动力传送带的制作方法
【专利说明】动力传送带
[0001] 发明背景 发明领域
[0002] 本发明一般地涉及离聚物（离子聚合物）在动态应用内的橡胶制品中的用途，更 特别地涉及在橡胶胶料内具有离聚物添加剂的动力传送带，和具体地涉及在橡胶带和软管 内的聚乙烯-共-甲基丙烯酸离聚物和丁基离聚物。
[0003] 现有技术的说明
[0004] 离聚物是沿着烃主链含有低水平离子基团（典型地小于15m〇l% )的多相聚合物。 键合到低介电常数的聚合物（例如，丁腈橡胶，"BIIR")上的小量离子官能团可显著影响材 料的性能：由于非极性主链不可能溶剂化离子组分，因此存在显著的离子对聚集。离子通过 多重态（multiplets)离子缔合，生成与硫化胶（共价交联的聚合物材料）类似的可具有动 态机械性能的网络。多重态是在非极性聚合物背景中在离子缔合下集合在一起的若干离子 对的聚集体。这允许填料，例如炭黑与离子基团相互作用。文献研宄证明鑰离子交换的蒙 脱土粘土和沉淀二氧化硅二者均导致降低的填料聚集和较高程度的增强，当加入到离聚物 中时（与非离子基础聚合物相比）。除了具有不同的化学键类型（离子vs共价）以外，离 聚物不同于硫化胶在于它们具有蠕变行为；当在离聚物上诱导大的应变时，离子跳跃到不 同的多重态上，从而引起蠕变，而若施加充足的应变到硫化胶上，则共价键不可逆地断裂。
[0005] 许多类型的离聚物，不管基于苯乙烯，乙烯，丁二烯，聚氨酯还是砜类，已经被用于 成功的工业应用。这些应用包括在燃料电池，包装，涂层中，在肥料工业，地板抛光，和粘合 剂中使用离聚物作为膜或薄膜。添加离子特征到聚合物上可显著影响物理特征且强烈地影 响玻璃化转变温度，模量，粘度和光学特征。由于离子基团导致的库仑相互作用，在造成这 种性能，例如抗撕裂性，韧度，挠性，熔体强度，和使用离聚物作为提高混溶性目的的添加剂 中扮演主要的作用。
[0006] 在聚合物和聚合物复合材料中的自-愈合效果已经是多年来活跃研宄项目的主 题。学术综述文章，Y. C. YUAN等人〃Self healing in polymers and polymer composites. Concepts, realization and outlook:A review,''eXPRESS Polymer Letters,第 2 卷第 4 期，第238-250页（2008)，得出结论，在该领域中的成就远没有达到满意的程度，且发明事 实上自-愈合的裂纹的聚合物（不管单独使用（固有地）还是在一体化的愈合体系中使 用）非常具有挑战性。
[0007] 发明概述
[0008] 本发明涉及提供在动力传送带、软管或遭受动态力的其他橡胶制品用橡胶胶料中 改进挠裂生长性能的组合物，体系和方法。
[0009] 本发明涉及具有由橡胶组合物形成的弹性主体的动力传送带或软管或其他动态 制品，所述橡胶组合物包括离聚物聚合物添加剂，例如乙烯-甲基丙烯酸共聚物或丁基离 聚物。与不含离聚物添加剂的相同主体的组合物相比，该橡胶主体显示出改进的抗裂纹生 长性。该离聚物添加剂可以以最多50phr的浓度加入到橡胶组合物中。本发明还涉及通 过添加离聚物添加剂到橡胶组合物中，在动态制品用橡胶组合物中改进抗裂纹生长性的方 法。
[0010] 前面相当宽泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便可更好地理解本发明的详 细说明。下文将描述形成本发明权利要求主题的本发明的额外的特征和优点。本领域技术 人员应当理解，作为改性或设计实施与本发明相同目的的其他结构的基础，可容易地实现 所公开的概念和具体实施方案。本领域技术人员还应当认识到，这些等价的构造没有脱离 所附权利要求列出的本发明的范围。认为当结合附图考虑时，根据下述说明，将更好地理解 就其组织和操作方法来说，属于本发明特性的新型特征以及进一步的目的和优点。然而，要 清楚地了解，仅仅为了阐述和说明的目的，提供每一附图且不打算作为本发明范围的定义。
