专利名称：乙烯-α烯烃传送带的制作方法
技术领域：
本发明是1994年10月31日提交的待审美国专利申请08/331825的部分继续申请。
背景技术：
发明领域本发明涉及包括动力传送和扁平输送带在内的传动带和其他用于动力应用的成型制品，其中掺混有自由基固化的弹性体组合物，它含有用α，β-不饱和有机酸的金属盐增强的乙烯-α烯烃弹性体。更具体地说，本发明涉及传动带和其他用于动力应用的成型制品，它们含有这样的组合物作为主要弹性体，该组合物在基础弹性体中基本没有外加粘合促进剂的情况下对织物增强材料有优良的粘合性，并在动态负荷的条件下保持包括耐磨性、耐起球性、拉伸强度和模量在内的极好的机械性能。
背景技术：
说明包括乙烯-丙烯共聚物(EPM)和乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚物(EPDM)在内的乙烯-α烯烃弹性体是极好的通用弹性体，比大多数弹性体有更宽的操作温度范围。EPM和EPDM含有有助于耐氧性和耐臭氧性的基本上饱和的主链。这些材料通常比其他弹性体材料便宜，可加入高含量填充料和油，而同时能保持良好的物理性能，因此经济效益增加。由于这些原因，乙烯-α烯烃弹性体或单独或与其他弹性体共混已广泛用于包括软管、密封圈、垫片、屋顶材料和挡风条在内的各种应用。
但是，这些材料的一个已知的缺点是在动力应用中性能差。因为已知乙烯-α烯烃弹性体在动力应用中仅具有中等耐疲劳性、耐磨性、拉伸强度和模量，以及对金属和织物增强材料的粘合性差，所以它们不常用作在以动力负荷为特征的各种应用中的主弹性体，如动力传送传动带、扁平输送带、气垫、发动机固定件等。在这方面，最通常使用的弹性材料是聚氯丁二烯、丁苯橡胶和天然橡胶，由于它们有很好的机械性能与良好加工性的结合。术语“主弹性体”在本文中指构成弹性体组合物的50％(重量)以上的弹性体组分的弹性体。
为了用于动力应用，EPM和EPDM已与有更好机械性能的其他弹性体共混。这些弹性体包括聚氯丁二烯、腈-二烯烃橡胶和有机聚硅氧烷树脂。在这样的情况下，加入EPM和EPDM以提高最终组合物的耐氧性或耐臭氧性或者降低费用。但是，为了保持满意的机械性能，EPM或EPDM的加入量限于最终的弹性体组合物的约40％(重量)以下。此外，已提出有高含量乙烯(如大于约80％(mol))的EPDM在一些产品如传动带中用作主弹性体。但是，这种材料由于其较窄的分子量范围和高结晶性，难以在开式辊炼机和压延机上加工。
已知有几种改进弹性体机械性能的方法。增加增强填充剂或过氧化物的量使固化的弹性体组合物的硬度和模量增加。但是，增加填充剂量由于弹性体热积累，对产品的挠曲寿命有不良影响。而增加过氧化物量可提高模量，但却使撕裂强度、挠曲疲劳和伸长率下降。这一影响也可严重到使聚合物发脆的程度。
过氧化物固化或自由基固化通常用于代替硫固化，用于饱和的聚合物和不饱和聚合物，以改进热老化性能、减少压缩形变和改进对处理的和未处理的织物的粘合性。也已知道，对于过氧化物固化的弹性体组合物来说，某些丙烯酸盐作为活性助剂加入可提高热撕裂强度，并有助于耐磨性、耐油性和对金属的粘合性。例如，丙烯酸的金属盐已在含有EPDM和其他弹性体的共混物的过氧化物固化中用作活性助剂，以改进总体性能。丙烯酸盐作为增强填充剂也用来减少链断裂和提高硫化效率。
为了降低材料的费用、提高热稳定性和改进这样的制品耐氧和臭氧降解性，在各种应用中，如在包括动力传送和扁平输送带在内的传动带、气垫、发动机固定件等应用中，具有在动力环境中足以作为主弹性体组分的物理性能的乙烯-α烯烃弹性体组合物是迫切需要的。
本发明概述到目前为此，还不知道有这样一种乙烯-α烯烃弹性体组合物，它易于加工，并在动力应用中有适合的机械性能，对织物增强材料有可接受的粘合性，以确保它可在各种应用中，如在包括动力传送和扁平输送带在内的传动带、气垫、发动机固定件等应用中，用作主弹性体组分。
