CN101410569A - 玻璃纤维涂布用涂布液和使用其的橡胶补强玻璃纤维 - Google Patents
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Abstract
公开了一种玻璃纤维帘线涂布用涂布液,其特征在于包含通过在水中缩合氯酚(D)和甲醛(E)得到的氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃纤维涂布用涂布液,以在用作各种橡胶产品中的补强材料的玻璃纤维帘线(glass fiber codes)上形成涂布层,以增加玻璃纤维帘线至母材橡胶(parent rubber)的粘附,并改进玻璃纤维帘线的耐热性,还涉及使用该涂布液的橡胶补强玻璃纤维。
背景技术
为了提供橡胶产品如具有拉伸强度和尺寸稳定性的传动带和轮胎,将高强度纤维如玻璃纤维、尼龙纤维和聚酯纤维作为补强材料埋入母材橡胶中是惯例。用作埋入母材橡胶中的补强材料的橡胶补强纤维,需要具有对母材橡胶的良好粘附以限定其上不发生分离的致密界面。然而玻璃纤维自身不能粘附到母材橡胶,并且即使粘附,显示如此弱的粘附以致引起界面分离和不能适当地发挥作为补强材料的作用。
因此,作为在传动带生产中通过埋入母材橡胶中来使用的橡胶补强玻璃纤维,使用通过用涂布液涂布玻璃纤维帘线以改进对母材橡胶的粘附来生产的那些橡胶补强玻璃纤维。更具体地,通常用于改进母材橡胶和玻璃纤维帘线间的粘附和用于防止界面分离的橡胶补强玻璃纤维通过以下生产:将其中间苯二酚-甲醛树脂和各种胶乳成分分散于水中的涂布液施涂到长丝纱线的玻璃纤维帘线上,然后干燥玻璃纤维帘线以形成涂布层。
当将橡胶补强玻璃纤维在高温下埋入母材橡胶中以形成传动带时,涂布层具有在母材橡胶和玻璃纤维帘线间进行粘附的效果;然而,粘合性,即粘合强度是不足的。例如,将耐热橡胶如氢化丁腈橡胶(用硫磺或过氧化物交联的,并且下文中缩写为“HNBR”)用作汽车传动带的母材橡胶以用于高温动力室环境下。然而,在当仅用上述涂布方法处理和埋入橡胶补强玻璃纤维的情况下,当传动带在高温条件下连续地弯曲时,在运行期间传动带不能保持起始粘合强度。这能导致长时间运行期间橡胶补强玻璃纤维和母材橡胶间界面分离的发生。
专利文献1至4公开了用于传动带的橡胶补强玻璃纤维,其通过进行上述涂布处理以在玻璃纤维帘线上形成第一涂布层,然后通过将不同组合物的第二涂布液施涂到第二涂布层并且干燥以形成第二涂布层,能够保持橡胶补强玻璃纤维和HNBR间的粘附而不引起其间的界面分离,以确保即使在高温运行条件下的长期可靠性。
例如,专利文献1公开了用于在玻璃纤维帘线上进行涂布处理以生产橡胶补强玻璃纤维的技术,该技术使用包括含卤素聚合物和异氰酸酯的第二涂布液。
专利文献2公开了一种橡胶补强玻璃纤维,其上形成第一和第二涂布层,第一涂布层通过将含间苯二酚-***缩合物和橡胶胶乳的处理剂施涂到橡胶补强玻璃纤维而形成,而第二涂布层通过将不同组合物的处理剂施涂到第一涂布层而形成。该橡胶补强玻璃纤维特征在于用于第二涂布层的处理剂包含橡胶共混材料、固化剂和固化助剂作为主要组分。
由本申请人提交的专利文献3公开了一种具有涂布层和另外的涂布层的橡胶补强玻璃纤维。该涂布层通过将玻璃纤维涂布用涂布液施涂到玻璃纤维帘线上后将其干燥而生产,该涂布液为其中丙烯酸酯树脂、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物和间苯二酚-甲醛树脂分散于水中的乳液。该另外的涂布层通过将另外的玻璃纤维涂布用涂布液施涂到涂布层形成,该另外的涂布液通过将含卤素聚合物和双烯丙基降冰片烯二酰亚胺(bisallylnadiimide)以相对于含卤素聚合物0.3wt%至10.0wt%的量分散于有机溶剂中生产。该橡胶补强玻璃纤维展示在对HNBR粘附中的良好粘合强度。
由本申请人提交的专利文献4公开了一种生产的具有第一和第二涂布层橡胶补强玻璃纤维。该第一涂布层通过将玻璃纤维涂布用第一涂布液施涂到玻璃纤维帘线上以形成涂布膜,然后将涂布膜干燥和固化而形成。该第二涂布层通过将不同组合物的第二涂布液施涂到第一涂布层以形成涂布膜,然后将涂布膜干燥和固化而形成。该橡胶补强玻璃纤维特征在于该第二涂布液通过将双烯丙基降冰片烯二酰亚胺、橡胶弹性体、硫化剂和无机填料分散于有机溶剂中获得。该橡胶补强玻璃纤维显示了在对HNBR的粘附中的良好粘合强度,并且当埋入HNBR中以用于传动带时,即使在高温条件下长期运行后,也显示高耐热性而不降低拉伸强度。
传统上,已经生产了用作已用橡胶补强玻璃纤维补强的耐热传动带的汽车正时带(timing belt),以具有涂布层和形成于该涂布层上的第二涂布层,并已埋入耐热橡胶如HNBR中,该涂布层通过将含有间苯二酚-***缩合物作为基本组分的涂布液施涂到玻璃纤维帘线上并将其干燥而形成,该第二涂布层通过将不同组分的涂布液施涂到涂布层并将其干燥而形成。
该上述传统传动带确保了通过将涂布材料施涂至玻璃纤维帘线上生产的橡胶补强玻璃纤维和母材橡胶间粘附的起始强度,但即使在高温和高湿条件下长期运行后,不确保高耐水性和高耐热性,也不维持拉伸强度而没有尺寸上的改变。
因此,期望传动带和橡胶补强玻璃纤维的更进一步发展。更具体地,与通过将专利文献1至4中所论述的橡胶补强玻璃纤维埋入耐热橡胶中而生产的传统传动带相比,传动带需要具有相当或较优的橡胶补强玻璃纤维和耐热橡胶间的粘合强度,即使在传动带上滴水该涂布层也能够维持起始粘合强度的相当或较优的耐水性,和即使在高温和高湿条件下长期运行后该涂布层也能够维持起始粘合强度的相当或较优的耐热性。
由本申请人提交的专利文献5公开了一种玻璃纤维帘线涂布用涂布液,其中乳液通过将单羟基苯-甲醛缩合物、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物和氯磺化聚乙烯分散于水中而形成。
由本申请人提交的专利文献6公开了:一种橡胶补强玻璃纤维,其设置有通过施涂专利文献5中公开的涂布液形成的第一涂布层和形成于第一涂布层上并含有含卤素聚合物和双烯丙基降冰片烯二酰亚胺(bisallylnadiimide)的第二涂布层;一种橡胶补强玻璃纤维,其设置有形成于第一涂布层上的第二涂布层,该第二涂布层含有含卤素聚合物和马来酰亚胺;一种橡胶补强玻璃纤维,其设置有形成于第一涂布层的第二涂布层,该第二涂布层含有含卤素聚合物、有机二异氰酸酯和甲基丙烯酸锌;和一种橡胶补强玻璃纤维,其设置有形成于第一涂布层的第二涂布层,该第二涂布层含有含卤素聚合物和三嗪化合物。
此外,专利文献7公开了一种玻璃纤维用浸渍剂,其包含间苯二酚-氯酚-甲醛树脂。该间苯二酚-氯酚-甲醛树脂为通过使间苯二酚、氯酚和甲醛以水溶液的形式反应获得的水溶性加成缩合物,并且可作为包含水溶性苯二酚-氯酚-甲醛水溶液树脂并具有约20wt%固含量的水溶液以商品名“Vulcabond E”购自ICI。
专利文献1:日本审查专利公开2-4715
专利文献2:日本特开专利公开11-241275
专利文献3:日本特开专利公开2004-203730
专利文献4:日本特开专利公开2004-244785
专利文献5:日本特开专利公开2006-104595
专利文献6:国际公开2006/038490小册子
专利文献7:日本特开专利公开3-65536
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种玻璃纤维涂布用涂布液,该涂布液提供相当或优于传统涂布液的玻璃纤维帘线和母材橡胶间的粘合强度。
本发明的另一目的是提供一种传动带,与传统传动带相比,其具有即使在传动带上滴水涂布层也能够维持起始粘合强度的相当或较优的耐水性,和即使在高温和高湿条件下长期运行后涂布层也能够维持起始粘合强度的相当或较优的耐热性;一种玻璃纤维涂布用涂布液,其能够提供同样性能;一种橡胶补强玻璃纤维;以及一种通过将橡胶补强玻璃纤维埋入耐热橡胶中形成的传动带。
通过使甲醛与氯酚反应得到的氯酚-甲醛缩合物在水溶性上比已用于传统玻璃纤维涂布用涂布液的间苯二酚-甲醛缩合物低,以致于即使一旦在水中溶解作为液体稳定性也差。因而,该氯酚-甲醛缩合物易于沉淀,因此不能用于玻璃纤维涂布用涂布液。
虽然通过使甲醛与氯酚反应得到的氯酚-甲醛缩合物在水溶性上低,但其在反应溶液中形成的沉淀可通过将碱或其类似物加入到反应溶液中来溶解。然而,如果为了制备玻璃纤维涂布用涂布液的目的,将乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物的乳液和/或氯磺化聚乙烯的乳液随后与反应溶液混合,氯酚-甲醛缩合物再次沉淀。
如果玻璃纤维涂布用涂布液通过以下制备:将强碱如氢氧化钠加入到反应溶液中以溶解氯酚-甲醛缩合物的沉淀,然后将乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物的乳液和/或氯磺化聚乙烯的乳液与反应溶液混合,该氯酚-甲醛缩合物不沉淀。然而,氢氧化钠为强碱,以致损坏了对其施涂玻璃纤维涂布用涂布液的玻璃纤维帘线。此外,通过将玻璃纤维涂布用涂布液施涂到玻璃纤维帘线而生产的橡胶补强玻璃纤维在拉伸强度上降低。