[0011] 附图简述
[0012] 附图被引入说明书并形成说明书的一部分，其中相同的数字表示相同的部件，所 述附图阐述了本发明的实施方案，且与说明书一起，起到解释本发明原理的作用。在附图 中：
[0013] 图1是根据本发明一个实施方案构造的多V-肋条带的一部分的透视图，且在截面 中具有各部件；
[0014] 图2是根据本发明一个实施方案构造的V形带的一部分的透视图，且在截面中具 有各部件；
[0015] 图3是根据本发明一个实施方案构造的同步带的一部分的透视图，且在截面中具 有各部件；
[0016] 图4是对于实施例1-5来说，在120°C下的DeMattia裂纹生长的图表；
[0017] 图5是对于实施例6-10来说，在80°C下的DeMattia裂纹生长的图表；
[0018] 图6是对于实施例6-10来说，在100°C下的DeMattia裂纹生长的图表；
[0019] 图7是是根据本发明一个实施方案构造的软管的一部分的透视图，且在截面中具 有各部件。
[0020] 详细说明
[0021] 本发明涉及在橡胶胶料中使用离聚物添加剂，以改进动态橡胶产品例如皮带挠裂 生长性能。认为改进机理可以是基于在胶料中聚合物链之间的离子键，离子簇或离子交联 的断裂和再形成的自-愈合行为的形式。
[0022] 本文中"离聚物"是指具有离子基团的聚合物，所述离子基团可缔合，形成离子区 或者在聚合物链之间形成离子键。离子键可包括氢键键合。本文中术语"离聚物聚合物"可 与离聚物互换使用。针对在橡胶胶料中的材料或成分，使用术语"添加剂"，它占总胶料的小 于50wt%，优选小于lOOphr。术语"橡胶"是指能从大的形变中快速且有力地恢复且在沸 腾的溶剂中基本上不可溶（由于存在共价交联）的材料。可以在ASTM D-1566中找到其他 有用的定义，本文通过参考将其引入。
[0023] 分别利用聚乙烯-共-甲基丙烯酸（EMAA)和丁基离聚物作为自-愈合成分，详细 地研宄本发明的两个实施方案。
[0024] 在根据本发明第一实施方案的实施例中，EMA用作添加剂，添加到纤维-负载的 乙烯-丙烯-二烯烃弹性体（EPDM)皮带胶料中。使用DeMattia橡胶裂纹生长试验方法， 监控材料的裂纹生长。同样研宄EMA对橡胶材料的静态和动态机械性能的影响。在这一 工作中使用由DuPont制造的两类EMAA，亦即EMA和部分中和的EMA共聚物。
[0025] Nuere 1_?是由DuPont以商品名销售的一种热塑性的EMAA无规共聚物。 Nucrel? 925共聚物含有85wt%乙烯和15wt%甲基丙烯酸（MA)，S卩，沿着聚合物链 随机分布的5.4mol%MA基。Nueirel? 925具有比Surlyn? 8920大的平均分子量。 Nucrel?"t常在牵涉鞋类，线材和电缆涂层，金属涂层，和玻璃涂层的应用中用作热塑 性模塑树脂或涂料树脂。它的性质是坚韧和挠曲、轻质的且容易着色。Nucrel?以获自 DuPont的粒料树脂形式获得。
[0026] Surlyn?.是由DuPont以商品名销售的热塑性的EMAA无规离聚物。它是 Nucre 1?的部分中和的变体。在这一研宄过程中所使用的Sur lyn? 8920含有5.4m〇l % MA基，但具有60%用钠阳离子中和的它的MA基。配制Surlyn? 8920树脂，提供优良的清 澈度，坚硬度和耐磨性。Surlyn? 8920常常在许多应用，其中包括高尔夫球套，曲棍球头 盔和滑雪靴中使用。Surlyn? 8920树脂以粒料形式获自DuPont。DuPont将Surlyn? 离聚物树脂描述为含有使用金属盐，例如锌，钠，镁，锂，和其他，部分中和的酸基的高性能 乙烯共聚物。与常规塑料相比，离子相互作用使得它成为具有提高的物理性能的结实热塑 性树脂。据报道，DuPont制造 Surlyn?的方法提供性能的微调组合，例如回弹性，硬度和 刚度，以及抗切割和磨损性-所有这些高度适合于高尔夫球应用。