因此，本发明的一个目的是提供一种在承受动态负荷的制品中用作主弹性体组分的弹性体材料，它含有能在高温和低温动态负荷条件下保持极好耐磨性、耐起球性、拉伸强度、耐切口延伸性、模量和对增强材料的粘合性的乙烯-α烯烃弹性体组合物。
本发明的另一目的是提供一种改进的传动带，它含有改进的机械性能和极好的对织物增强材料的粘合性的乙烯-α烯烃弹性体作为带的主体部分。
正如在这里体现的和广泛描述的，为了达到本发明上述目的和其他目的，作为承受动态负荷的制品的主弹性体组分，提供了一种耐疲劳、耐磨损、高拉伸强度、高模量的弹性体组合物。这种弹性体材料用自由基促进材料固化，它含有100份重乙烯-α烯烃弹性体、约1至约30份重α，β-不饱和有机酸的金属盐和约0至约250份重增强填充剂的反应产物。
在本发明的另一方面，提供了一种承受动态负荷的并且有上述弹性体组合物作为主弹性体组分的制品。
在本发明的另一方面，公开了一种含有耐疲劳、耐磨损、高拉伸强度、高模量的弹性体组合物作为带主体部分的改进传动带。带主体部分由用自由基促进材料固化的乙烯-α烯烃弹性体制得。抗拉伸元件放置在主体部分内，而滑轮接触部分与带主体部分成一整体。弹性体组合物按传统的橡胶加工实践将含有100份重乙烯-α烯烃弹性体、约1至约30份重α，β-不饱和有机酸的金属盐和约0至约250份重增强填充剂的树脂混合物混合和辊炼来制得。该弹性体材料当固化时，在基本上没有外加的粘合促进剂存在下有极好的对带的抗拉伸元件的粘合性。
适用于本发明的乙烯-α烯烃弹性体组合物还可含有通常用于弹性体组合物的其他传统添加剂。这样的添加剂可包括加工油和填充油、抗氧剂、蜡、颜料、增塑剂、软化剂等。这些添加剂的用量可为通常在标准橡胶配方中的用量。
当本发明的带多个V型肋的带用于低角频率和高角加速度时可体会到它的好处。本发明有基本上防止在低频率下横过表面起球的良好结果。因此，在这样的应用中，带的性能得到改进。令人吃惊地发现，当乙烯-α烯烃弹性体的乙烯含量保持在如下所示的特定范围时，这样的耐起球性提高。
本发明的其他一些优点或目的在研究了附图和优选实施方案的说明后将变得很清楚。虽然本发明适合于一般的动态应用，但是为了说明，更详细地说明了三种动力传送带。
附图的简要说明附图包括在本说明书中并成为它的一部分，它们说明本发明优选的实施方案，与说明一起用来说明本发明的基本原理。在附图中
图1为本发明的同步带的部分剖面的透视图；图2为本发明V型带的部分剖面的透视图；图3为本发明带多个V型肋的带的部分剖面的透视图。
优选实施方案的说明参见图1，说明一种典型的同步带10。带10包括一弹性体带主体部分12和沿带主体部分12的内缘设置的皮带轮接触部分14。本文中术语“皮带轮”包括与动力传送带一起使用的标准皮带轮和链轮，以及与输送带和扁平输送带一起使用的皮带轮、辊等机构。在US4956036中说明了皮带轮和带系统的一个例子，其公开内容在这里结合作为参考。图1中特定的皮带轮接触部分14为交替的齿16和基底部分18。抗拉伸层20设置在带主体部分12内，为带10提供支撑和强度。在所示的型式中，抗拉伸层20为沿带主体部分12长度的纵向排成一行的许多耐应变线22。但是，应当理解，本专业已知的任何类型抗拉伸层20都可使用。而且任何所希望的材料都可用作抗拉伸元件，如棉花、人造丝、尼龙、聚酯、聚芳基酰胺、钢，甚至有承载能力的短纤维。在图1的优选实施方案中，抗拉伸层20为以商标Kevlar供应的聚芳基酰胺纤维制成的线22的形式。其他优选的线包括如在图1中用于动力传送的玻璃纤维和碳长丝，以及在图2中用于V型带的聚酯纤维线。
