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        短纖維是相對于連續(xù)的編織長纖維增強(qiáng)材料而言的，一般長度為2～5mm，長徑比為100～200，經(jīng)過表面預(yù)處理后可以像無機(jī)粒狀填料一樣直接加入橡膠基體中，共混后采用適當(dāng)?shù)墓に囘M(jìn)行取向即可獲得最終產(chǎn)品。短纖維的補(bǔ)強(qiáng)性能良好，在一定范圍內(nèi)甚至可以取代常用的長纖維紡織物骨架材料，卻無需復(fù)雜的加工工藝，因而可簡化生產(chǎn)過程，提高自動化和連續(xù)化的程度。

        一般認(rèn)為，短纖維 — 膠復(fù)合材料（簡稱SFRC）的應(yīng)用研究始于20世紀(jì)70年代。1972年，美國孟山都公司發(fā)表了第一個(gè)專利“纖維素短纖維補(bǔ)強(qiáng)彈性體”，并成 功地將其應(yīng)用于中、低壓膠管等制品中。此后，不少國家相繼投入大量人力、物力從事這方面的研究和開發(fā)，使得SFRC在較短的時(shí)間內(nèi)發(fā)展很快。目前，短纖維的品種除了纖維素短纖維外，還有尼龍、聚酯、維綸、腈綸、芳綸、丙綸、麻、絲、碳纖維、金屬短纖維、膠原纖維等。短纖維的應(yīng)用范圍已經(jīng)覆蓋了幾乎所有的橡膠制品，包括輪胎、膠管、膠帶、膠鞋、密封件以及坦克履帶墊等等。

        近年,短纖維在輪胎中的應(yīng)用研究尤為活躍，已經(jīng)應(yīng)用到各種不同類型的輪胎，包括工程越野輪胎、載重輪胎、無銷釘防滑輪胎以及高性能子午線輪胎等，其增強(qiáng)部位也幾乎包括輪胎的所有部位，如胎面、胎肩、胎側(cè)、胎體層及三角膠和內(nèi)襯膠等。

         1985年，Walker等將美國孟山都公司的處理過的纖維素短纖維（簡稱TCF）應(yīng)用于工程越野輪胎（OTR tire 即off—the—road tire）膠面中經(jīng)數(shù)百條輪膠試驗(yàn)表明，加入2.5份TCF便可大大改善膠料的抗撕裂性及提高抗崩花掉塊能力、延長輪胎使用壽命。這是到目前為止短纖維在輪胎中應(yīng)用所取得的效果比較顯著的實(shí)例之一。

        1987年日本人Takahashi等將10份短纖維加到載重輪胎三角膠中，以增大其動態(tài)模量，從而使轉(zhuǎn)彎性能指數(shù)、胎圈耐用性和高速耐久性分別提高8%、18.6%和5.3%，使載重輪胎具有較高承載能力和耐久性。

         1991年日本人Ishida通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，短纖維的加入，可以提高膠料低溫（0℃以下的冰面上）時(shí)的摩擦系數(shù)15%，以便用于防滑無銷釘輪胎。