本发明的一方面在于一种玻璃纤维帘线涂布用涂布液,其包括:通过在水中缩合氯酚(D)和甲醛(E)而得到的氯酚-甲醛缩合物(A);乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液;和氯磺化聚乙烯(C)的乳液。
更具体地,玻璃纤维帘线涂布用涂布液包含:通过在水中缩合氯酚(D)和甲醛(E)而得到的氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液;乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液;和氯磺化聚乙烯(C)的乳液。
根据本发明的玻璃纤维帘线涂布用涂布液的第一实施方案通过如下制备:将醇化合物加入到反应溶液中,该醇化合物具有与水的相容性,即水溶性并包含选自一元醇化合物、二元醇化合物和三元醇化合物的至少一种,在该反应溶液中将通过在水中缩合氯酚(D)和甲醛(E)而得到的氯酚-甲醛缩合物(A)沉淀;然后使乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液混入氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液中,该水溶液通过溶解氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀而制备。在本发明中,“醇化合物”为通过用羟基取代烃的氢原子形成的化合物,包括具有一个羟基的一元醇化合物、具有两个羟基的二元醇(二醇)化合物,和具有三个羟基的三元醇化合物。
作为本发明人尽心研究的结果,发现:当将通过在水中缩合氯酚(D)和甲醛(E)而得到的氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀用加入的选自一元醇化合物、二元醇化合物和三元醇化合物的至少一种水溶性醇化合物来溶解时,即使在制备玻璃纤维帘线涂布用涂布液中,将乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液混入氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液后,氯酚-甲醛缩合物(A)也不沉淀。
如上所讨论,可加入选自一元醇化合物、二元醇化合物和三元醇化合物的至少一种水溶性醇化合物以溶解通过在水中的缩合反应得到的氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀。
氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液用加入的水溶性醇化合物来使其稳定,以使不形成氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀,这可能是因为氯酚-甲醛缩合物(A)的羟基和醇化合物的羟基形成三维牢固的氢键。认为醇化合物具有在水溶液中稳定氯酚-甲醛缩合物(A)的效果,这是由于醇化合物具有高偶极矩和高介电常数以致于强烈产生了长距离相互作用如分散力。此外,认为醇化合物具有在水溶液中稳定氯酚-甲醛缩合物(A)的效果,这是由于配位价(或电荷转移)导致的高相互作用使得不仅仅在溶剂和溶质间还在溶剂和溶剂间成键,从而产生强烈的溶剂化。该稳定效果在具有较大数量羟基的二元醇化合物和三元醇化合物中比在一元醇化合物中大,并且在二元醇化合物中尤其优良。
此外,对于玻璃纤维涂布用涂布液使用具有低于50℃的沸点的醇化合物促进了醇化合物的挥发,以致此类醇化合物难以处理。醇化合物的挥发使氯酚-甲醛缩合物(A)沉淀。当将具有高于250℃沸点的醇化合物用于玻璃纤维涂布用涂布液时,在将玻璃纤维涂布用涂布液施涂到玻璃纤维帘线上以涂布玻璃纤维帘线时,该醇化合物从涂布层的挥发变得难以发生。当不将醇化合物从涂布层除去时,通过将玻璃纤维帘线埋入耐热橡胶形成的传动带在耐热性和耐水性上降低。因此对于玻璃纤维涂布用涂布液,优选使用选自具有水溶性和沸点不低于50℃且不高于250℃的一元醇化合物、二元醇化合物和三元醇化合物的至少一种醇化合物。
另一方面,通过在水中缩合氯酚(D)和甲醛(E)而得到的氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀可用加入碱代替上述醇化合物来溶解。在根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液中,优选胺化合物作为碱。
根据本发明的玻璃纤维帘线涂布用涂布液的第二实施方案通过以下生产:将胺化合物加入到反应溶液中,在所述反应溶液中将通过在水中缩合氯酚(D)和甲醛(E)而得到的氯酚-甲醛缩合物(A)沉淀;然后将乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液混入氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液中,该水溶液通过溶解氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀而制备。
更具体地,证实在将通过在水中缩合氯酚(D)和甲醛(E)而形成的氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀用加入胺化合物代替强碱如氢氧化钠来溶解的情况下,在将通过在水中缩合氯酚(D)和甲醛(E)而形成的氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀溶解后,即使将乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液混入氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液中以制备玻璃纤维涂布用涂布液,该氯酚-甲醛缩合物(A)也未再次沉淀。
附图说明
图1为通过将橡胶补强玻璃纤维埋入耐热橡胶中生产的传动带的透视截面图。
图2为用于传动带的耐水运行疲劳测试仪的示意性视图。
图3为用于传动带的耐热和耐屈挠运行疲劳测试仪的示意性视图。
具体实施方式
根据本发明,能够获得玻璃纤维涂布用涂布液,该涂布液成为玻璃纤维帘线上的涂布层,从而赋予玻璃纤维帘线和由HNBR(氢化丁腈橡胶)形成的母材橡胶间的粘附以良好的粘合强度。更具体地,将该玻璃纤维涂布用涂布液施涂到玻璃纤维帘线上,然后干燥以形成涂布层,从而生产橡胶补强玻璃纤维。当埋入HNBR中以形成传动带时,该橡胶补强玻璃纤维有助于赋予传动带不仅耐水性而且耐热性。因而将根据本发明的橡胶补强玻璃纤维埋入HNBR中以补强可传送源自驱动源如引擎和马达的驱动力的传动带,更具体地,以补强汽车传动带如正时带。即使在高温和高湿存在下,橡胶补强玻璃纤维也能够维持汽车传动带的拉伸强度,并且能够赋予汽车传动带以尺寸稳定性。
根据本发明,将醇化合物或胺化合物加入以溶解通过在水中缩合氯酚(D)和甲醛(E)而沉淀的氯酚-甲醛缩合物(A)。这样,即使当将乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液与氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液混合时,也获得玻璃纤维帘线涂布用涂布液而没有氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀。
将根据本发明的玻璃纤维帘线涂布用涂布液施涂到玻璃纤维帘线以在其上形成涂布层,从而形成橡胶补强玻璃纤维,所述涂布液通过将乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液与通过在水中缩合氯酚(D)和甲醛(E)得到的氯酚-甲醛缩合物(A)混合而形成。如此获得的橡胶补强玻璃纤维当埋入HNBR(耐热橡胶)时,能够赋予玻璃纤维帘线和HNBR间以良好的粘合强度。
此外,由HNBR形成的传动带具有耐热性,在该HNBR中,埋入根据本发明的橡胶补强玻璃纤维,因此兼具耐热性和耐水性。因此,在高温和高湿存在下,即使长期用作传动带后或即使长期运行传动带后,也不担心在橡胶补强玻璃纤维和耐热橡胶间的界面处脱落,因此该传动带能够维持其拉伸强度并且在尺寸稳定性上优良。
通过将根据本发明的涂布液施涂到玻璃纤维帘线上以形成在玻璃纤维帘线上的涂布层来提供橡胶补强玻璃纤维,该涂布液包括通过在水中缩合氯酚(D)和甲醛(E)得到的氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液。当将该橡胶补强玻璃纤维埋入HNBR(耐热橡胶)中时,在橡胶补强玻璃纤维和HNBR间展示的粘合强度优良,并与当使用传统的玻璃纤维涂布用涂布液时展示的粘合强度相当,该传统的玻璃纤维涂布用涂布液的液体包括将间苯二酚-甲醛缩合物、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物和氯磺化聚乙烯分散于水中的乳液。
