芳纶浸胶帘子布及其应用

《芳纶浸胶帘子布及其应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《芳纶浸胶帘子布及其应用（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、芳纶浸胶帘子布及其应用中国神马集团有限责任公司孙玉平路晓冬高永华喃容 摘 要 : 本 文 主 要 介 绍 芳 纶 纤 维 、 芳 纶 浸 胶 帘 子 布 的 性 能以 及 作 为 橡 胶 骨 架材料的应用和发展情况。主题词:芳纶芳 纶 浸 身 交 帘 子 布 强 a量鸭橡胶轮胎1 .前言芳纶纤维全称为“ 聚对苯二甲 酞对苯二胺” ， 英文名为A r a m i d f i b e r ， 是2 0 世纪7 0年代发展起来的一种新型高科技合成纤维。具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸、耐碱、重量轻等优良 性能;具有良 好的绝缘性和抗老化性能;有很长的生命周期。 2 0世纪8 0 年代美国D u p

2、 o n t 公司， 荷兰A k z 。 公司 相继开发出 对位芳纶后， 芳纶得到了 广泛的推广运用，现已广泛应用于军事、航空、航天、交通、环保、通讯、电子、建筑、石油勘探、海洋开发等诸多领域。2 .芳纶纤维的特性芳族聚酞胺纤维简称芳纶，有聚间 一 苯基间苯二酸酞胺 ( 简称间位芳纶)和聚对-苯基对苯二酸酞胺 ( 简称对位芳纶) 。由 于对位芳纶纤维具有很高的结晶度和取向度，因此具有极高的强度、模量( 见表 1 ) 。表1芳纶 ( T w a r o n )纤维的机械性能机械性能强度N l t e x( g 川 e n )断裂延伸率%拉伸强度6 2N 人 n m 2拉伸模 量E 2州加m 2数

3、值1 . 9 7 ( 2 2 3)3 . 83 0 0 0 06 7与传统的骨架材料 ( 主要是人造丝、尼龙、涤纶和钢丝等)相比，芳纶不仅具有较高的强度，而且具有良好的韧性，耐热性和阻燃性。表 2 和图 1 列举了芳纶与几种常用纤维材料的性能比较:一 4 7表 2芳纶纤维与其它工业纤维的性能比较 命一 一 pp h芳纶人招mi d% K si eei人造丝R a y o n锦纶 6 6N y l o nR D P EI密度g / c m 31 . 4 47 . 8 51 . 5 31 . 1 41 . 3 8分解温度 5 0 01 6 1 X 】2 0 02 5 52 6 0抗张强度Mp a2

4、 8 3 02 5 5 07 8 09 6 01 1 5 0比强度mN/ t e xg / d e n1 9 7 02 2 . 33303.75 105 .884 .9 .58 3 09 . 4初始模量G p aN/ t e xg / d e n8 05 56 0 叼1 6 02 02 2 01 81 21 如656 01 41 01 1 0 断裂伸长率%3 . 81 . 91 32 01 3 . 5耐热性2 0 0 0C 4 8 h%9 01 oo2 04 55 5热收缩1 6 0 C 4 mi n%0 . 101 . 03 . 85 .0!Y It(9 ! d )芳纶聚脂钢丝尼龙1 0 1

5、 5 2 0 断裂伸长率(%)图1 产业用纤维的应力 / 应变曲线此外，芳纶还有良 好的耐酸 ( 强酸在高 温或高浓度时对芳纶有较强影响) 、耐碱、耐有机溶剂和耐盐溶液性能。这些超强性能使得芳纶在各个领域得以应用。3 .芳纶纤维的发展现状进入2 1 世纪以来，高新产业已经成为世界经济发展的主要目 标，应用高技术和新材料为主体的高新产业群体，如海洋油气田的勘探和开发、新型土木建筑及抗震防灾加固修复材料、汽车工业、高速列车、飞机制造和宇航工具的开发、体育休闲用品市场的扩大等等，都将需要高性能纤维材料的支撑，其应用市场需求量将逐渐增加。据有关部门统计，芳纶纤维世界总需求量在2 0 0 1 年为3 6

6、 万吨/ 年，预计2 0 0 5 年将达到一 4 85 0 万吨/ 年。全球对芳纶的需求呈不断递增的态势，芳纶己进入快速发展期。在芳纶生产领域， 对位芳纶发展最快， 产能主要集中在日本、美国和欧洲， 如美国D u p o n t 公司的K e v l a r 纤维、荷兰阿克苏一诺贝尔公司的丁 w a r o n 纤维、日 本帝人公司的丁 e c h n o r a纤维和俄罗斯的T e r l o n纤维等。我国芳纶的国产化刚刚起步，芳纶纤维的技术水平、产品档次及生产能力都与国外发达国家存在着一定的差距。尤其作为轮胎帘子线重要材料的对位芳纶纤维更是处于初级阶段。近几年我国电子、建筑、轮胎工业迅速