可使用增强织物24，并沿带10的交替的齿16和基底部分18紧密结合在一起，构成对带的表面覆盖件。这种织物可有任何所希望的结构，例如由按任何所希望的角度的经纬线组成的传统的织纹，或者可由间隔的纬线固定在一起的经线组成的织物，或针织或编织结构的织物等。织物可用与主体12相同的或不同的弹性体组合物摩擦涂覆或薄层涂覆。可使用一层以上的织物。如果需要的话，织物24可斜线切开，使得线与带移动的方向构成一角度。可使用如棉花、聚酯、聚酰胺、大麻、黄麻和各种其他天然的和合成纤维材料用作传统的织物。在本发明优选的实施方案中，织物层24由可延伸的耐水织物制成，其中至少经线或纬线之一由尼龙制成。在最优选的形式中，织物层24由尼龙66弹力纤维制成。
参见图2，说明一个标准的带切槽的V型带26。V型带26包括类似图1说明的弹性体带主体部分12以及呈线形式22的抗拉伸增强元件20，也类似图1中说明的。V型带26的弹性体带主体部分12和线22由如图1所示的相同材料制成。
V型带26还有皮带轮接触部分14，如图1同步带那样。皮带轮接触部分14的侧面作为V型带26的驱动器。在这一实施方案中，皮带轮接触部分14成交替的槽形凹口或槽28或齿尖30。这些交替的槽形凹口28和齿尖30优选跟随一般的正弦轨迹，正如说明的那样，当皮带轮接触部分14通过皮带轮和滑轮时，它用来分布和减少弯曲应力。
参见图3，图中示出带多个V形肋的带32，带多个V形肋的带32包括弹性体带主体部分12，如图1和2的带那样，也包括抗拉伸增强元件20，优选成线22形式，也如上述。在背面侧有许多凸起区或尖36和交替排列的许多槽区38，作为带32的皮带轮传动面14。在图1～3中每种情况下，皮带轮接触部分14都与带主体部分12成一整体，都由下面将更详细描述的相同弹性体材料构成。
在最优选的实施方案中，如图1～3中所示的，传动带有下面描述的弹性体组合物作为带的主体部分，该组合物已加有含传统的人造短纤维或纸浆纤维增强材料的短纤维。有适合的抗拉伸模量和耐磨性的纤维的例子是芳族聚酰胺纤维，如E.I.Du Pont de Eemours & Company以商标KEVLAR销售的，日本的Teijin公司以商标TECHNORA销售的，以及荷兰的Enka公司以商标TWA RON销售的。短纤维的长度从小于0.25至约12mm，优选约0.5至约7mm，最优选约1至约3mm。弹性体主体部分加有纤维，其含量优选约0.5至约20％(体积)，更优选约1至约6％(体积)。最优选的是，纤维加入的含量为主体部分体积的约2.1％(体积)。在优选的实施方案中，纤维垂直于带移动方向取向，以致纤维从弹性体主体伸长约0.1至约0.3mm。
虽然根据图1～3中所示的实施方案说明了本发明，但应当理解，本发明不限于如说明的这些特定的实施方案或形式，而在如下规定的权利要求范围内，可用于任何动态应用结构。
适用于本发明的弹性体组合物含这样一种乙烯-α烯烃弹性体组合物，它有高的耐疲劳性(如抗弯曲疲劳分析结果表明的)、高耐磨性、高耐起球性、高拉伸强度和高模量，以及在弹性体基料中基本上没有外加粘合促进剂的情况下，对抗拉伸元件有高的粘合性。将含有100份重的乙烯-α烯烃弹性体、约1至约30份重的α，β-不饱和有机酸的金属盐和约0至约250份重的增强填充剂(注单位“份重”是相对于100份重的乙烯-α烯烃弹性体)如碳黑或水合氧化硅的树脂混合物按传统的橡胶加工实践，通过混合和辊炼在一起制成乙烯-α烯烃弹性体组合物。弹性体用有机过氧化物或其他自由基促进物质固化，在混合固化体系中也可有少量硫存在。