为了在水中溶解氯酚-甲醛缩合物(A),通常将碱如氨和氢氧化钠加入到其中氯酚-甲醛缩合物(A)沉淀的反应溶液中。
然而,在用加入的具有小的碱度常数(Kb)的碱如氨来溶解氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀,然后将乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液与其混合的情况下,发生额外的氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀。
在用加入的具有大碱度常数(Kb)的碱如氢氧化钠来溶解氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀,然后将乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液与其混合的情况下,抑制额外的氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀。然而,氢氧化钠为如此强烈的碱以致于恶化了玻璃纤维或削弱了传动带的拉伸强度,因此难以使用。
然而,如果将氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀通过将醇化合物加入到其中使氯酚-甲醛缩合物(A)沉淀的反应溶液中来溶解,然后将乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液混入其中时,发现氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀难以发生。此外,玻璃纤维不恶化并且因此传动带的拉伸强度不降低。在本说明书中,“醇化合物”为通过用羟基取代烃中的氢原子而形成的化合物,并且包括具有一个羟基的一元醇化合物、具有两个羟基的二元醇(二醇)化合物和具有三个羟基的三元醇化合物。
因此,将氢氧化钠以产生缩合反应所需的最小量加入到氯酚(D)和甲醛(E)的混合溶液中,并不过量加入。缩合反应在不低于30℃和不高于95℃的温度下进行4小时以上,同时搅拌混合溶液,从而获得其中形成氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀的反应溶液。氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀通过将水溶性醇化合物加入反应溶液中,同时搅拌该溶液来溶解,从而获得氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液。
将醇化合物以不小于50重量%和不大于500重量%的量加入,基于100%的氯酚-甲醛缩合物(A)的重量。换句话说,将醇化合物以具有氯酚-甲醛缩合物(A)重量的不小于1/2和不大于5倍的重量加入。
当将醇化合物以相对于氯酚-甲醛缩合物(A)的量小于50重量%的量加入时,溶解氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀的效果不充分。同时,不必要将醇化合物以相对于氯酚-甲醛缩合物(A)的量大于500%的量加入。如果将二元醇以超过500wt%的量加入,氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液的总浓度在玻璃纤维帘线涂布用涂布液中下降,以致于通过将玻璃纤维帘线涂布用涂布液施涂到玻璃纤维帘线而生产的橡胶补强玻璃纤维失去其柔韧性。
在此说明书中,“氯酚-甲醛缩合物(A)的重量”为通过加热反应溶液直至液体蒸发获得的残余物的重量,反应溶液包括通过在水中缩合氯酚(D)和甲醛(E)形成的氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀。在蒸发中,未反应的氯酚(D)和未反应的甲醛(E)挥发。
在本发明中加入的用于溶解氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀的醇化合物的实例包括甲醇(CH3OH,具有65℃的沸点)、乙醇(C2H5OH,具有78℃的沸点)、正丙醇(C3H8O,具有97℃的沸点)、异丙醇(C3H8O,具有82℃的沸点)、2-甲氧基乙醇(乙二醇单甲基醚:C3H8O2,具有124℃的沸点)、丙二醇(C3H8O2,具有188℃的沸点)、2-甲氧基甲基乙氧基丙醇(C7H16O3,具有190℃的沸点)、1-甲氧基-2-丙醇(C4H10O2,具有120℃的沸点)、乙二醇(1,2-乙二醇:C2H6O2,具有196℃的沸点)、二甘醇(C4H10O3,具有244℃的沸点)、1,2-二乙氧基乙烷(C6H14O2,具有123℃的沸点)和甘油(C3H8O3,具有171℃的沸点)。其中,优选的实例为正丙醇(C3H8O)、异丙醇(C3H8O)、2-甲氧基乙醇(乙二醇单甲基醚:C3H8O2)、丙二醇(C3H8O2)、2-甲氧基甲基乙氧基丙醇(C7H16O3)、1-甲氧基-2-丙醇(C4H10O2)、乙二醇(1,2-乙二醇:C2H6O2)、二甘醇(C4H10O3)和1,2-二乙氧基乙烷(C6H14O2)。这些优选的实例中,2-甲氧基乙醇和丙二醇为特别优选的用于根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液的醇化合物,这是因为当将该玻璃纤维涂布用涂布液施涂至玻璃纤维帘线上并在其上干燥以形成涂布层时,它们蒸发,因此不残留在涂布层中。除了这点外,2-甲氧基乙醇或丙二醇极大地带来稳定氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液的效果。
如上所述,具有两个羟基的二元醇(或二醇)可用于玻璃纤维涂布用涂布液,以旨在溶解氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀。如果加入水以控制涂布液的浓度,二元醇(或二醇)中的一些会形成凝胶。然而,只要浓度控制在所需的范围内,2-甲氧基乙醇或丙二醇都不形成凝胶,并且此外它们对火安全和毒性低以及具有低的沸点,以致不引起操作者呼吸它们的事件。此外,2-甲氧基乙醇和丙二醇在环境保护、市场价格和实际应用上都优良,因此特别优选用于根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液中。
当将这些用于玻璃纤维涂布用涂布液以旨在溶解氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀时和当涂布液具有高浓度时,可将包括于具有一个羟基的一元醇化合物中的甲醇和乙醇和包括在具有三个羟基的三元醇化合物中的甘油施涂到玻璃纤维帘线。然而,在涂布时如果加入水以控制涂布液的浓度,易于形成凝胶并沉淀,因此涂布液的浓度变得难以控制。
在根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液的第二实施方案中,可使用具有不小于5×10-5和不大于1×10-3的碱度常数(Kb)的胺化合物。
碱度常数(Kb)为碱度的量度,其表示碱接受源自溶液的氢离子的程度,并为以下方程式的平衡常数:
为了在水中溶解氯酚-甲醛缩合物(A),通常将碱如氨和氢氧化钠加入到其中氯酚-甲醛缩合物(A)沉淀的反应溶液。然后,如果向其中加入乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液,会发生上述问题。
然而,如果将胺化合物加入到反应溶液中,从而溶解包括在反应溶液中的氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀,之后将乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液混入反应溶液中,能够使另外的氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀难以发生,以致不恶化玻璃纤维和不降低传动带的拉伸强度。
更具体地,将氢氧化钠以产生缩合反应所需的最小量加入到氯酚(D)和甲醛(E)的混合溶液中,并不过量加入。缩合反应在不小于30℃和不大于95℃的温度下进行4小时以上,同时搅拌混合溶液,从而获得其中形成氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀的反应溶液。该氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀通过将胺化合物加入到反应溶液中,同时搅拌溶液来溶解,从而获得氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液。
