量的30%～40%。

芳纶浆粕是芳纶纤维的一种差别化产品，由芳纶短纤维经高度原纤化得来，主干纤维表面呈毛绒状，主纤长度为1.0～3.0 mm，直径约为10.0 μm，微纤长度为0.1～2.0 μm，表面粗糙，纤维的轴向尾端呈针尖状。

原纤化过程是指从纤维表面分裂出细小微纤维的过程，经过多次原纤化处理，芳纶短纤维主纤上会分散出大量的超细微纤。

中国橡胶行业应用芳纶的历史和现状摘要：简要介绍了中国橡胶行业自芳纶出现后30余年来在轮胎等橡胶制品中应用芳纶骨架材料的历程和实例，包括芳纶骨架材料与橡胶粘合处理问题等基础理论研究和产品实际应用。

l 20世纪70年代—80年代应用芳纶的进程自1972年美国杜邦公司开发成功芳纶纺丝技术并以Kevlar定名投人工业化生产以来，中国的合成树脂、合成纤维科研机构和生产企业密切注视其发展动向并开始了芳族聚酰胺树脂的合成技术和芳纶的纺丝技术的开发工作，橡胶行业积极开展芳纶骨架材料在轮胎和管带类橡胶制品中应用的研究工作并取得了一定的成果。

20世纪70年代，原化工部晨光化工研究院、南通合成材料厂陆续开始进行芳族聚酰胺树脂的合成工艺研究和小规模生产技术的开发工作，上海合成纤维研究所开始进行试验室规模的芳纶纺丝技术开发工作，对不同品种的纺丝溶剂的溶解性、腐蚀性进行对比，并结合病毒病理学对纺丝溶剂进行了筛选。

我院对芳纶的性能开展研究，掌握了该种纤维的特性，并在试验室对芳纶帘子线加捻、浸胶的工艺进行模拟开发和浸胶液配方的选定工作，为后来的产品试制奠定了良好基础。

进入80年代后，成立于天津的天津国际联合橡胶轮胎有限公司(中国、澳大利亚、加拿大合资企业)确定在某些工程轮胎的缓冲层中以芳纶帘子布为增强材料，开始了芳纶在橡胶产品中工业化应用的进程。

1986年—1990年中国发展国民经济第七个五年计划期间，我院和西安交通大学及晨光化工研究院、南通合成树脂厂、上海合成纤维研究所共同承担了国家关于芳族聚酰胺树脂合成、纺丝技术开发和在橡胶工业中应用的系列科研课题。

晨光化工研究院、南通合成材料厂完成了芳族聚酰胺树脂合成技术的开发工作，上海合成纤维研究所完成了低线密度(250d以下)芳纶长丝的试验室纺丝技术的开发工作；我院和西安交通大学利用荷兰阿克苏公司提供的T1001型芳纶束丝和上海合成纤维研究所提供的低线密度芳纶束丝进行了芳纶骨架材料的加工工艺研究(包括帘子线、线绳结构设计、加捻及浸胶工艺参数、浸胶配方设计)和产品试制工作。

芳纶浆粕纤维的结构性能与应用尤秀兰　傅　群　刘兆峰 (东华大学材料学院,上海,200051)摘　要:芳纶浆粕是芳纶的一种差别化产品,广泛用作填充、增强材料。

本文对芳纶浆粕纤维的结构、性能及应用进行了介绍,认为芳纶浆粕纤维具有良好的发展前景。

关键词:芳香族聚酰胺纤维,浆粕,应用,增强材料,进展中图分类号:TQ342.722 文献标识码:C 文章编号:1004-7093(2001)08-0027-030　引言1972年美国杜邦公司首先推出高性能材料芳纶Kelvar,即PPTA(P2Phenyleneterephthalamid)纤维,其分子结构上的酰胺基团被芳环分离且与苯环形成П共轭效应,内旋位能相当高,分子链节呈平面刚性伸直链,使其具有极高的拉伸强度(仅次于玻璃纤维、石墨纤维和PBI纤维)和优异的耐热性和韧性,同时它还有良好的耐强碱性、耐有机溶剂和耐漂白剂性能以及抗虫蛀和霉变,因此,尽管开发芳纶的初衷是用于航天,但它现已广泛用于消费纺织品和产业用纺织品[1～4],芳纶的产品规格也走向多样化、差别化。

芳纶浆粕正是近年来发展起来的芳纶差别化产品,它是20世纪80年代初美国杜邦公司首先开发出的一种高度分散性的原纤化的芳纶产品。

它的兴起主要是作为石棉的理想替代纤维而与玻璃纤维及碳纤维竞争用于密封材料、塑料增强、摩擦材料等领域,随着欧美等地区开展禁止使用石棉的环境保护运动,芳纶浆粕得到迅速发展,如荷兰Akzo公司的Twaron2Pulp1099、日本帝人公司的芳纶浆粕等[5～6]。

本文拟对目前芳纶浆粕纤维的研究现状及发展作以下综述。

收稿日期:2001-06-12作者简介:尤秀兰,女,1972年生,在读博士生。

主要从事高性能材料的研究。

1　结构与性能芳纶浆粕纤维是芳纶的一个差别化品种,化学结构与芳纶相同,因此它保留了芳纶的绝大部分的优异性能,如:耐热性、耐磨性、尺寸稳定等性能,但由于其成型工艺独特性又使其具有一些区别于芳纶长纤维的物性。

橡　胶　工　业CHINA RUBBER INDUSTRY783第70卷第10期Vol.70No.102023年10月O c t .2023芳纶纳米纤维对丁腈橡胶胶料性能的影响张寒珠1，刘奕麟1，郝福兰2，张保岗1，梁　琳1，丁乃秀1*，刘光烨1（1.青岛科技大学 高性能聚合物及成型技术教育部工程研究中心，山东 青岛 266042；2.黄河三角洲京博化工研究院有限公司，山东 滨州 256500）摘要：以芳纶纳米纤维（ANFs ）和丁腈胶乳为原料制备ANFs 预分散体，将其加入到丁腈橡胶（NBR ）中制备ANFs /NBR 复合材料（NBR 胶料），探究ANFs 用量对NBR 胶料性能的影响。

结果表明：ANFs 用量为4份时，NBR 混炼胶的加工安全性能最好，NBR 硫化胶的交联密度、100%定伸应力、300%定伸应力和撕裂强度最大，耐油性能最好，tan δ峰值最小；随着ANFs 用量的增大，NBR 混炼胶和硫化胶的Payne 效应逐渐增强，在温度为20～100 ℃时NBR 硫化胶的储能模量逐渐增大。

关键词：芳纶纳米纤维；丁腈橡胶；物理性能；耐油性能中图分类号：TQ330.38＋3 文章编号：1000-890X （2023）10-0783-06文献标志码：A DOI ：10.12136/j.issn.1000-890X.2023.10.0783丁腈橡胶（NBR ）是以丙烯腈和丁二烯为单体，通过低温乳液聚合制备的一种合成橡胶，其分子链上含有氰基和碳-碳双键。

极性的氰基赋予了NBR 硫化胶优异的耐油性能和耐热性能，碳-碳双键可使NBR 硫化胶具备一定的耐寒性能，此外NBR 硫化胶还具有较好的耐磨性能和抗静电性 能[1-3]。

因此，NBR 主要用于制备耐油密封件、耐油胶管、耐油垫圈等耐油橡胶制品。

芳纶纳米纤维（ANFs ）作为一种新型纳米材料，具有高强度、高模量的特点，同时表面具有活性基团，比表面积和长径比大，能够通过有效地应力传递改善聚合物的性能[4-6]。