适用于本发明的乙烯-α烯烃弹性体包括但不限于含乙烯和丙烯单元(EPM)、乙烯和丁烯单元、乙烯和戊烯单元、或乙烯和辛烯单元(EOM)的共聚物，以及含乙烯和丙烯单元以及不饱和组分的三元共聚物(EPDM)，以及它们的混合物。任何适合的非共轭二烯都可用作EPDM的不饱和组分，例如包括1，4-己二烯、双环戊二烯或亚乙基降冰片烯(ENB)。本发明优选的乙烯-α烯烃弹性体含有约35至约80％(重量)乙烯单元、约65至约25％(重量)丙烯或辛烯单元和0～10％(重量)不饱和组分。在更优选的实施方案中，乙烯-α烯烃弹性体含有约55至约78％(重量)乙烯单元。在最优选的实施方案中，乙烯-α烯烃弹性体含约65至约75％(重量)乙烯单元。在这些更优选的乙烯单元含量下，含有本发明优选实施方案的乙烯-α烯烃弹性体作为带的主体部分的环带有高的耐起球性。最优选的乙烯-α烯烃弹性体是EPDM。
为了制成本发明的弹性体组合物，乙烯-α烯烃弹性体还可与按组合物的弹性体总量计小于50％(重量)(更优选至多约25％(重量)，最优选约5至约10％(重量))的第二弹性体材料共混，以细调某些机械性能，如高温性能和粘性，第二弹性体材料包括但不限于硅氧烷橡胶、聚氯丁二烯、表氯醇、氢化的丁腈橡胶、天然橡胶、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、乙烯甲基丙烯酸酯共聚物和三元聚合物、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯代聚乙烯、氯磺化聚乙烯、烷基化氯磺化聚乙烯、trans-polyoctenamer、聚丙烯酸橡胶、丁二烯橡胶及其混合物。
α，β-不饱和有机酸的金属盐加入到本发明的弹性体组合物中是重要的。可以认为适用于本发明的乙烯-α烯烃弹性体组合物的极好性能是由于这些金属盐与过氧化物的离子交换作用。认为在应力下离子键沿弹性体主键断裂和重组，类似于在硫固化的体系中多硫化物的作用，有助于弹性体提高拉伸强度和撕裂强度。这一机理也使弹性体组合物有高的耐起球性。认为这些离子键伴有优选使碳碳键断裂的生成-释放-重组活性。与在硫固化的体系中多硫化物键或碳碳键断裂生成的自由基不同，这些离子键不受暴露到氧中的影响，因此，在磨损条件下不易生成粘性残留物。还认为这一耐氧能力使离子交联比传统的硫固化的弹性体对热和氧化要稳定得多。
适用于本发明的α，β-不饱和有机酸的金属盐是以下酸的金属盐，如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、乙基丙烯酸、乙烯基丙烯酸、衣康酸、甲基衣康酸、乌头酸、甲基乌头酸、巴豆酸、α-甲基巴豆酸、肉桂酸和2，4-二羟基肉桂酸，这些盐可为锌、镉、钙、镁、钠或铝的盐，优选锌盐。优选的α，β不饱和有机酸的金属盐是二丙烯酸锌和二甲基丙烯酸锌。最优选的不饱和有机酸的金属盐是二甲基丙烯酸锌。适用于本发明的金属盐的用量可在约1至约30份重(基于100份重弹性体，以下用量同)范围内，优选约5至约20份重。在最优选的实施方案中，金属盐是二甲基丙烯酸锌，当与至多约10％硅氧烷橡胶混合的EPDM一起使用时，金属盐的用量为约5份重，当与适用于本发明的其他乙烯-α烯烃弹性体一起使用时，金属盐的用量为约10至约20份重，更优选约15份重。
适用于本发明环带的乙烯-α烯烃弹性体组合物还含有约0至约250份重(优选约25至约100份重增强填充剂如碳黑、碳酸钙、滑石、白土、水合氧化硅或其混合物。在过氧化物固化的乙烯-α烯烃弹性体组合物中加入1～30份重α，β-不饱和有机酸的金属盐和约0至约250份重、优选约25至约100份重增强填充剂可保持传统过氧化物固化的弹性体的热稳定性，同时有与硫固化的通常弹性体相同的撕裂强度和动态性能。
适用于本发明的生成自由基的固化剂是那些适用于使乙烯-α烯烃弹性体固化的固化剂，例如包括有机过氧化物和离子化射线。优选的固化剂是有机过氧化物，包括但不限于二异丙苯基过氧化物、双(叔丁基过氧基)二异丙基苯、过苯甲酸叔丁酯、二叔丁基过氧化物、2，5-二甲基-2，5-二叔丁过氧基己烷、α，α-双(叔丁过氧基)二异丙苯。优选的有机过氧化物固化剂是α，α-二(叔丁过氧基)二异丙基苯。对于本发明来说，有机过氧化物有效的固化量通常为约2至约10份重。有机过氧化物优选的含量为约4至约6份重。硫也可加到有机过氧化物固化剂中作为混合固化体系的一部分，以提高固化的弹性体的杨氏模量，同时又不影响耐撕裂性，其用量为约0.01至约1.0份重。