在包含于反应溶液中的氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀用加入胺化合物来溶解后,为了稳定氯酚-甲醛缩合物(A)以不引起另外的沉淀,要加入氯酚-甲醛缩合物(A)的反应溶液的胺化合物具有例如不小于5×10-5和不大于1×10-3的碱度常数(Kb)。
当要加入到氯酚-甲醛缩合物(A)的胺化合物具有小于5×10-5的碱度常数(Kb),然后将乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液混入氯酚-甲醛缩合物(A)中时,另外的氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀随时间变得更易于形成。
同时,当将其液体含有胺化合物的玻璃纤维涂布用涂布液施涂到玻璃纤维帘线上时和当将玻璃纤维帘线埋入耐热橡胶中时,具有大于1×10-3的碱度常数(Kb)的胺化合物在玻璃纤维帘线和耐热橡胶间赋予的粘合强度上较差。
将胺化合物以不小于50重量%和不大于500重量%的量加入,相对于氯酚-甲醛缩合物(A)的量。换句话说,将胺化合物加入以具有相对于氯酚-甲醛缩合物(A)重量的不小于1/2和不大于5倍的重量。
当将胺化合物以相对于氯酚-甲醛缩合物(A)的量小于50重量%的量加入时,溶解氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀的效果不充分。同时,不必要将胺化合物以相对于氯酚-甲醛缩合物(A)的量大于500wt%的量加入。如果胺化合物的量超过500.0wt%,氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液的总浓度在玻璃纤维帘线涂布用涂布液中降低,因此通过将涂布液施涂到玻璃纤维帘线而生产的橡胶补强玻璃纤维失去其柔韧性。
在本发明中要加入到氯酚-甲醛缩合物(A)中的胺化合物的实例为甲胺、乙胺、叔丁胺、二甲胺、二乙胺、三乙胺、三正丁胺、甲醇胺(methanolamine)、二甲醇胺(dimethanolamine)、单乙醇胺(monoethanolamine)和二乙醇胺(diethanolamine)。其中,在价格上如此低以致易于获得的二甲胺和二乙胺和都不具有胺特有的气味并容易处理的单乙醇胺和二乙醇胺为特别优选的用于根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液的胺化合物的实例。上述胺化合物的碱度常数(Kb)描述于由Tokyo kagaku dojinCo.,Ltd.出版的Organic Chemistry的第三版,第二卷,或在由Asakura Publishing Co.,Ltd.出版的Organic Chemistry Glossary的第二次印刷,p.167-175中,其中二甲胺和二乙醇胺分别具有5.4×10-4和1.0×10-4.5的碱度常数(Kb)。
在用于根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液的氯酚-甲醛缩合物(A)中,甲醛(E)优选具有相对于氯酚(D)不小于0.5和不大于3.0的摩尔比。换句话说,甲醛(E)与氯酚(D)的摩尔比,由“E/D”表示,优选不小于0.5和不大于3.0。此外,优选氯酚-甲醛缩合物(A)为在碱性催化剂存在下反应的甲阶酚醛树脂。
当在根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液中甲醛(E)与氯酚(D)的摩尔比,由“E/D”表示,小于0.5时,橡胶补强玻璃纤维和耐热橡胶间的粘合强度不充分。同时,超过3.0的摩尔比″E/D″趋于使涂布液成为凝胶。
优选根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液包含:由″A/(A+B+C)″表示的摩尔比不小于1.0wt%且不大于15.0wt%的氯酚-甲醛缩合物(A);由″B/(A+B+C)″表示的摩尔比不小于45.0wt%且不大于82.0wt%的乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B);由″C/(A+B+C)″表示的摩尔比不小于3.0wt%且不大于40.0wt%的氯磺化聚乙烯(C)。这样,以将用涂布液涂布的橡胶补强玻璃纤维埋入耐热橡胶中的方式生产的传动带可获得橡胶补强玻璃纤维和耐热橡胶间的粘合强度。
氯酚-甲醛缩合物(A)可部分地用单羟基苯-甲醛缩合物和/或间苯二酚-甲醛缩合物代替,其引起例如赋予橡胶补强玻璃纤维柔韧性的效果。涂布层形成于橡胶补强玻璃纤维上同时保持包含于涂布液中的组分的各组成。
为玻璃纤维涂布用涂布液的一种组分的部分乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)可用另一橡胶弹性体代替。如果单独使用乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B),形成于橡胶补强玻璃纤维上的涂布层变得如此粘或可转移以致于使其难以干净地进行清洁步骤,其损害了加工性。另一橡胶弹性体的实例为羧基-改性的苯乙烯-丁二烯共聚物和丙烯腈-丁二烯共聚物。然而,特别优选使用苯乙烯-丁二烯共聚物(G),这是因为其与乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物相容,并既不损害对母材橡胶的粘附,也不损害通过将苯乙烯-丁二烯共聚物(G)埋入其中作为母材橡胶而形成的传动带的耐热性。
乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)可优选用苯乙烯-丁二烯共聚物(G)以不小于5.0重量%且不大于80.0重量%的量(由″G/B″表示)代替,相对于乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的重量。具有小于5.0%的量的苯乙烯-丁二烯共聚物(G)提供了到橡胶补强玻璃纤维的涂布层的粘附,其降低了抑制转录到涂布层上的效果。因此,优选苯乙烯-丁二烯共聚物(G)具有不小于25.0%的量。此外,如果苯乙烯-丁二烯共聚物(G)的量超过80.0%,对母材橡胶的粘附和通过将苯乙烯-丁二烯共聚物(G)埋入作为母材橡胶的耐热橡胶中形成的传动带的耐热性都失去,因此优选苯乙烯-丁二烯共聚物(G)具有不大于55.0%的量。
苯乙烯-丁二烯共聚物(G)商购可得,例如,来自NIPPONA&L INC.,商品名J-9049,并能够用于涂布液以在本发明的橡胶补强玻璃纤维上形成涂布层。
优选聚合用作根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液的一种组分的乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)以具有乙烯基吡啶∶苯乙烯∶丁二烯为(10-20重量份)∶(10-20重量份)∶(60-80重量份)的组成。此类乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)商购可得并例举如下:NIPPON A&L INC.的PYRATEX;JSR Corporation.的No.0650;和ZEON CORPORATION的Nipol No.1218FS。当包含于玻璃纤维涂布用涂布液的乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)不具有上述组成时,以将涂布液施涂到玻璃纤维帘线上并在其上干燥以在玻璃纤维帘线上形成涂布层的方式生产的橡胶补强玻璃纤维在对母材橡胶的粘合强度上较差。
用作根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液的一种组分的氯磺化聚乙烯(C)优选具有氯含量不小于20.0wt%且不大于40.0wt%,以及具有在磺酸基中的硫含量不小于0.5wt%且不大于2.0wt%。例如,具有固含量约40wt%和可用于根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液的胶乳可购自SUMITOMO SEIKACHEMICALS CO.,LTD.,商品名No.CSM-450。当包含于玻璃纤维涂布用涂布液的氯磺化聚乙烯(C)不具有上述的氯含量和在磺酸基中的硫含量时,以将涂布液施涂到玻璃纤维帘线上并在其上干燥以在玻璃纤维帘线上形成涂布层的方式生产的橡胶补强玻璃纤维在对用作耐热橡胶的HNBR的粘合强度上较差。