        1996年以來，許多發(fā)達(dá)國家，特別是日本對頗具潛力的“短纖維在高性能輪胎中的應(yīng)用”下了不少力氣，形成了一些專利。

        我國在短纖維 — 橡膠復(fù)合材料研究應(yīng)用方面起步較晚，20世紀(jì)80年代，一些工業(yè)研究院所和高校曾作過探索。周彥豪和他的同事及研究生們，從1986年起在周彥豪在美國Akron大學(xué)聚合物工程中心“纖維素短纖維 — 膠復(fù)合材料流變和加工特性”工作的基礎(chǔ)上，先后在國家自然科學(xué)基金委員會、中國石化總公司、化工部的資助下，較系統(tǒng)地研究了尼龍、聚酯、維綸等多種短纖維的預(yù)處理方法，短纖維與丁苯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、天然橡膠之間的界面粘合，短纖維在橡膠中的取向行為及其表征方法，流變性能及其測試方法，動態(tài)性能、力學(xué)性能預(yù)測，以及膠管膠帶等SFRC制品的應(yīng)用開發(fā)工作，不僅取得了一些國際先進(jìn)水平的應(yīng)用基礎(chǔ)研究成果，而且結(jié)合國情開發(fā)了“短纖維預(yù)處理技術(shù)”，并與黑龍江省富錦市預(yù)處理短纖維廠（現(xiàn)稱橡膠有限責(zé)任公司）聯(lián)合開發(fā)，于1994年用我們的專利技術(shù)建立了國內(nèi)第一家預(yù)處理短纖維廠，將尼龍短纖維DN（BF）系列產(chǎn)品（烏龍牌）投產(chǎn)，經(jīng)近100家橡膠制品廠在膠帶、膠管、密封件和膠輥以及汽車防滑網(wǎng)、海洋環(huán)保公司用的橡膠壩袋等制品中使用反映良好。

        除了上述問題之外，還有一個(gè)很重要的問題——價(jià)格與進(jìn)口的問題。我們的發(fā)明專利短纖維預(yù)處理劑中很重要的一個(gè)組分是丁吡膠乳，全部依靠進(jìn)口，每噸3500～3800美元，約30000元人民幣/噸，價(jià)格相當(dāng)高，氣味不良，又由于丁吡膠乳的后處理和管理有一定的專業(yè)性，有時(shí)會出現(xiàn)質(zhì)量問題，如桶內(nèi)漂浮物多、存放穩(wěn)定性差、即使現(xiàn)在國內(nèi)有少量丁吡膠乳生產(chǎn)，大部分仍靠進(jìn)口，而且也有質(zhì)量不穩(wěn)定問題，所以想在我們原發(fā)明專利的基礎(chǔ)上利用就近生產(chǎn)的價(jià)格便宜得多的（僅為進(jìn)口丁吡膠乳的1/2）、較穩(wěn)定的羧基丁苯膠乳代替丁吡膠乳，并對預(yù)處理體系進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、價(jià)廉之目的。根據(jù)上述研究背景的分析，我們的研究主要包括兩部分工作：

        1. 以價(jià)廉的、就近生產(chǎn)的、穩(wěn)定的羧基丁苯膠乳等取代價(jià)高、進(jìn)口的丁吡膠乳，并對短纖維預(yù)處理體系進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到價(jià)廉、優(yōu)質(zhì)之目的（SFRC性能應(yīng)與用丁吡膠乳處理的相當(dāng)）。并研究各種新預(yù)處理體系對SFRC基體性能的影響；

        2. 短纖維在輪胎胎面膠料中的應(yīng)用及其對動態(tài)力學(xué)性能等的影響。

        此外，在研究新預(yù)處理體系及改性技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合載重汽車輪胎胎面膠膠料的實(shí)際需要，我們著重研究了尼龍短纖維（SF）的用量和長徑比（L/D）對天然橡膠（NR）/丁苯橡膠（SBR）胎面膠基本力學(xué)性能影響的規(guī)律，并得出了一系列富有價(jià)值的成果。

         較適宜的胎面膠配方和短纖維主要參數(shù)

        * 較適宜的載重輪胎胎面膠配方

         我們認(rèn)為，填充尼龍短纖維的載重汽車輪胎胎面膠，以下述膠料配方為宜（重量份）：

NR 70，SBR 30，氧化鋅 5，硬脂酸 3，促進(jìn)劑DM 0.5，促進(jìn)劑CZ 0.7，防老劑4010-NA 1.5，防老劑DFC-34 2，HAF
50，芳烴油 10，石蠟 1，硫黃 2.5。

         * 尼龍短纖維主要參數(shù)

        ⑴自制預(yù)處理尼龍短纖維用量5份；

        ⑵短纖維長徑比 L/D=100～150。