根据普通的橡胶加工实践，在不违背本发明的情况下，可加入其他传统的乙烯-α烯烃弹性体添加剂、加工油和填充油、抗氧剂、蜡、颜料、增塑剂、软化剂等。例如，在本发明一优选的实施方案中，弹性体组合物还含有约0.5至约1.5份重抗臭氧剂或抗氧剂和约5至约15份重石蜡烃增塑剂/软化剂。
适用于本发明的乙烯-α烯烃弹性体组合物可用传统的方法制备，例如将各组分在内混合器中或在辊炼机上混合。
以下实施例用来进一步说明本发明的特征，而不是对本发明范围的限制。在实施例和整个说明书中，除非另加说明，份数和百分数指重量份数和重量百分数。
实施例1，3和5以及对比例2，4和6表1列出本发明的实施例1，3，5和7以及对比例2，4，6和8的试验样品的弹性体组合物配方。表2列出实施例1，3，5和7以及对比列2，4，6和8未老化样品的分析数据。表3列出实施例1，3，5和7以及对比例2，4，6和8老化样品的分析数据。表4和5分别列出实施例1，3和5以及对比例2，4和6的老化样品和未老化样品的粘合性分析数据。表6列出按本发明制作的带多个V型肋的带(如图3说明的，加有纤维的)与加纤维的聚氯丁二烯作为带的主体部分和皮带轮接触部分的传统的带多个V型肋带的比较数据。
在这些实施例和对比例中，按以下方法进行弹性体加工。实施例1和3以及对比例2和4的加工在1A Banbury混合器中进行，其内体积为16500cm3；捏合在约39rpm下进行。实施例5和7以及对比例6和8的加工在BR Banbury混合器中进行，其内体积为1570cm3；捏合在约77rpm下进行。批料经3次通过混合器进行加工。第一次通过时，除有机过氧化物外其他所有组分都加到Banbury混合器中，并混合达到约154℃或最长时间10min。在第二次通过时，将批料再次辊炼到约154℃，然后降温。在第三次通过时，先加入有机过氧化物，然后将批料再次辊炼到88℃，然后降温。
除非另加说明，所有模制的混合物在模制后并在125℃加热老化168hr后进行物理试验。硫化产品的性能按以下试验规定进行测量Pico耐磨性按ASTM D228-8测量；拉伸性能按ASTM D 412-87测量；老化样品的拉伸性能按ASTM D 573-88测量；撕裂强度按ASTM D624-91测量；硬度按ASTM D 2240-91测量；裂口增长率用DeMattia法按ASTM D813-87测量；起球性用Tabor法按ISO 5470-1980测量。
以下配方中商品名组成，供应商Nordel 1070 乙烯丙烯二烯烃三元聚合物(EPDM).E.I.DuPont de NemousRoyaltherm 1411 硅氧烷改性的EPDM，UniroyalE ngage CL 8001 乙烯辛烯共聚物(EOM)，Dow ChemicalVistalon 606 乙烯丙烯共聚物(EPM)，Exxon Chemical
AmericansHi-Si233 沉淀的水合无定形氧化硅，PittsburghPlate Glass Co.N330 碳黑，1#82，Huber Co.N550 碳黑，1#43，Huber Co.Sunpar 2280 石蜡油，ASTM D2226 type 104B，Sun Refining Co.Agerite Resin D 聚合的1，2-二氢-2，2，4-三甲基喹啉，B.F.Goodrich Co.Saret 634 二甲基丙烯酸锌，Sartomer Co.V-Cup 40KEα，α-双(叔丁过氧基)二异丙基苯/Burgess KE白土，Hercules Inc.