根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液可包含抗氧化剂、pH调节剂和/或稳定剂。抗氧化剂和pH调节剂的实例分别为二苯胺类化合物和氨。
根据本发明的橡胶补强玻璃纤维具有通过将施涂到玻璃纤维的玻璃纤维涂布用涂布液干燥而形成的涂布层,其中优选施涂第二涂布液以在玻璃纤维上形成第二涂布层。第二涂布液通过将氯磺化聚乙烯(C)和双烯丙基降冰片烯二酰亚胺(F)分散在有机溶剂中来提供。通过将涂布有第二涂布层的玻璃纤维帘线埋入母材橡胶,尤其是耐热橡胶例如HNBR中而形成的传动带实现了在玻璃纤维帘线和母材橡胶间的优良粘合强度。因而,将根据本发明的涂布有第二涂布层涂布的玻璃纤维帘线用作有效的传动带用补强材料,并且此外即使在热和湿环境下长期运行传动带后,也可维持第二涂布层的起始粘合强度。进一步,此类传动带具有良好的尺寸稳定性,因此在耐热性和耐水性上优良。有机溶剂的实例为二甲苯。
将根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液施涂到玻璃纤维帘线并干燥,从而生产橡胶补强玻璃纤维。根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液通过将醇化合物(例如二元醇化合物)或胺化合物、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液与氯酚-甲醛缩合物(A)混合而得到。第一涂布层通过将玻璃纤维涂布用涂布液施涂至玻璃纤维帘线,然后将其干燥而形成。然后,第二涂布层通过将第二涂布液施涂到玻璃纤维帘线,并将其干燥而形成,从而提供本发明的橡胶补强玻璃纤维。该第二涂布液通过以下方式获得:将双烯丙基降冰片烯二酰亚胺(F)和氯磺化聚乙烯(C)在有机溶剂中以如此的方式分散以致具有F/C不小于0.3%且不大于10.0%的组成。借助于其间形成的涂布层,即使在热和湿环境下长期运行该传动带后,根据本发明的通过将上述橡胶补强玻璃纤维埋入HNBR中而制备的传动带也可维持玻璃纤维和HNBR间的其起始粘合强度。此外,如此制备的传动带在尺寸稳定性上优良,并兼具耐水性和耐热性。
如果由F/C表示的双烯丙基降冰片烯二酰亚胺(F)的含量小于0.3%,耐热性不如上述良好。如果F/C超过10.0%,玻璃纤维帘线和母材橡胶间的粘合强度低,因此生产的传动带在耐久性上较差。
双烯丙基降冰片烯二酰亚胺为一种热固性酰亚胺树脂。低分子量的双烯丙基降冰片烯二酰亚胺在与其它树脂的相容性上较优。此外,固化的双烯丙基降冰片烯二酰亚胺具有300℃以上的玻璃化转变点,其提供改进传动带的耐热性的效果。
固化前双烯丙基降冰片烯二酰亚胺由化学式[2]表示。化学式[2]的烷基由化学式[3]或[4]表示,并特别优选N-N≡-六亚甲基二烯丙基降冰片烯二酰亚胺(N-N≡-hexamethylenediallylnadiimide)。
双烯丙基降冰片烯二酰亚胺(F)可用于本发明的橡胶补强玻璃纤维中,并且可商购自例如Maruzen Petrochemical Co.,Ltd.,商品名BANI-M、BANI-H或BANI-X。
除上述讨论的第二涂布层之外,更具体地,其可包含:马来酰亚胺、三嗪类化合物或有机二异氰酸酯和甲基丙烯酸锌,来代替双烯丙基降冰片烯二酰亚胺(F)。
基于上面提出的理由,考虑传动带的耐热性,更具体地,然而,当传动带需要耐热性时,其特别优选在埋入橡胶前,施涂玻璃纤维涂布用涂布液以形成第二涂布层,该玻璃纤维涂布用涂布液包括其中分散氯磺化聚乙烯(C)和双烯丙基降冰片烯二酰亚胺(F)的有机溶剂。
为了赋予本发明的橡胶补强玻璃纤维以耐热性,优选使用氯磺化聚乙烯(C)作为第二涂布层的组分。如果将用亚硝基化合物例如对亚硝基苯示例的硫化剂,和无机填料例如炭黑和氧化镁加入到第二涂布液以在玻璃纤维上形成第二涂布层,并且如果第二涂布层通过使用与上述同样的方法形成,可期望进一步改进传动带的耐热性的效果,所述传动带通过将橡胶补强玻璃纤维埋入橡胶中而生产。如果硫化剂以不小于0.5%且不大于20.0%的量加入,同时无机填料以不小于10.0%且不大于70.0%的量加入,相对于包含在用于在玻璃纤维上形成第二涂布层的第二涂布液中的氯磺化聚乙烯(C)的重量,该传动带可展示进一步的耐热性。如果硫化剂的含量小于0.5%或如果无机填料的含量小于10.0%,不能发挥关于改进耐热性的此类效果。此外,不需要超过20.0%的量的硫化剂和超过70.0%的量的无机填料。
因而,当埋入耐热橡胶如HNBR中以成为传动带时,与传统橡胶补强玻璃纤维相比,根据本发明的橡胶补强玻璃纤维展示了改进的耐热性。这样,传动带获得了耐热性,因此优良的展示了耐水性和耐热性。
在本发明中讨论的传动带为用于从驱动源如引擎和马达传递驱动力以操作机械装置如引擎的带。传动带的实例为:通过啮合传动传递驱动力的齿形带;和通过摩擦传动传递驱动力的V-带。
此外,汽车传动带为用于汽车动力室的耐热传动带。
正时带为汽车传动带,其具有齿,所述齿用于将机轴的旋转传递到包括凸轮轴的引擎中的同步齿轮以驱动凸轮轴。该齿能够与滑轮的齿啮合,用该齿阀门可在特定时间在开和关的位置间移动。对于汽车传动带需要具有对引擎的热的耐热性、对在雨中运行的耐水性。此外,即使在热和湿都存在下长期运行后,汽车传动带也需要维持拉伸强度,并具有优良的尺寸稳定性。更具体地,需要其在耐热性和耐水性上良好。根据本发明,玻璃纤维涂布用涂布液、通过将玻璃纤维涂布用涂布液施涂到玻璃纤维帘线形成的橡胶补强玻璃纤维和通过将橡胶补强玻璃纤维埋入耐热橡胶中形成的传动带在耐热性和耐水性上优良,该传动带由通过将橡胶补强玻璃纤维埋入HNBR中形成的正时带来示例。
实施例
在如下将讨论的实施例1至4中,将氯酚(D)和甲醛(E)在水中缩合以制备其中产生氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀的反应溶液。然后,将醇化合物加入到反应溶液中以溶解沉淀,从而制备氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液。然后,将乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液混入氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液中,从而获得本发明的玻璃纤维涂布用涂布液。将该涂布液施涂到玻璃纤维帘线,然后干燥。其后,将第二玻璃纤维涂布用涂布液施涂到玻璃纤维帘线以在其上形成第二涂布层,从而生产橡胶补强玻璃纤维,该第二涂布液通过将氯磺化聚乙烯(C)和双烯丙基降冰片烯二酰亚胺(F)分散在有机溶剂中制备。
在实施例5至8中,除了用胺化合物代替醇化合物外,重复如在实施例1至4中所讨论的步骤。
同时,在比较例1和2中制备不符合本发明的橡胶补强玻璃纤维。然后,在各符合本发明的橡胶补强玻璃纤维上(实施例1至8)和各不符合本发明的橡胶补强玻璃纤维上(比较例1和2)进行耐热橡胶粘合强度的评价,并相互比较其结果。
此外,通过将符合本发明的橡胶补强玻璃纤维或不符合本发明的橡胶补强玻璃纤维埋入耐热橡胶中来生产传动带。为了评价耐水性,将传动带固定到滑轮上,然后长期运行,同时将水喷洒到传动带上。更具体地,在将符合本发明的橡胶补强玻璃纤维埋入其中的传动带上(实施例1至8)和在将不符合本发明的橡胶补强玻璃纤维埋入其中的传动带上(比较例1和2)进行耐水性的运行疲劳性能评价,以评价即使长期运行后,涂布层是否维持其起始粘合强度以维持拉伸强度和以提供优良的尺寸稳定性。将评价结果与其它比较。
同时,在高温下用多个滑轮长期运行传动带,从而根据耐热性评价。更具体地,在将符合本发明的橡胶补强玻璃纤维埋入其中的传动带上(实施例2、4、6和8)和在将不符合本发明的橡胶补强玻璃纤维埋入其中的传动带上(比较例1和2)进行耐热性和耐屈挠性运行疲劳性能的评价,以评价即使长期运行后,涂布层是否维持其起始粘合强度以维持拉伸强度和以提供优良的尺寸稳定性。将评价结果与其它比较。
参考以下实施例将更容易理解本发明;然而,这些实施例旨在举例说明本发明,而不是解释为限制本发明的范围。
实施例1
[制备本发明的玻璃纤维涂布用涂布液]
首先,将讨论氯酚-甲醛缩合物(A)的合成。将128重量份的氯酚(D)、80重量份的甲醛水溶液(E)(浓度:37wt%,摩尔比:E/D=1.0)和20重量份的氢氧化钠(浓度:1wt%)装入具有回流冷凝器、温度计和搅拌器的三颈分离烧瓶。其后,将这些组分用水稀释成1000重量份,然后在80℃的温度下搅拌5小时,从而获得反应溶液。聚合在反应溶液中进行以使氯酚-甲醛缩合物(A)在其中沉淀。然后,将属于二元醇化合物的2-甲氧基乙醇加入到100重量份的反应溶液中以溶解氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀,从而制备氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液。
