2026-10-19
В настоящей статье, исходя из требований резиновых композиционных материалов к свойствам усиливающей фазы (каркасного материала), проанализированы преимущества параарамида как идеального каркасного материала для резины, представлены марки и свойства основных мировых параарамидных волокон, а также их применение в типичных резиновых изделиях — шинах, рукавах и конвейерных лентах; обобщено и оценено текущее состояние развития отрасли параарамидных армированных резиновых композиционных материалов в Китае.
1. Параарамид — идеальный армирующий материал для резины
Волокнистые армированные резиновые композиционные материалы — это класс композиционных материалов, в которых волокно выступает в качестве усиливающей фазы или каркасного материала, а резина — в качестве матрицы; из них изготавливают различные изделия — шины, рукава, конвейерные ленты и др. Каркасный материал является основным несущим слоем резиновых изделий и играет решающую роль в их эксплуатационных характеристиках, сроке службы и потребительской ценности. Идеальный каркасный материал должен обладать такими механическими свойствами, как высокая прочность, высокий модуль упругости, усталостная стойкость и низкая ползучесть, а также такими физико-химическими свойствами, как низкая плотность, стойкость к высоким и низким температурам, коррозионная стойкость и огнестойкость. В настоящее время к часто применяемым армирующим материалам для резины относятся стальная проволока, вискозное волокно (искусственный шёлк), нейлон 66, полиэфирное волокно (полиэстер) и арамид; их свойства приведены в таблице 1.
Как видно из таблицы 1, удельная прочность и удельный модуль упругости параарамида в 6 и 3 раза превышают соответствующие показатели стальной проволоки и в 2 и 10 раз — показатели высокопрочного нейлона; в диапазоне температур от −200 °C до 200 °C он сохраняет нормальный уровень свойств. При одинаковой прочности на растяжение параарамидный каркасный материал позволяет значительно снизить массу резиновых изделий и обеспечивает их применение в экстремальных климатических условиях. Параарамид обладает превосходной низкой ползучестью, усталостной стойкостью, низкой термоусадочностью и химической коррозионной стойкостью, что позволяет значительно повысить размерную стабильность и срок службы резиновых изделий. Таким образом, параарамид является чрезвычайно идеальным каркасным материалом для резины. Параарамидное волокно состоит из жёстких макромолекул поли-п-фенилентерефталамида (PPTA), см. рис. 1.
Структура макромолекулярных цепей регулярна, они связаны между собой водородными связями, образуя высокоориентированную и кристаллическую структуру, что придаёт параарамиду такие превосходные свойства, как высокая прочность, высокий модуль упругости, термостойкость и огнестойкость. В зависимости от механических свойств волокна параарамид подразделяется на стандартный, высокопрочный и высокомодульный типы; основные международные марки и соответствующие показатели свойств приведены в таблице 2 и на рис. 2. Стандартный параарамид применяется главным образом в оптических кабелях, тросах, для армирования резины и в других областях; высокомодульный параарамид применяется главным образом в наружных оптических кабелях, композиционных материалах и для усиления строительных конструкций; высокопрочный параарамид В основном используется для бронезащиты и брони. Kevlar-HA и Twaron* D1014 — специальные марки, разработанные компаниями DuPont и Teijin соответственно для армирования резины; поверхность волокна подвергнута активационной обработке, что повышает прочность межфазной связи с резиной. Kevlar-AP и Twaron-UP — усовершенствованные продукты компаний DuPont и Teijin соответственно; их прочность при разрыве и начальный модуль упругости на 10 % и 40 % выше, чем у стандартных продуктов, а область применения шире.