表1
<p>表2未老化样品的分析
带多个V型肋的带特有的问题是在相邻肋之间起球，其中“起球”或磨损的材料沿肋积累，并留在带上。由于这一原因，失重的结果不总是能完全准确反映起球现象。如在表2中，虽然对比例较低的Tabor磨损值(体积损失)，看来比加有二甲基丙烯酸锌的对应物有更大的耐磨性，但是这些人为增加的数值是由于磨损的材料或“起球”实际上在分析过程中在对比试验样品上积累，而不能从对比试验样品上除去的结果。这种材料的积累是材料粘性的显示，也可表明在实际应用中起球的倾向。在含有二甲基丙烯酸锌的实施例中，这一起球作用显著减少。因此，对比例较低的Tabor磨损值表明它相对于本发明含二甲基丙烯酸锌的对应物的耐磨性下降。
表3老化样品的分析
实施例5和对比例6的样品在150℃热老化168小时。
**实施例5和对比例6的样品在175℃热老化70小时后进行DeMattia 2.25″分析。
总的来说，表2和3的结果表明二甲基丙烯酸锌加到乙烯-α烯烃弹性体组合物中使混合物在模量方面显示出显著改进并提高了耐起球性，同时保持可接受的拉伸性、断裂时的拉伸强度和耐磨性。显然，如未老化样品和老化样DeMattia分析结果所示那样，由于加入二甲基丙烯酸锌，乙烯-α烯烃样品通常有高的模量，同时保持可接受的抗弯曲疲劳性能。
参见表4和5，按标准的“t”剥离试验方法，通过固化的弹性体样品的抗拉伸分析结果确定粘合效果。试验在滑动横梁速率为5.1cm/min下进行，并测量在室温和125℃下储存抗撕力百分率。约2.5cm宽的聚酯纤维板被粘合到按实施例1，3和5以及对比例2，4和6的配方制成的弹性体样品上。弹性体样品厚约0.127cm。聚酯纤维板通过溶剂基异氰酸酯底漆的第一涂层和乙烯基吡啶/苯乙烯丁二烯橡胶/间苯二酚甲醛乳胶的第二涂层粘合到弹性体样品上。
表4未老化样品的粘合性分析
表5在150 ℃下老化1周样品的粘合性分析
<p>在表4和5中，储存的抗撕力为0则表明在橡胶-粘合剂界面的破坏。显然，虽然在室温下未显示储存的抗撕力或接触表面粘结破坏，但对比例2，4和6的未老化样品在这些条件下都显示出粘结破坏。但是，实施例1，3和5的未老化样品在施加的力比对比的对应物大得多的情况下，在室温下显示出接触表面粘结破坏，表明粘结性能有明显改进。基于由E.I.DuPont de Nemours提供的商标名为Nordel 1070的EPDM的实施例1和对比例2在升温下有储存的抗撕力。老化的和未老化的样品的实施例3和5有储存的抗撕力，而其对比的对应物没有储存的抗撕力，因此说明在使用二甲基丙烯酸锌的场合下有更坚固的粘合性。显然，含有二甲基丙烯酸锌的样品在老化状态和未老化状态下都有良好的粘结性能，而不含二甲基丙烯酸锌的样品在未老化状态下有较差的粘合性能。
对于表6所示的抗弯曲疲劳性、耐磨性和承载能力分析结果来说，按本发明实施例制得的带(带1、带2、带3)与标准的商业购买的带(对比带A)进行比较。带1为按图3描述的带多个V形肋的带，其中带的主体部分和皮带轮接触部分由二甲基丙烯酸锌增强的EPDM制成(按上述实施例1的配方)，使用N330碳黑代替N550碳黑，主体部分加入纤维。带2为类似带1的带多个V形肋的带，不同的是带2用Vistaion 606代替Nordel 1070，配方有55phr的N330碳黑。带3为类似带1的带多个V形肋的带，不同的是带3用Engage CL 8001代替Nordel 1070。