2-甲氧基乙醇的加入量为200.0wt%,基于氯酚-甲醛缩合物(A)的重量(100wt%)。换句话说,2-甲氧基乙醇以氯酚-甲醛缩合物(A)的2倍大的重量加入。
加入氢氧化钠(浓度:1wt%)作为用于缩合氯酚(D)和甲醛(E)和用于形成氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀的催化剂,其加入量小于用于缩合反应所需的量。作为氯酚(D),使用对氯酚。
随后,通过使用在上述步骤中合成的氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液,将氨水和水加入到商购可得的乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液,从而制备根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液。
更具体地,将476重量份的购自NIPPON A&L INC.,商品名PYRATEX(乙烯基吡啶∶苯乙烯∶丁二烯=15wt%∶15wt%∶70wt%;固含量:41.0wt%)的乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液,206重量份的购自SUMITOMOSEIKA CHEMICALS CO.,LTD.,商品名No.CSM450(固含量:40.0wt%)的氯磺化聚乙烯(C)的乳液和22重量份的用作pH调节剂的氨水(固含量:25.0wt%)加入到42重量份的其中氯酚-甲醛缩合物(A)用加入2-甲氧基乙醇溶解,随后用水稀释的水溶液,从而制备1000重量份的根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液。
氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)的含量百分比分别为A/(A+B+C)=3.6%、B/(A+B+C)=67.8%和C/(A+B+C)=28.6%,基于100%的在玻璃纤维涂布用涂布液中的氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)的总重量。
包含于玻璃纤维涂布用涂布液中的乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)的重量通过将上述PYRATEX和CSM450的固含量转换成重量单位来确定。
[生产橡胶补强玻璃纤维]
然后,将氯磺化聚乙烯(C)、对二硝基苯和属于双烯丙基降冰片烯二酰亚胺的六亚甲基二烯丙基降冰片烯二酰亚胺混入炭黑中,并分散于二甲苯中,从而制备用于形成本发明橡胶补强玻璃纤维上的第二涂布层的第二涂布液。
更具体地,将100重量份购自TOSOH CORPORATION作为氯磺化聚乙烯(C)的TS-430、40重量份的对二硝基苯和0.3重量份购自Maruzen Petrochemical Co.,Ltd.作为N-N≡-六亚甲基二烯丙基降冰片烯二酰亚胺的BANI-H混入30重量份的炭黑中,然后分散于1315重量份的二甲苯中,从而制备具有第二涂布层的第二玻璃纤维涂布用涂布液。
将各自具有直径9μm的200条玻璃纤维丝的三种玻璃纤维帘线相互对准。将以上制备的玻璃纤维涂布用涂布液施涂到玻璃纤维帘线上,并在280℃的温度下干燥22秒以形成玻璃纤维帘线上的涂布层。
固体物质粘附率,即涂布层的重量百分比为19.0wt%,相对于用涂布层覆盖的玻璃纤维帘线的总重量。
然后将已涂布的玻璃纤维帘线沿一个方向进行两次每2.54cm的初捻,以提供涂布的玻璃纤维帘线的线。总共提供已涂布的玻璃纤维帘线的十三条线,并沿相反方向进行两次每2.54cm的终捻。将以上制备的第二涂布液施涂到线状的玻璃纤维帘线上,并在110℃的温度下干燥1分钟以形成第二涂布层,从而获得根据本发明的橡胶补强玻璃纤维(实施例1)。这样,生产了具有相反初捻和终捻方向(指左捻(S-twist)和右捻(Z-twist)纤维)的两种类型的橡胶补强玻璃纤维。
固体物质粘附率,即第二涂布层的重量百分比为3.5wt%,相对于用第一和第二涂布层覆盖的玻璃纤维帘线的总重量。
实施例2
除了将氯酚-甲醛缩合物(A)和乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液(购自NIPPON A&L INC.,商品名PYRATEX)(乙烯基吡啶∶苯乙烯∶丁二烯=15wt%∶15wt%∶70wt%;固含量:41.0wt%)的量分别改变为83和451重量份外,通过重复实施例1的步骤获得根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液。
更具体地,氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)的含量百分比分别为A/(A+B+C)=7.2%、B/(A+B+C)=64.2%和C/(A+B+C)=28.6%,基于100%的在玻璃纤维涂布用涂布液中的氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)的总重量。
即使涂布层在橡胶补强玻璃纤维上形成后也保持这些含量百分比。
然后,通过实施例1的步骤制备根据实施例1的第二玻璃纤维涂布用涂布液,并通过实施例1的步骤生产玻璃纤维帘线。将第二涂布液施涂到玻璃纤维帘线以形成第二涂布层,从而获得本发明的橡胶补强玻璃纤维(实施例2)。
实施例3
除了将氯酚-甲醛缩合物(A)和乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液(购自NIPPON A&L INC.,商品名PYRATEX)(乙烯基吡啶∶苯乙烯∶丁二烯=15wt%∶15wt%∶70wt%;固含量:41.0wt%)的量分别改变为124和426重量份外,通过重复实施例1的步骤获得根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液。
更具体地,氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)的含量百分比分别为A/(A+B+C)=10.8%、B/(A+B+C)=60.6%和C/(A+B+C)=28.6%,基于100%的在玻璃纤维涂布用涂布液中的氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)的总重量。
然后,通过实施例1的步骤制备根据实施例1的第二玻璃纤维涂布用涂布液,并通过实施例1的步骤生产玻璃纤维帘线。将第二涂布液施涂到玻璃纤维帘线以形成第二涂布层,从而获得本发明的橡胶补强玻璃纤维(实施例3)。
实施例4
将128重量份的氯酚(D)、80重量份的甲醛水溶液(E)(浓度:37wt%,摩尔比:E/D=1.0)和20重量份的氢氧化钠(浓度:1wt%)装入具有回流冷凝器、温度计和搅拌器的三颈分离烧瓶。其后,将这些组分用水稀释成1000重量份,然后在80℃的温度下搅拌5小时,从而获得反应溶液。聚合在反应溶液中进行以使氯酚-甲醛缩合物(A)在其中沉淀。然后,将属于二元醇化合物的丙二醇加入到100重量份的反应溶液中以溶解氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀,从而制备氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液。丙二醇的加入量为200.0wt%,基于氯酚-甲醛缩合物(A)的重量。换句话说,将丙二醇加入至为氯酚-甲醛缩合物(A)的2倍大的重量。
加入氢氧化钠(浓度:1wt%)作为用于缩合氯酚(D)和甲醛(E)和用于形成氯酚-甲醛缩合物(A)沉淀的催化剂,其加入量小于用于缩合反应所需的量。作为氯酚(D),使用对氯酚。
随后,通过使用在上述步骤中合成的氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液,将氨水和水加入到商购可得的乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液中,从而制备根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液。
除了将上述制备的氯酚-甲醛缩合物(A)和乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液(购自NIPPON A&L INC.,商品名PYRATEX)(乙烯基吡啶∶苯乙烯∶丁二烯=15wt%∶15wt%∶70wt%;固含量:41.0wt%)的量分别改变为83和451重量份外,通过重复实施例1的步骤获得根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液。