Таблица 1. Сравнение свойств распространённых армирующих волоконных материалов
| Показатель | Параарамид | Стальная проволока | Искусственный шёлк (вискоза) | Нейлон 66 | Полиэфирная техническая нить |
| Плотность / г·см⁻³ | 1.44 | 7.85 | 1.53 | 1.14 | 1.38 |
| Температура разложения (N₂) / °C | >500 | 1600 | 200 | 255 | 260 |
| Прочность при растяжении / МПа | 2830 | 2550 | 780 | 960 | 1150 |
| /mN·tex-1 | 1970 | 330 | 510 | 840 | 830 |
| / g·d-1 | 22.3 | 3.7 | 5.8 | 9.5 | 9.4 |
| Начальный модуль упругости / ГПа
Удельный модуль упругости |
80 | 160 | 18 | 6 | 14 |
| /N·tex-1 | 55 | 20 | 12 | 5 | 10 |
| /g·d-1 | 600 | 220 | 140 | 60 | 110 |
| Коэффициент теплового расширения / 10⁻⁶·°F | -2.2 | 3.7 | — | — | — |
| Удлинение при разрыве / % | 3.6 | 1.9 | 13 | 20 | 13.5 |
| Термостойкость (200 °C × 48 ч) / % | 90 | 100 | 20 | 45 | 55 |
| Усадка в сухом горячем воздухе (160 °C × 4 мин) / % | <0.1 | 0 | 1.0 | 3.8 | 5.0 |
Таблица 2. Основные бренды и марки параарамида
| Марка | DuPont Kevlar | Teijin Twaron | Taparan (Tayho) |
| Стандартный тип | Kevlar-29 | Twaron1000 | Taparan529 |
| Высокоудлиняемый тип | Kevlar-119 | / | / |
| Высокопрочный тип | Kevlar-129 KM2 ，KM2+ | Twaron2040 | Taparan629 |
| Высокомодульный тип | Kevlar-49 | Twaron2200 | Taparan629 |
| Усовершенствованный тип | Kevlar-149 | Twaron-UP | / |
| Активированный тип | Kevlar AP | Twaron D1014 | / |
2. Типичное применение параарамида в резиновых изделиях
Параарамид может широко применяться для армирования и защиты таких резиновых изделий, как шины, конвейерные ленты, приводные ремни и рукава.
Арамидная комплексная нить (исходное волокно) обычно не применяется непосредственно для армирования резины: её необходимо подвергнуть кручению для повышения таких механических свойств, как прочность при разрыве и удлинение, а также пропитке для улучшения межфазной связи между волокном и резиной.
Скрученная и пропитанная арамидная нить может непосредственно использоваться для армирования приводных ремней. Если же она применяется для армирования шин, конвейерных лент или рукавов, то её необходимо дополнительно переработать в кордную ткань, бельтинг или сетчатую ткань.
Кроме того, параарамид, переработанный в пропитанное короткое волокно или маточную смесь и равномерно распределённый в резиновой матрице, позволяет снизить внутреннее тепловыделение резиновых изделий, повысить износостойкость и продлить срок службы.
Технологическая схема применения параарамида для армирования резины приведена на рис. 4.
Таблица 3. Коммерческое применение параарамида для армирования шин
| Производитель шин | Марка арамида | Бренд шин | Усиливаемый элемент | Марка автомобиля |
| Goodyear
Michelin |
Kevlar
Twaron |
Fortera、Wrangler | Silent Armor | Jeep |
| Eagle F1 | Response Edge | |||
| Dunlop | Kevlar EE | Pilot Super Sport | Ceinture / Belt | Porsche,BMW,Ferrari |
| Pirelli | Twaron Kevlar | SP Sport Maxx TT | Sidewall | / |
| Continental | Twaron | P-Zero | Sidewall Cap Ply | Aston Martin Ferrari Maserati |
| Cooper | Twaron | ContiSportContact | Aralon350™ Hybrid Cap Ply | Audi R8 Porsche 911 Tesla Model S |
| Nokian | Twaron | / | Belt/Bead | / |
| Bridgestone | Kevlar | ZLine SUV | Sidewall | Audi RS6 |
| Goodyear | Kevlar | Potenza | Aramid/Nylon Belts | Aston Martin Rapide Ferrari F458 |
● Шины
Параарамид применяется для армирования таких элементов, как брекерный слой, слой брекера, борт и боковина в легковых шинах, а также брекер мотоциклетных шин и борт велосипедных шин. Кроме того, он используется в качестве прокладочного слоя, стойкого к проколам, в велосипедных шинах, разделительного слоя, стойкого к порезам, в шинах для инженерной техники и защитного слоя в авиационных шинах, выполняя защитную функцию. Типичное применение параарамида для армирования шин приведено в таблице 3.
● Промышленные конвейерные ленты
В армировании конвейерных лент параарамид применяется в двух тканевых формах — с прямой основой и прямым утком и в виде кордной ткани: в основе используется скрученная параарамидная нить, в утке — нейлоновая или высокомодульная низкоусадочная полиэфирная техническая нить, см. рис. 5. В арамидных конвейерных лентах DPP1000 и ниже применяются слоистые стыковые соединения, а в лентах DPP1250 и выше — пальцевые вулканизационные стыки, см. рис. 6. При одинаковой прочности на растяжение (например, 2000 Н/мм) толщина конвейерной ленты из параарамидного бельтинга более чем на 30 % меньше, чем у ленты со стальным тросом, что даёт значительный эффект снижения массы.
