国内外橡胶行业应用芳纶的现状

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1、国内外橡胶行业应用芳纶的现状高称意(北京橡胶工业研究设计院,北京100039)摘要:介绍了国内外橡胶制品应用芳纶作为增强材料的现状,并对我国独立开发芳纶纤维和扩大在橡胶制品中的应用提出了建议。芳纶纤维在橡胶行业中的用量较大,占芳纶纤维总消耗量的20%。以芳纶纤维制成的帘布、线绳、纱线、帆布、整体带芯、直经直纬织物等被用作轮胎、传动带、输送带、胶管的骨架材料,芳纶短纤维掺入轮胎胎面等部件胶料和V带底胶胶料中起补强作用。关键词:芳纶;增强材料;轮胎;胶管;胶带中图分类号:TQ330.38+9;TQ336.1文献标识码:B文章编号:10002890X(2002)11206912

2、07芳纶是我国芳香族聚酰胺纤维的商品名称。根据其分子结构又分为芳纶14———聚对苯甲酰胺、芳纶1414———聚对苯二甲酰对苯二胺(美国杜邦公司的Kevlar、荷兰Acordis2AKZO公司的Twaron)和芳纶1313———聚间苯二甲酰间苯二胺(美国杜邦公司的Nomex);根据合成聚合物的单体可分为由芳香族二胺与芳香族二酸聚合而成的芳纶1313和芳纶1414及由单一单体经缩聚而成的芳纶14。美国杜邦公司在20世纪60年代开始聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的研究开发,开始时其强力并不高。1964年美国赛拉尼斯公司找到新的纺丝溶剂,实现了纺丝技术的一个突破,随后又发现了这种聚合物

3、的硫酸溶液的液晶行为,开发出干湿法纺丝工艺,使芳纶的纺丝工艺趋于完善。1972年,杜邦公司实现了这种纤维的工业化生产并定名Fiber2B,其强度达到18cN·dtex-1的水平,1973年,该公司把这种纤维定名为Kevlar并沿用至今1。芳纶纤维具有强度高、变形小、模量高(尺寸稳定性好)、耐化学品腐蚀性和耐温性好(550℃以上才分解炭化,可长时间在300℃的高温环境下工作)、密度低(1144Mg·m-3,仅为钢密度的1/5)等一系列的优点,有“合成钢丝”的美誉。近几年,其售价不断降低,从开始约60美元·kg-1降至最低时的16美元·kg-1,今年虽因欧洲出现了大用量客户而

4、有所回升,但也只是恢复到一年之前22美元·kg-1的水平。目前世界上美国、荷兰、日本和俄罗斯等国家以工业化规模生产芳纶纤维,其中荷兰Acordis2AKZO公司已将其芳纶产品部出售给日本的帝人(TEIJIN)公司。仅对位芳纶纤维全世界每年的产量就已达到了412万～415万t2。芳纶纤维被广泛用于国防和国民经济的许多部门,应用领域遍及航天航空、耐高温复合材料、橡胶制品、绳索及电缆芯线、建筑行业(水泥补强、墙体内砌拉网)、苫盖布、防护用品(防弹衣、耐割手套、铠甲、头盔等)、摩擦材料、密封垫片、过滤材料(无纺布、毛毡)和耐高温印刷电路板基材等。芳纶纤维在橡胶行业中的用量较大,占

5、芳纶纤维总消耗量的20%2。以芳纶纤维制成的帘布、线绳、纱线、帆布、整体带芯、直经直纬织物等被用作轮胎、传动带、输送带、胶管的骨架材料,芳纶短纤维掺入轮胎胎面等部件胶料和V带底胶胶料中起补强作用。本文主要介绍芳纶纤维在各种橡胶制品中的应用现状。1芳纶在轮胎中的应用从技术角度考虑,芳纶可用作轮胎任何部件的骨架材料。如子午线轮胎的胎体、带束层、冠带作者简介:高称意(19462),男,河北任邱人,北京橡胶工业研究设计院高级工程师,主要从事骨架材料性能研究与产品开发工作。橡胶工业2002年第49卷692层等部位的增强材料,甚至可替代钢丝与树脂配合制成轮胎胎圈。芳纶还可作为斜交工程

6、机械轮胎缓冲层和载重轮胎胎圈加强层的增强材料。此外,经粘合处理的芳纶短纤维还可应用于轮胎胎面等部件胶料中起补强作用。据荷兰Acordis2AKZO公司和美国杜邦公司资料介绍,2000年全世界轮胎行业消耗了160余吨的芳纶纤维骨架材料(不包括芳纶短纤维),其中欧洲占40%;若含芳纶短纤维,则轮胎行业消耗量1000t以上。的纤维材料,因此,目前还只是用来制造高性能轮胎或有特殊要求的轮胎的某些部件。欧洲轮胎市场对轮胎性能的要求高于美国,使得欧洲轮胎行业对芳纶的需求量高于美国。芳纶纤维骨架材料之所以受到轮胎制造商的青睐,从表15所示的芳纶性能与轮胎性能的对应关系中可以找到答案。目

7、前,在子午线轮胎中,芳纶主要用来替代钢丝帘线作为带束层的增强材料。在轿车和轻型载重车轮胎中以全纤维胎体、带束层结构替代半钢结构,可达到减小轮胎质量、降低滚动阻力、节省燃油的目的。20世纪70年代,采用芳纶制造子午线轮胎子午线轮胎[3～6]从技术角度分析,芳纶可作为子午线轮胎任何部件的增强材料。但芳纶毕竟是一种价格昂贵111表1芳纶纤维性能与轮胎性能的对应关系芳纶性能对轮胎性能的贡献机械强度与质量之比大芳纶的强度高而断裂伸长率低,这些性能与钢丝相仿。以同等质量而言,芳纶的强度比钢丝高5倍,是车辆轮胎中传统的钢材料部件的替换材料。