更具体地,氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)的含量百分比分别为A/(A+B+C)=7.2%、B/(A+B+C)=64.2%和C/(A+B+C)=28.6%,基于100%的在玻璃纤维涂布用涂布液中的氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)的总重量。
然后,通过实施例1的步骤制备根据实施例1的第二玻璃纤维涂布用涂布液,并通过实施例1的步骤生产玻璃纤维帘线。将第二涂布液施涂到玻璃纤维帘线以形成第二涂布层,从而获得本发明的橡胶补强玻璃纤维(实施例4)。
实施例5
[制备本发明的玻璃纤维涂布用涂布液]
首先,将讨论氯酚-甲醛缩合物(A)的合成。将128重量份的氯酚(D)、80重量份的甲醛水溶液(E)(浓度:37wt%,摩尔比:E/D=1.0)和20重量份的氢氧化钠(浓度:1wt%)装入具有回流冷凝器、温度计和搅拌器的三颈分离烧瓶。其后,将这些组分用水稀释成1000重量份,然后在80℃的温度下搅拌5小时,从而获得反应溶液。聚合在反应溶液中进行以使氯酚-甲醛缩合物(A)在其中沉淀。然后,将二甲胺加入到100重量份的反应溶液中以溶解氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀,从而制备氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液。二甲胺具有的碱度常数(Kb)为5.4×10-4。二甲胺的加入量为200.0wt%,基于100%的氯酚-甲醛缩合物(A)的重量。换句话说,将二甲胺加入至为氯酚-甲醛缩合物(A)的2倍大的重量。
加入氢氧化钠(浓度:1wt%)作为用于缩合氯酚和甲醛和用于形成氯酚-甲醛缩合物沉淀的催化剂,其加入量小于用于缩合反应所需的量。
作为氯酚(D),使用对氯酚。
随后,通过使用在上述步骤中合成的氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液,将氨水和水加入商购可得的乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液,从而制备根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液。
更具体地,将476重量份购自NIPPON A&L INC.,商品名PYRATEX(乙烯基吡啶∶苯乙烯∶丁二烯=15wt%∶15wt%∶70wt%;固含量:41.0wt%)的乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液;206重量份购自SUMITOMO SEIKA CHEMICALS CO.,LTD.,商品名No.CSM450(固含量:40.0wt%)的氯磺化聚乙烯(C)的乳液;和22重量份用作pH调节剂的氨水(浓度:25.0wt%)加入到42重量份的水溶液中,在所述水溶液中氯酚-甲醛缩合物(A)用加入2-甲氧基乙醇溶解,然后用水稀释,从而制备1000重量份根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液。
氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)的含量百分比分别为A/(A+B+C)=3.6%、B/(A+B+C)=67.8%和C/(A+B+C)=28.6%,基于100%的在玻璃纤维涂布用涂布液中的氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)的总重量。
包含于玻璃纤维涂布用涂布液中的乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)的重量通过将上述PYRATEX和CSM450的固含量转换成重量单位来确定。
[生产橡胶补强玻璃纤维]
重复实施例1的步骤以生产橡胶补强玻璃纤维。
固体物质粘附率,即第二涂布层的重量百分比为3.5wt%,相对于用第一和第二涂布层覆盖的玻璃纤维帘线的总重量。
实施例6
除了将氯酚-甲醛缩合物(A)的量,和乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液(购自NIPPON A&L INC.,商品名PYRATEX)(乙烯基吡啶∶苯乙烯∶丁二烯=15wt%∶15wt%∶70wt%;固含量:41.0wt%)的量分别改变为83和451重量份外,通过重复实施例5的步骤获得根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液。
更具体地,氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)的含量百分比分别为A/(A+B+C)=7.2%、B/(A+B+C)=64.2%和C/(A+B+C)=28.6%,基于100%的在玻璃纤维涂布用涂布液中的氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)的总重量。
然后,通过实施例5的步骤制备根据实施例5的第二玻璃纤维涂布用涂布液,并通过实施例5的步骤生产玻璃纤维帘线。将第二涂布液施涂到玻璃纤维帘线以形成第二涂布层,从而获得本发明的橡胶补强玻璃纤维(实施例6)。
实施例7
除了将氯酚-甲醛缩合物(A)的量,和乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液(购自NIPPON A&L INC.,商品名PYRATEX)(乙烯基吡啶∶苯乙烯∶丁二烯=15wt%∶15wt%∶70wt%;固含量:41.0wt%)的量分别改变为124和426重量份外,通过重复实施例5的步骤获得根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液。
更具体地,氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)的含量百分比分别为A/(A+B+C)=10.8%、B/(A+B+C)=60.6%和C/(A+B+C)=28.6%,基于100%的在玻璃纤维涂布用涂布液中的氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)的总重量。
然后,通过实施例5的步骤制备根据实施例5的第二玻璃纤维涂布用涂布液,并通过实施例5的步骤生产玻璃纤维帘线。将第二涂布液施涂到玻璃纤维帘线以形成第二涂布层,从而获得本发明的橡胶补强玻璃纤维(实施例7)。
实施例8
将128重量份的氯酚(D)、80重量份的甲醛(E)水溶液(浓度:37wt%,摩尔比:E/D=1.0)和20重量份的氢氧化钠(浓度:1wt%)装入具有回流冷凝器、温度计和搅拌器的三颈分离烧瓶。其后,将这些组分用水稀释成1000重量份,然后在80℃的温度下搅拌5小时,从而获得反应溶液。聚合在反应溶液中进行以使氯酚-甲醛缩合物(A)在其中沉淀。然后,将二乙醇胺加入到100重量份的反应溶液中以溶解氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀,从而制备氯酚-甲醛缩合物(A)的水溶液。二乙醇胺具有的碱度常数(Kb)为1.0×10-4.5。二乙醇胺的加入量为200.0wt%,基于100%的氯酚-甲醛缩合物(A)的重量。换句话说,将二乙醇胺加入至为氯酚-甲醛缩合物(A)的2倍大的重量。
加入氢氧化钠(浓度:1wt%)作为用于缩合氯酚和甲醛和用于形成氯酚-甲醛缩合物沉淀的催化剂,其加入量小于用于缩合反应所需的量。作为氯酚(D),使用对氯酚。
除了将氯酚-甲醛缩合物(A)形成的沉淀用加入二乙醇胺来溶解外,重复实施例5的步骤,从而制备氯酚-甲醛缩合物(A)的溶液。
除了将氯酚-甲醛缩合物(A)的量,和乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液(购自NIPPON A&L INC.,商品名PYRATEX)(乙烯基吡啶∶苯乙烯∶丁二烯=15wt%∶15wt%∶70wt%;固含量:41.0wt%)的量分别改变为83和451重量份外,通过重复实施例5的步骤获得根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液。
更具体地,氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)的含量百分比分别为A/(A+B+C)=7.2%、B/(A+B+C)=64.2%和C/(A+B+C)=28.6%,基于100%的在玻璃纤维涂布用涂布液中的氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)的总重量。
然后,通过实施例5的步骤制备根据实施例5的第二玻璃纤维涂布用涂布液。将第二涂布液由实施例1的步骤施涂到玻璃纤维帘线以形成第二涂布层,从而获得本发明的橡胶补强玻璃纤维。