另外，带3含有0.50份重由Uniroyal Chemical公司以商品名Naugard 445提供的取代二苯基胺抗氧剂以及由R.T.Vanderbilt以商品名Vanox ZMTI提供的Zn-2-巯基甲苯基咪唑抗氧剂。带3过氧化物固化剂的用量为5.50份重。对比带A为标准的聚氯丁二烯(“CR”)加纤维带多个V型肋的带。对苯二甲酸酯聚酯线为带1、带2和带3提供抗拉伸手段。通过用异氰酸酯底漆随后用乙烯基吡啶苯乙烯丁二烯橡胶乳胶或乙烯基吡啶羧化的苯乙烯丁二烯橡胶乳胶和含有由Lord Corporation以商品名Chemlok 238提供的已知聚合物粘合剂处理线的方法使线粘合到带的弹性体部分。另外，对于带1、带2和带3的加纤维材料含有由日本的Teijin公司以商品名TECHNORA提供的用间苯二酚甲醛乳胶处理的聚芳族胺3mm短纤维，而对比带A也含有相同的材料，不同的是后者使用1mm聚芳族酰胺纤维。测量的带长约112cm，宽1.067cm。
为了测定在高拉伸下的承载能力，带多个V型助的带绕过两个多槽皮带轮，每一皮带轮测量直径为6.1cm。带在室温下、在转速3500rpm、功率7.1马力、不变张力264lb/in(229kg/cm)下操作。对于表6中的承载能力数据，将带操作主破坏点，如边缘线分离、肋分离或更严重的带破坏。
为了分析耐磨损和抗弯曲疲劳，带进行了四点水制动试验，其中带绕在两个多槽主皮带轮、一个内张力空转轮和一个后部空转轮上。两个主皮带轮直径12.1cm；内张力空转轮直径4.4cm，后部空转轮直径7.6cm。带在转速4900rpm、功率11马力、不变张力110Ib/in(95kg/cm)下操作。对于耐磨损试验，带首先称重，然后绕在滑轮上，并在室温下运转96hr，再次称重以确定重量损失。对于第一种弯曲疲劳分析，带绕在皮带轮和空转轮上，并在100℃下在转速4900rpm下操作一直到破坏，如形成等于到大于带肋数目的裂纹，对于第二种弯曲疲劳分析，带绕在皮带轮和空转轮上，并在110℃下在转速4900rpm下操作一直到破坏，如形成等于或大于带肋数目的裂纹。
表6带的分析
显然，带1的承载能力比聚氯丁二烯带高3倍，同时有更高的耐磨性能。而且，用二甲基丙烯酸锌增强的加纤维EPDM弹性体作为带的主体部分的带1与标准的聚氯丁二烯带相比，其带的寿命高10倍，如由弯曲疲劳分析表明的。基于用二甲基丙烯酸锌增强的Vistalon 606的带2的承载能力比标准的聚氯丁二烯带高5倍，100℃和110℃下弯曲疲劳分析得到的，带的寿命显著提高。基于用二甲基丙烯酸锌增强的Engage CL 8001的带3的承载能力比标准的聚氯丁二烯基带有类似的显著提高，以及有很好的抗弯曲疲劳性。
包括动力传送和扁平传送带在内的本发明传动带动力性能方面的改进归因于用α，β-不饱和有机酸的金属盐增强的过氧化物固化的乙烯-α烯烃弹性体组合物作为带的主体部分或滑轮接触部分。生成的弹性体组合物显示出在基础弹性体中基本没有外加的粘合促进剂的情况下对织物增强材料有优良的粘合性。虽然弹性体组合物在基础弹性体中基本没有外加粘合促进剂的情况下对织物增强材料有优良的粘合性，但是，在H-R-H干橡胶粘合系统中包括亚甲基和间苯二酚前体在内的粘合促进剂可用于带的结构物中，这也在本发明范围内。
虽然为了说明已对本发明进行了详细描述，但是应当理解，这些详细描述仅为了说明，熟悉本专业的技术人员在不违背本发明的精神和范围的情况下，可做出各种改型，本发明的范围由权利要求限定。在缺少在这里未专门公开的任何要素的情况下，在这里公开的本发明都可很好地实施。
