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橡胶是一种高弹性的高分子化合物,也称做弹性体。由于橡胶的弹性大,弹性模量较低,在外力的作用下极易产生变形。因此,很多橡胶制品都是以复合材料的形态存在的。作为高温环境下使用的橡胶制品,不仅要求其具有优异的力学性能,同时要有优异的热学性能。复合材料的性能既与基布性能相关,也与热压工艺相关。
⑴对增强橡胶复合材料常用涤纶和芳纶1313平纹机织基布的性能进行实验研究,二种织物的组织相同,经纬线密度和密度略有差异,面密度分别为120.45g/m2和115.41g/m2。芳纶1313回潮率比涤纶回潮率大,涤纶纱线强度大、伸长小,但干热收缩率较大;芳纶1313基布比涤纶基布强度小,伸长大,但其耐热性能和尺寸稳定性能显著优于涤纶基布。因此,研究芳纶1313机织基布力学性能有助于合理、经济开发高温环境中使用的橡胶复合材料。
⑵芳纶1313平纹机织基布热学性能优越,但强力较低,价格高。论文对两组线密度不同的纱线进行基布的优化设计,探讨纱线强力、织物经纬密度与织物拉伸强力、撕裂强力的关系。①织物在拉伸外力作用下的强力预测y=3.66x1+73.34x2-574.32,根据织物的强力要求和已知纱线强度,获得织物设计的最低的经纬密度,以节约成本。②增强橡胶复合材料芳纶1313机织基布一般为稀密织物,在撕裂过程中存在纱线滑移、聚集等现象。
⑶增强橡胶复合材料的热压工艺主要包括温度、压力和时间三个因素。通过单因子试验找出对芳纶1313织物/硅橡胶复合材料拉伸性能影响最大的3个水平,温度为140、145、1.50℃;压力为10、12.5、15Mpa.;时间为15、20、25min。然后,通过正交试验探讨热压工艺对1313织物/硅橡胶复合材料拉伸、撕裂和剥离等力学性能的影响。①温度、时间、压力对复合材料拉伸强力在显著水平0.05下有高度的显著性,而且温度的影响最大,时间的影响次之,压力的影响最小;热压工艺对复合材料撕裂性能在显著水平0.05下有高度的显著性,压力的影响最大,时间的影响次之,温度的影响最小;热压工艺对复合材料剥离强力的影响不显著。②优化工艺为热压压力10Mpa,热压温度150℃,热压时间15min。优化工艺下制得的芳纶1313织物/硅橡胶复合材料的拉伸强度为19.92Mpa、撕裂强力为80.71N/5cm、剥离强度为33.52N/5cm。