7、发展，使得我国芳纶用量迅猛增长。中国是轮胎帘子线生产大国，采用芳纶作为骨架材料已成为流行趋势。目 前我国芳纶生产的发展己提到了议事日 程，芳纶被列入国家鼓励发展的高新技术产品目 录之中，芳纶在工程轮胎、同步带中的应用技术开发己列为 “ 十五”期间橡胶工业重大研究和产业化课题。四川中蓝晨光化工研究院和四川金路公司联合兴建的 1 0 0 0吨/ 年对位芳纶生产线正在建设中，上海将建芳纶浆粕中试生产线;间位芳纶的开发和生产已取得进步，广东新会化纤公司的2 0 0 吨/ 年间位芳纶生产线已建成投产;山东烟台氨纶公司的5 0 0 吨/ 年生产线也在建设中。芳纶纤维近年来在我国有较快发展，为今后我国芳纶在

8、各领域的应用奠定了基础。4 .芳纶浸胶帘子布的性能与应用:传统的橡胶骨架材料主要有钢丝、 锦纶、 涤纶、高强力人造丝和各种短纤维， 根据轮胎等橡胶制品性能的要求， 对骨架材料的性能要求也越来越高。向高强力、高模量发展是今后橡胶骨架材料的方向。已经应用于轮胎的芳纶纤维是一种很有发展前途的骨架材料，它既有钢丝的强度，又有纤维的柔性。芳纶纤维创造了用最少的体积与质量的材料来制造轮胎并改善帘布的柔软度和可折叠性的可能性。它不仅可用于轮胎胎体，也可以作为带束层增强材料，而且加工方便。把芳纶帘布层贴合到钢丝帘布层上是替代用高伸长钢丝做成的露边式带束层和用尼龙帘布交搭做成的折叠式带束层的一流选择方案。由于它

9、特殊的性能，正被用在日 益增多的各类轮胎的不同部件中，例如在露边带束层、折叠带束层、周向带束层、子午胎的胎体、子口布包布、胎圈芯、斜交结构赛车轮胎的胎体、斜交轮胎的带束层，都可采用芳纶。随着交通运输向高速化发展，车辆的轻量化势在必行。欧洲和日 本的大型载重汽车车体己 通过大量采用芳纶纤维增强材料实现;高速列车的车厢内部隔板和天花板也已开始采用芳纶蜂窝板复合材料，这种材料不仅强度高、重量轻，而且耐高温、不燃烧，大大提高了列车的安全性。芳纶在我国橡胶骨架领域，近年也取得了很大进展。在橡胶轮胎、油箱油釜、油井用耐高温高压管带、输送带、传送带等领域取得了一些使用的成功经验，如上海轮胎公司、天津国际、桂

10、林曙光、东风轮胎、西北凯迪等，有的已批量使用芳纶浸胶帘子布芳纶在橡胶骨架领域将得到越来越广泛的应用。国家有关行业提倡用芳纶帘布制造 “ 全纤化绿色轮胎”。为了 适应国内外轮胎行业的飞速发展，满足国内 轮胎生产需求，中国神马集团有限责任公司于1 9 9 8 年开始研究芳纶浸胶帘子布生产技术。 利用神马的技术优势和管理经验，在两年多的时间里，经过对原丝、捻织、浸胶工艺、浸胶液配方、设备等进行研究试验和改进，于2 0 0 0 年成功地研制出了第一批橡胶轮胎用 1 6 7 0 d t e x / 2 芳纶浸胶帘子布，经中国化纤产品检测中心测试，其质量指标和使用性能均达到国外同类产品的水平， 现已 批量

11、生产。为推动我国芳纶在橡胶中的应用及替代进口打下了坚实的基石 出 。表3神马集团1 6 7 0 d t e x / 2 芳纶浸胶帘子布物性指标项目单位国外同类产品指标神马集团 产品指标断裂强力N / 根要4 0 0 . 0孙4 3 0H 一 抽出力N / c m要 1 4 0)1 4 0断裂伸长率%6 t 16 . 0 1 1 . 5直径n 小/0 . 7 0 1 0 . 0 3附 胶 量%6 . 5 t 1 . 56 . 0 士1 . 5初捻T / 1 0 c m4 1 . O t l . 54 0 . 0 1 1 . 5复捻T / I O c m4 1 . 0 t 1 . 54 0 . 0