权利要求
1.一种加到经受动力负载的制品中的弹性体组合物，所述的弹性体组合物已用自由基促进材料固化，该组合物含有以下组分的反应产物(a)100份重乙烯-α烯烃弹性体，它作为所述组合物的主弹性体；(b)约1至约30份重α，β-不饱和有机酸的金属盐；以及(c)约0至约250份重增强填充剂。
2.一种经受动力负载的制品，它含有权利要求1的组合物作为主弹性体组分。
3.一种适合于啮合滑轮的带，它有高耐疲劳性、高耐磨性、高拉伸强度和高模量的带主体部分，所述的带主体部分由用自由基促进材料固化的弹性体组合物制成，抗拉伸材料设置在所述主体部分内，而滑轮接触部分与所述的主体部分成一整体，所述的弹性体组合物含有(a)100份重乙烯-α烯烃弹性体，它为带体的主弹性体；(b)约1至约30份重α，β-不饱和有机酸的金属盐；以及(c)约0至约250份重增强填充剂。
4.根据权利要求3的带，其中所述的乙烯-α烯烃弹性体选自(a)乙烯丙烯共聚物；(b)乙烯辛烯共聚物；(c)乙烯丙烯二烯烃三元共聚物；以及(d)它们的混合物。
5.根据权利要求3的带，其中乙烯-α烯烃弹性体与按该乙烯-α烯烃弹性体重量计至多25％重量的选自以下组分的第二弹性体材料共混a)硅氧烷橡胶，b)聚氯丁二烯，c)表氯醇，d)氢化丁腈橡胶，e)天然橡胶，f)乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，g)乙烯甲基丙烯酸酯共聚物和三元共聚物，h)丁苯橡胶，I)丁腈橡胶，j)氯化聚乙烯，k)氯磺化聚乙烯，l)烷基化氯磺化聚乙烯，m)反-polyoctenamer，n)聚丙烯酸酯橡胶o)丁二烯橡胶，以及p)上述组分的混合物。
6.根据权利要求3的带，其中弹性体组合物基本上不含补充的粘合促进剂，并对所述的抗拉伸材料仍有良好的粘合性。
7.根据权利要求3的带，其中所述的α，β-不饱和有机酸的金属盐为选自以下酸的金属盐丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、乙基丙烯酸、乙烯基丙烯酸、衣康酸、甲基衣康酸、乌头酸、甲基乌头酸、巴豆酸、α-甲基巴豆酸、肉桂酸和2，4-二羟基肉桂酸。
8.根据权利要求7的带，其中所述的金属盐选自(a)二丙烯酸锌；以及(b)二甲基丙烯酸锌。
9.根据权利要求3的带，其中所述的固化剂为固化有效量的以下材料(a)有机过氧化物，(b)所述的有机过氧化物与约0.01至约1.0份重硫/100份重所述的弹性体的共混物，以及(c)电离辐射。
10.根据权利要求3的带，其中所述的带为选自同步带、V型带和带多个V型肋的带的动力传送带。
11.根据权利要求3的带，其中所述的乙烯-α烯烃弹性体的特征在于特定乙烯单元含量，所述的乙烯单元含量为所述弹性体总重的约55至约78％重量。
12.一种绕在至少一个主动滑轮和至少一个被动滑轮上的权利要求3的带组成的带驱动系统。
全文摘要
加到经受动力负载的制品中的弹性体组合物，它含有用α，β-不饱和有机酸的金属盐增强的乙烯-α烯烃弹性体。该弹性体用自由基促进的材料固化。本发明包括加有这些弹性体组合物的经受动力负载的制品，以及加有这些弹性体组合物作为带主体部分的包括动力传送和扁平传送带在内的传动带。
文档编号C08K5/098GK1139943SQ95191376
公开日1997年1月8日 申请日期1995年10月31日 优先权日1994年10月31日
发明者L·亚内尔, B·E·索思 申请人:盖茨公司