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对位芳纶短纤维/浆粕橡胶基复合材料的研究

张之兵  
【摘要】: 本文采用干法混合制备对位芳纶浆粕(Kevlar? Engineered Elastomer,下文简称EE)丁苯橡胶(SBR1502)基复合材料和对位芳纶短纤维(Sulfron3000?)SBR1502基复合材料。通过检测不同纤维含量复合材料的门尼粘度,研究了短纤和浆粕对纯丁苯橡胶、炭黑和白炭黑增强丁苯橡胶加工性能的影响。并讨论了不同短纤和浆粕用量对复合材料硬度、拉伸应力、扯断伸长率、裤形撕裂强度、阿克隆磨耗量等物理性能的影响。在此基础上,应用荧光显微镜对短纤和浆粕在纯丁苯胶复合材料、炭黑和白炭黑增强丁苯橡胶复合材料中的分散形态进行了研究,比较了短纤和浆粕分散形态的异同,同时讨论了炭黑和白炭黑的加入对芳纶分散形态的影响。并用扫描电镜对室温下拉伸断裂复合材料的断口、脆断断口进行了研究。结果表明,不多于10份的EE、Sulfron3000对复合材料的加工粘度和加工设备的冲击负荷影响很小,基本与空白样品相当;EE、Sulfron3000加入后,复合材料老化前后的硬度、裤形撕裂强度、阿克隆磨耗量均呈线性上升,拉伸强度和扯断伸长率总体有所下降,随着纤维用量的增加呈现出先降低再升高达到极大之后又下降的特点。表面经过原纤化浆粕和未经原纤化的短纤,在基质中的分散和形态有所区别,浆粕在复合材料中断裂破坏的临界长径比(L/D)低于短纤,却与基质拥有更好的界面粘合。炭黑和白炭黑的加入增加了混料时的粘度和剪切应力,在使短纤维、浆粕混合得更均匀、取向度更高的同时,也增加了芳纶的劈裂和断裂,使得复合材料中芳纶的长径比降低。预分散的短纤和浆粕为芳纶的分散带来方便的同时,在用量较大时,其辅助成分也成为配方设计时必须考虑在内的因素。


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