● Рукава
Скрученная параарамидная нить перерабатывается в сетчатую ткань методом вязания (или плетения), затем соединяется с резиной; в настоящее время она широко применяется в автомобильных рукавах, таких как рукава системы охлаждения, топливные и тормозные рукава, особенно в рукавах турбонаддува. Для рукавов высокого давления обычно применяется технология намотки, см. рис. 7.
3. Прогресс в применении отечественного параарамида в резиновых изделиях
В Китае уже в основном сформирована производственная цепочка параарамидных резиновых композиционных материалов: волокно — скрученная нить — ткань — пропитка — резиновое изделие — конечное применение. Отечественные параарамидные волокна представлены марками Taparan® компании АО «Яньтай Тайхэ Новые материалы» и Staramid компании ООО «Чжунлань Чэньгуан НИИ и проектирование химической промышленности»; производителями тканого бельтинга и пропитанных материалов являются ООО «Ядун Индастри (Сучжоу)» и ООО «Шаньдун Болайтэ Химические волокна» .«Ваньли Шины», «Циндао Сэньцилинь» и «Шуансин Шины» проводят исследования и разработки в области легковых шин, армированных параарамидом, а «Линлун Шины», «Саньцзяо Шины» и «Шуанцянь Шины» занимаются разработкой и производством грузовых радиальных шин с параарамидным армированием. К ведущим китайским предприятиям по производству автомобильных рукавов относятся «Мэйчэнь Эко», «Аньхой Чжундин», «Тяньцзинь Пэнлин», «Чжэцзян Цзюньхэ» и др.; арамидные рукава уже поставляются на конвейеры таких автопроизводителей, как Volkswagen, GM и Чери.
В области конвейерных лент также есть предприятия, занимающиеся исследованиями армирования арамидным волокном. Арамидные конвейерные ленты производства ООО «Танцунь Промышленная компания» группы «Янкуан» эксплуатируются на шахте Баодянь компании «Янчжоу Коул» более 6 месяцев.АО «Уси Баотун Технологии» использует резину SBR/NR с огнестойкими и адгезионными свойствами в качестве обкладочной резины бельтинга, а резиновый композиционный материал, модифицированный арамидным волокном Sulfron®, — в качестве нижней обкладки конвейерной ленты; масса арамидной конвейерной ленты снижается на 41 %, а сопротивление качению от вдавливания нижней обкладки — на 15–20 %. В процессе длинномерной транспортировки в подземных условиях шахты Шанвань компании Шэньхуа Шэньдун лента показала хорошую работу и значительный эффект энергосбережения. Разработанная высокоэффективная термостойкая арамидная конвейерная лента эксплуатировалась на Ningbo Iron and Steel Co., Ltd. 18 месяцев и продолжает использоваться, что значительно снизило закупочные затраты предприятия.
4. Перспективы развития отрасли
① Параарамид является армирующим материалом для резины с превосходными комплексными свойствами; за рубежом исследования, разработка и применение технологий параарамидных армированных резиновых композиционных материалов ведутся с 1970-х годов. В 1990-х годах параарамид уже применялся для армирования шин, конвейерных лент, рукавов и приводных ремней.
② Из-за ограниченности сырьевой базы волокна отрасль параарамидных армированных резиновых композиционных материалов в Китае только начинает развиваться, а производственная цепочка арамидного армирования резины находится на начальном этапе формирования. Применение в автомобильных рукавах развивается относительно хорошо, однако в конвейерных лентах и шинах всё ещё сохраняется большой разрыв с зарубежным уровнем.
③ По мере постепенного повышения качества и роста объёмов производства отечественного параарамида, а также при активной поддержке промышленной политики резиновые композиционные материалы Китая получают значительную возможность для промышленной модернизации. Только тесное сотрудничество предприятий всей производственной цепочки — от производства арамидного волокна и ткачества до проектирования и формования резиновых изделий и автомобилестроения — позволит в кратчайшие сроки обеспечить крупномасштабное применение отечественного параарамида в резиновой отрасли.
Мы используем данные, которые вы добровольно указываете в форме, только для ответа на запрос, подготовки технического предложения и дальнейшего делового общения.
Мы не просим передавать через форму конфиденциальные производственные данные. Отправляя запрос, вы подтверждаете согласие на обработку указанных контактных данных.