[0027] 表1示出了在这一工作中所使用的第一组胶料配方。对比例1是在动力传送带 中使用的代表性纤维-负载的EPDM配方，且在此处用作对照。在实施例2-5中，分别添加 4phr和8phr的Nucrel? 925和Sur Iyr^ 8920。〃Phr〃表示以相对于100份基础弹性 体，以重量份计，在橡胶胶料中添加剂的浓度。
[0028] 表2示出了在这一工作中所使用的表1的胶料的胶料性能。根据ASTM D1646,在 121°C下经30分钟的门尼粘度（MV)和焦烧时间（t5)。在添加 EMA情况下，门尼粘度增加 约20个点。这可通过高分子量的Nucrel，以及Surlyn的强离聚物相互作用来解释。在试 验温度（121°C )下，所有变化的方案具有约30分钟的焦烧时间（t5)。因此，EMA对抗焦 烧性不具有负面影响。根据ASTM D5289,在动模流变仪（MDR)上，在177°C下经30分钟测 试固化特征。用Ts2表示的焦烧时间再次表明没有影响，而粘度ML通过添加 EMA而增加。 用t90表示的固化速率在添加 EMA情况下增加仅仅一点点，但在固化之后模量（用MH或 MH-ML表示）稍微下降。
[0029] 表 1
[0030]
【主权项】
1. 一种动力传送带，它包括弹性带主体，所述主体包括含离聚的聚合物添加剂的橡胶 组合物。
2. 权利要求1的皮带，其中所述离聚的聚合物添加剂包括聚己締-甲基丙締酸共聚物 或了基离聚物。
3. 权利要求1的皮带，其中所述离聚的聚合物添加剂包括聚己締-甲基丙締酸共聚物。
4. 权利要求3的皮带，其中所述聚己締-甲基丙締酸共聚物的至少一部分它的酸基被 中和。
5. 权利要求1的皮带，其中所述离聚的聚合物添加剂在所述橡胶组合物内W最多 5化虹的浓度存在。
6. -种动态橡胶制品，它包括弹性主体，所述主体包括含离聚的聚合物添加剂的橡胶 组合物。
7. -种软管，它包括弹性层，所述层包括含离聚的聚合物添加剂的橡胶组合物。
8. 在含使用中遭受提曲的橡胶主体的动态制品中增加抗裂纹生长性的方法，该方法包 括： 添加离聚的聚合物添加剂到形成所述橡胶主体所使用的橡胶组合物中。
9. 权利要求9的方法，其中所述离聚的聚合物添加剂包括聚己締-甲基丙締酸共聚物 或了基离聚物。
10. 权利要求9的方法，其中所述离聚的聚合物添加剂包括浓度为约4地r-约8p虹的 聚己締-甲基丙締酸共聚物。
11. 权利要求9的方法，其中所述离聚的聚合物添加剂是了基离聚物，它在所述橡胶组 合物内的存在浓度为最多50地r。
【专利摘要】一种具有含橡胶组合物的弹性主体的动力传送带或软管或其他动态制品，所述橡胶组合物包括离聚的聚合物添加剂，例如乙烯-甲基丙烯酸共聚物或丁基离聚物。与不具有离聚物添加剂的相同主体组合物相比，该橡胶主体显示出改进的抗裂纹生长性。
【IPC分类】C08L21-00, B29D29-08, C08L23-16, C08L33-08, F16G1-28
【公开号】CN104619481
【申请号】CN201380043022
【发明人】冯雨丁
【申请人】盖茨公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2013年8月14日
【公告号】CA2880573A1, EP2885127A1, US20150218357, WO2014028641A1