纤维骨架材料的性能及测试方法

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1、纤维骨架材料的性能及测试方法张燕轮胎、胶带、压力胶管及其它某些橡胶制品都是由几种化学性质及组织结构不尽相同的材料组合而成的复合体。简单地讲，凡是非纯胶制品，从使用材料方面看都可以看成是胶料（或热塑性弹性体）与骨架材料的复合体。骨架材料在橡胶制品中起重要作用。从某种意义上讲，橡胶制品在结构、制造技术和产品性能方面的进步和新产品的开发都离不开新品种、新结构骨架材料的配合。骨架材料对橡胶制品的产品性能和工作寿命有决定性作用。1.纤维骨架材料在橡胶制品中的作用概括地讲骨架材料在橡胶制品中主要起两点作用：（1）承受载荷：轮胎、胶带、胶管等橡胶制品在使用时都要受到载荷作用。轮胎承

2、受车辆及所载货物的全部载荷；动力传动胶带即V带承受拉力作用，输送带除受到拉力作用外，还要受到所载物料的重力作用；胶管则承受着因传输介质的压力（包括负压）而产生的周向拉力（在负压作用时是压缩力）的作用。橡胶制品所承受的各种作用力，绝大部分是由骨架材料承担的。不难想见，没有骨架材料，橡胶制品的承载能力将是何等低下，没有骨架材料，上述三种橡胶制品不可能发展为今天这样的局面。（2）维持橡胶制品有固定的几何形状，保持橡胶制品的尺寸稳定性：多数橡胶制品在使用时都承受着载荷的作用，橡胶本身是一种高弹性、低模量材料，在外力作用下极易产生变形。要维持橡胶制品有固定的几何形状并保持橡胶制

3、品的尺寸稳定性就不能不依赖骨架材料的支撑。其尺寸稳定性决不仅与橡胶制品的外观质量有关，更主要的是它关系到橡胶制品的使用性能。如果橡胶制品的尺寸稳定性不好，就会劣化其使用性能而达不到最佳工作状态。对于轮胎来讲，其尺寸稳定性用周长变化和断面宽变化两项指标考核。周向变形过大易使轮胎产生平点现象即轮胎在车辆停驶期间，由于仍受车辆及货物的重力作用而使接地部位产生失圆（局部变平），影响轮胎的行驶平稳性；断面宽增加量过大，会使并装轮胎间的间隙变小，不利于散热，严重者会造成夹带石块，划伤胎侧。34胶带的尺寸稳定性是指在使用期间长度的变化。如长度变化过大甚至超过了带轮调节范围就将使胶带

4、处于放松状态，V带就会降低其动力传动能力并加大主、从动带轮的不同步性；输送带会降低其输送物料的能力。更为严重的是由于胶带处于放松状态，在工作期间与带轮发生相互摩擦，加速胶带的磨损而降低其使用寿命。胶管的尺寸稳定性表现在工作期间其断面直径的变化上。受内压作用的胶管在工作期间断面直径的增加值应控制在一定范围内，否则影响胶管的承压能力进而影响使用寿命。受外压作用的胶管（如真空胶管）其尺寸稳定性更重要。工作期间应使胶管不致受外压作用而压扁。要做到这一点除了胶管壁要有一定的厚度外更离不开骨架材料的支撑作用。总之，骨架材料对橡胶制品的性能和使用寿命有至关重要的影响。根据不同橡胶制

5、品的使用条件和特定的工作条件选用不同的骨架材料对保证橡胶制品有良好的使用性能和延长使用寿命有决定性作用。2.纤维骨架材料的分类2.1按骨架材料所用的纺织材料分类骨架材料如按所用的纺织材料分类包括天然纤维和化学纤维两大类。2.1.1天然纤维是指植物、动物所产的纤维及无机矿物纤维或由无机材料制成的可用做纺织材料的纤维。骨架材料用植物纤维目前只有棉纤维。过去曾用麻纤维（亚麻或苎麻）的纱线做胶管的增强纱线。但由于麻纤维经深加工可制成中高档服装面料，加之资源丰富、物美价廉的合成纤维的出现，现在已不再用麻纤维做橡胶制品骨架材料的原料了。动物纤维系蛋白质纤维，是高档服装面料的纺织材

6、料。在橡胶制品中除某些机械中专用部件有用到橡胶和毛毡的外一般不用动物纤维做骨架材料。矿物纤维用做橡胶骨架材料的是玻璃纤维。2.1.2化学纤维是指以天然或合成的高分子聚合物经人工化学处理与纺丝加工而成的纤维。化学纤维按原料来源及相应的加工处理方法可分为人造纤维与合成纤维两大类。人造纤维是以天然含纤维素的物质如木材、棉短绒等材料经化学处理与纺丝加工而制成的纤维，因此又被称为天然纤维素再生纤维。橡胶制品骨架材料中的粘胶人造丝纤维就是一种人造纤维。34合成纤维是指以煤、石油、天然气和农副产品等天然低分子有机物为原料，经一系列的化学反应合成为高分子聚合物，再经不同的纺丝工艺而制

7、成的纤维。现在橡胶制品骨架材料用纺织材料中，化学纤维已占绝对优势。合成纤维还可以按不同的特定条件进行分类。通常按合成纤维的分子结构分为碳链纤维和杂链纤维两类。前者包括维尼纶和丙纶（即聚丙烯纤维，因其耐热性不好，熔点低，所以不用做制造骨架材料。但丙纶是织造橡胶工业用垫布的理想材料），后者包括锦纶6、锦纶66（脂肪族聚酰胺纤维，亦称尼龙6、尼龙66）、聚酯（聚芳酯纤维）和芳纶（芳香族聚酰胺纤维）。综上所述，可以将目前橡胶制品骨架材料在用纺织材料分类用下述谱图表示：骨植物纤维：棉纤维架天然纤维材矿物纤维：玻璃纤维料用人造纤维：人造丝（粘胶纤维）纺织维尼纶（