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1、短玻璃纤维增强橡胶复合材料研究进展(【摘 要】 综述了短玻璃纤维增强橡胶复合材料制备过程中短玻璃纤维的预处理、短玻璃纤维的混合、分散、取向方法及影响因素,并介绍短玻璃纤维增强橡胶复合材料的新进展。【关键词】 短玻璃纤维；橡胶;短纤维;复合材料ProgressintheStudyofShort-Fiber-ReinforcedRubberComposites【Abstract】 Acomprehensivereviewofthejournalliteraturesdealingwithshort-fiber-reinforcedrubbercompositespreparati
2、onandnewadvancesonsuchcompositesweredescribed.【Keywords】 shortfiber;rubber;composites短玻璃纤维增强橡胶复合材料既具有橡胶的弹性,同时又保持了纤维的强度和刚度,制品具有高强度、高模量、耐撕裂、抗溶胀等优良性能。表1为一些短玻璃纤维与快压出碳黑补强若干性能的比较。表1 短纤维与炭黑补强性能的比较Table1 PropertiesofshortfiberandcarbonblackreinforcedcompositesMechanicalpropertiesRayonGlassfiberAsbe
3、stosCarbonblackTensilestrenghtat100%elongation/MPa10·111·414.23.2Tensilestrength/MP12·711·417.425.3Elongation/%150110120430Yong’smodlus/MP10·49·918.9-Elasticity/%82887174Compressivresidualdeformation/%9·34.713.216.9Constitute:RN100,precipitationSiO212,shortfiber12%orcarbobblack27%,additives
4、前言国外对短纤维补强橡胶进行广泛研究始于70年代,蓬勃发展到80年代。我国在这方面的研究较少,北京化工大学的张立群、周彦豪[1]等人在90年代初对尼龙和聚酯短纤维补强NR和CR橡胶进行了研究。同颗粒增强橡胶一样,短纤维增强橡胶复合材料也存在增强短纤维与橡胶的粘合及其在橡胶中的分散问题,而且短纤维在橡胶中的分散更为困难。此外,由于短纤维具有一定的长径比,在胶料中还存在短纤维的取向及纤维的断裂问题。上述因素将直接影响复合材料的性能。本文将对短纤维增强橡胶复合材料的制备方法及影响因素等研究进展进行综述,并介绍短纤维橡胶复合材料的新进展。1.玻璃纤维芯铅丝增强橡胶复合材料阻尼性能研究
5、根据材料性能互补原理,结合阻尼减振机制,设计并制备了一种(金属/无机纤维/橡胶)三元阻尼材料-玻璃纤维芯铅丝增强橡胶复合材料(GF/Pb/R)。研究了具有不同界面结合强度(弱、中等、强结合)的GF/Pb/R在-30℃~50℃、5Hz和27℃、1~50Hz两种条件下的存储模量和阻尼性能。结果表明,三种复合材料的力学性能均比橡胶高,其刚度随界面结合强度提高而提高;复合材料损耗因子按照界面弱结合、强结合和中等强度结合的顺序降低,其阻尼性能随温度的变化比橡胶平缓机械运转产生的振动和噪声不仅污染环境,而且影响设备加工精度和产品质量,加速机械结构的疲劳损坏,缩短机器的使用寿命,因此必须采
6、取措施削弱振动的破坏作用。阻尼技术可以通过不同形式将振动能量部分消耗达到减少振动的目的,成为尖端科技领域和民用领域中减振降噪的关键。目前,已有许多新材料和新技术不断应用于阻尼减振,其中橡胶阻尼以其优良的阻尼性能得到了广泛使用,且需求量日益增大。但是,橡胶刚度、强度和抗蠕变性差,不能作为结构材料直接使用,只有与其它结构材料复合形成阻尼结构后才能发挥作用。而且,橡胶阻尼性能受温度和频率影响较大,在工程应用中存在很大局限性。为了优化性能,研究人员开发了以碳纤维(CF)、玻璃纤维(GF)和CF/GF混杂纤维为增强相的阻尼复合材料,但是纤维主要提高了橡胶力学性能,对阻尼性能的改善效果不
7、大。事实上,一些金属材料也具有良好的阻尼性能,而且力学性能高于高分子材料。根据材料性能互补原理和阻尼减振机理,如果能够选择恰当的金属,以适当的结构与橡胶复合,就有望达到同时改善橡胶力学性能和阻尼性能的目的。金属中,铅(Pb)是阻尼性能较好的一种材料(自然对数衰减率为4.75×10-3),而且具有强度低、变形阻力小、塑性高、熔点低、柔性和延展性好等特点。因此,可以将Pb与橡胶复合成一种新的阻尼复合材料。为了弥补铅成形性差的不足,用带有玻璃纤维芯的铅丝(GF/Pb丝)代替纯Pb丝,可以在保持Pb阻尼性能的同