12、 土 1 . 5( 1 ) 使用芳纶帘子布， 可有效降低轮胎的重量。芳纶帘子布较适宜用于制造超轻型轿车的轮胎，但现在开始出 现了 用芳纶帘子布来做大型斜交轮胎的带束层的趋势，证明芳纶这种最新的增强材料也可以 使最古老的轮 胎设计恢复活力，载重轮胎将是芳纶帘线最有希望的市场。 如用芳纶替代载重轮胎胎体中的 钢丝帘线， 可使重量降低8 % ， 若取代轮胎中所有钢丝增强材料则可减轻重量2 5 % 。芳纶的断裂能量是钢丝帘线的 2倍， 此外芳纶无腐蚀的 危险，不会导致轮胎的结构损坏。 对载重轮胎来说， 就强度和尺寸稳定性而言， 最好用单层芳纶来代替钢丝。在轻型载重轮胎中，芳纶可以代替2 或3 层人造丝

13、或2 层尼龙或聚酷。 从柔韧性来看，一 5 0 一芳纶也优于钢丝帘线。( 2 ) 提高轮胎的热安全系数，增加使用寿命。芳纶帘线随温度的升高， 其断裂强度、模数有所下降，但仍较其它帘线高出许多。因此，胎体使用芳纶能提高轮胎的热安全系数，从而防止轮胎在苛刻条件下行驶所引起的破坏。 用一层芳纶增强层可以取代几层传统的增强材料( 在普通斜交轮胎中应用) ，使得轮胎的滞后生热大为降低，轮胎的寿命随之延长。( 3 ) 减小滚动阻力， 降低能耗。 车辆在运动中滚动阻力消耗了1 / 4 - I / 3 外界供给车辆的能量。 预计， 在未来 1 0 年内车辆滚动阻力要降低 1 0 % 左右， 而芳纶这类重量轻而

14、强度高的新材料在这方面将起到重要的作用。使用芳纶比 普通帘子布滚动阻力要降 低1 2 %( 见表4 ) 0表4 滚动阻力比较速 度 ( k m / h )2 03 04 05 0普通帘布0 . 6 00 . 6 00 . 610 . 6 4芳纶帘布0 . 4 90 . 5 00 . 5 20 . 5 3( 4 ) 未来发展趋势预测对于给定尺寸的轮胎来说，提高其耐久性、最大载重负荷及最高速度等性能，要通过提高内压 ( 如果从动态观点来看是可能的话) 、避免不必要的变形和应力、减少材料的用量、 使用低滞后的材料和确保良 好的散热性能等措施来达到。虽然轮胎的主要部分由 橡胶组成，但增强材料对轮胎的性

15、能却起决定性作用。未来的轮胎要求具有安全、舒适、重量轻、容易回收和节油等综合性能，芳纶帘子布能够使轮胎达到这些要求。实现牵引能力、制动性能、乘用性能、操纵性能、均匀性和无平点等性能的尽可能的兼顾。5 , / 1 、 结1 . 目 前，在我国芳纶最适于做载重轮胎胎体的增强材料，由于它比 强度高、尺寸稳定性好、柔韧性好、重量轻，它是唯一能同时满足这些要求的纤维材料。使用芳纶可以大大地改进胎体和带束层结构，对带束层来说，尺寸稳定性和强度是最重要的参数。而芳纶具有模量高、几乎没有蠕变和收缩、韧度高等特性可以满足带束层最佳的一 5 1 一尺寸稳定性。 在工程胎中使用可大大提高轮胎的耐刺扎耐切割性能，同时

16、芳纶在齿形带和运输带中应用，提高了带体强度和使用寿命。2 .对于目 前只生产斜交轮胎的企业，如果能够跳过钢丝这一代直接使用芳纶，就不用扩建生产线也能生产出质量一流的新一代产品。随着我国轮胎制造业的发展，对芳纶帘子布的需求将逐年上升。但由于芳纶加工成本较高，芳纶的价格虽然由最初的5 0 万元/ 吨降至2 5 万元/ 吨，但对于轮胎制造业来说，仍显得较高，从而制约了芳纶帘布产品的大规模推广。 随着芳纶加工技术的不断提高， 芳纶的制造成本也将逐渐下降，同时，芳纶帘布的优异性能也是轮胎制造商考虑的重要因素。3 . 芳 纶浸胶帘子布具有高强度、 高模量、 热收缩低、 尺寸稳定性好、 耐化学腐蚀及节约能源等优点，因此它将逐步取代钢丝，成为载重子午胎、飞机轮胎、军用轮胎、轻卡轮胎、工程胎及其它特殊轮胎的首选骨架材料。使用芳纶帘子布，可有效降低轮胎的重量; 提高轮胎的热安全系数，增加使用寿命;减小滚动阻力，降低能耗;有利于轮胎回收， 保护环境。 芳纶浸胶帘子布是二十一世纪的“ 绿色环保产品” ，是替代钢丝的理想骨架材料。主要参考文献资料1 . B r u n J e l