比较例1
制备橡胶补强玻璃纤维涂布用涂布液以包括传统的间苯二酚-甲醛缩合物、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)。
通过实施例1的步骤制备玻璃纤维涂布用涂布液,以及除了将氯酚-甲醛缩合物(A)用239重量份间苯二酚-甲醛缩合物(通过使间苯二酚和甲醛以1.0∶1.0的摩尔比反应获得和具有8.7wt%的固含量)代替和将乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液(购自NIPPON A&L INC.,商品名PYRATEX)(乙烯基吡啶∶苯乙烯∶丁二烯=15wt%∶15wt%∶70wt%;固含量:41.0wt%)的量改变为451重量份外,通过实施例1的步骤制备传统的玻璃纤维涂布用涂布液。更具体地,间苯二酚-甲醛缩合物、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物和氯磺化聚乙烯的含量百分比分别为7.2%、64.2%和28.6%,基于100%的在玻璃纤维涂布用涂布液中的间苯二酚-甲醛缩合物、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物和氯磺化聚乙烯的总重量。
然后,根据实施例1的第二玻璃纤维涂布用涂布液通过实施例1的步骤制备,并由实施例1的步骤施涂到玻璃纤维帘线以形成第二涂布层,从而获得橡胶补强玻璃纤维。
比较例2
除了氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀用氢氧化钠溶解外,通过使用与实施例1相同的涂布液形成第一涂布层。然后,制备与实施例1相同的第二涂布液,并通过实施例1的步骤在玻璃纤维帘线上形成第二涂布层,从而生产橡胶补强玻璃纤维。
比较例3
除了氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀用氨溶解外,以与实施例1相同的方法制备玻璃纤维涂布用涂布液。然而,由于氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀,其不能够施涂。
[粘合强度评价]
在讨论粘合强度评价之前,将讨论用于评价的耐热橡胶。
在粘合强度评价测试中,使用由交联HNBR形成的并由100重量份作为母材橡胶的HNBR(购自Zeon Corporation,商品名2020)、40重量份炭黑、5重量份水锌矿、0.5重量份硬脂酸、0.4重量份硫磺、2.5重量份硫化促进剂和1.5重量份抗氧化剂制备的耐热橡胶(下文中称之为耐热橡胶A),或由交联HNBR形成的并由100重量份作为母材橡胶的HNBR(购自Zeon Corporation,商品名2010)、40重量份炭黑、5重量份水锌矿、0.5重量份硬脂酸、5重量份1,3-二(叔丁基过氧基异丙基)苯和1.5重量份抗氧化剂制备的耐热橡胶(下文中称之为耐热橡胶B)。
制备由耐热橡胶A形成和由耐热橡胶B形成的橡胶片,以使它们中任一都具有3mm厚度和25mm宽度。将20片橡胶补强玻璃纤维帘线(实施例1-8和比较例1和2)放置在各橡胶片上并用布覆盖,随后在耐热橡胶A的情况下在150℃的温度下用196N/cm2,在耐热橡胶B的情况下在170℃的温度下用196N/cm2除了它们的边缘外挤压橡胶片。将该橡胶片这样进行硫化成型30分钟,从而获得测试样品或用于粘合强度评价的橡胶片。各测试样品的粘合强度通过独立地夹住测试样品和橡胶补强玻璃纤维的边缘,将橡胶补强玻璃纤维从橡胶片上以50mm/min的剥离速度剥离,和确定将橡胶补强玻璃纤维从橡胶片上剥离的最大抵抗力来评价。此处,更高的剥离强度意味着更好的粘合强度。
[粘合强度评价的结果]
粘合强度评价的结果示于表1中
表1
在表1中,玻璃纤维和橡胶间不存在界面分离的测试样品的断裂状况被称为“橡胶断裂”,在玻璃纤维和橡胶间存在至少部分界面分离的测试样品的断裂状况被称为“界面断裂”。橡胶断裂意味着比界面断裂更高的粘合强度。
如表1所示,测量所有根据本发明的实施例1至8的橡胶补强玻璃纤维和不根据本发明的比较例1和2的橡胶补强玻璃纤维的剥离强度,显示对耐热橡胶A和B任一的良好粘附特性和良好粘合强度。
关于断裂状况,如表1所示,所有实施例1至8和比较例1和2的橡胶补强玻璃纤维在耐热橡胶A和耐热橡胶B任一的情况下显示橡胶断裂,具有优良的粘合强度。
[耐水性评价]
具有19mm宽度和876mm长度的传动带通过使用在各实施例1、2、4、5、6和8以及比较例1和2中生产的橡胶补强玻璃纤维作为补强材料和耐热橡胶B作为母材橡胶来生产,然后在其上进行耐水运行疲劳测试以评价耐水性。传动带的耐水性按照拉伸强度保持率来评价,即,在潮湿条件下在齿轮即滑轮上运行传动带一定时间后测量的耐水运行疲劳。
图1为通过将橡胶补强玻璃纤维埋入耐热橡胶中生产的传动带的透视截面图。
传动带1具有多个用于与滑轮啮合的3.2mm高的突起1A、除了突起1A的高度外的2.0mm厚度的基部1B。将具有相反初捻和终捻方向的6个左捻纤维和6个右捻纤维的12个橡胶补强玻璃纤维2交替埋入如图1截面所示的基部1B中。
图2为用于传动带的耐水运行疲劳测试仪的示意性视图。
以将各实施例的传动带1设置到如图2所示的具有驱动马达和发电机(在图中未显示)的耐水运行疲劳测试仪中的方式测试耐水性。
传动带1通过由驱动马达旋转和驱动的驱动滑轮3的驱动力运行,同时旋转从动滑轮4和5。从动滑轮5连接到发电机(未示出)以产生1kw的功率的方式驱动发电机。在耐水运行疲劳测试期间旋转惰轮6以将500N的负载施加到传动带1,从而在张力下保持传动带1。从动滑轮4和5具有60mm的直径和20个齿(T),而驱动滑轮3具有120mm的直径和40个齿(T)。在耐水运行疲劳测试中驱动滑轮3每分钟的旋转速率为3000rpm,且从动滑轮4和5每分钟的旋转速率为6000rpm。旋转方向在图中通过平行于传动带1的箭头指出。
如图2所示,在室温下,通过使驱动滑轮3以3000rpm旋转使传动带1与从动滑轮4和5以及惰轮6一起运行,并在驱动滑轮3和从动滑轮4间的位置每小时将6000ml的水7均匀地滴落到传动带1上。在耐水运行疲劳测试中,将传动带1如上所述运行36小时。在耐水运行疲劳测试前和后测量传动带1的拉伸强度,以通过应用以下数学表达式1来确定测试前和后的传动带1的拉伸强度保持率。然后,比较和评价设置有实施例1、2、4、5、6和8以及比较例1和2的橡胶补强玻璃纤维2的传动带1的耐水性。
[拉伸强度测量]
对于拉伸强度测量,从单一传动带上切下257mm长度的三个测试样品。各测试样品用夹子以145mm的夹子-夹子距离在其边缘固定,并以50mm/min拉伸,从而测量带断裂的最大抵抗力。在各带上测量抵抗力三次。将测量的抵抗力值的平均数确定为传动带的拉伸强度。测试前传动带的拉伸强度通过在各以相同方式生产的10条带上测量拉伸强度三次并将测量的拉伸强度值的平均数设定为起始值来确定。
拉伸强度保持率从数学表达式1确定。
[数学表达式1]
拉伸强度保持率(%)=测试后拉伸强度÷测试前拉伸强度×100
耐水运行疲劳测试后的各传动带的拉伸强度保持率示于表2中。
表2
实施例1 | 实施例2 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例8 | 比较例1 | 比较例2 | |
拉伸强度保持率(%) | 70 | 68 | 65 | 67 | 62 | 68 | 47 | 运行过程中断裂 |
从耐水运行疲劳测试的结果可证实:设置有本发明的橡胶补强玻璃纤维2的传动带1与比较例1和2的橡胶补强玻璃纤维2相比,具有优良的耐水性,本发明的橡胶补强玻璃纤维2包括:通过将其施涂后干燥根据本发明的玻璃纤维涂布用涂布液形式的涂布层,所述玻璃纤维涂布用涂布液包含氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C);和包含氯磺化聚乙烯(C)、对二硝基苯和属于双烯丙基降冰片烯二酰亚胺的六亚甲基二烯丙基降冰片烯二酰亚胺的第二涂布层。
[耐热性评价]
具有19mm宽度和876mm长度的传动带以与耐水性评价中相同的方式,通过使用各实施例2、4、6和8以及比较例1和2中生产的橡胶补强玻璃纤维2作为补强材料和耐热橡胶B作为母材橡胶来生产,然后进行耐热和耐屈挠运行疲劳测试以评价传动带的耐热性。传动带的耐热性以拉伸强度保持率,即在高温下在多个齿轮即滑轮上运行传动带一定时间同时弯曲传动带后测量的耐热和耐屈挠运行疲劳性能来评价,。
图3为用于传动带的耐热和耐屈挠运行疲劳测试仪的示意性视图。
耐热性通过将传动带1设置在如图3所示的耐热和耐屈挠运行疲劳测试仪中来测试,该测试仪包括驱动马达(在图中未示出)。传动带1通过由驱动马达旋转和驱动的驱动滑轮8的驱动力来运行,同时旋转三个从动滑轮9、9′和9″。在耐热和耐屈挠运行疲劳测试期间旋转惰轮10,以将500N的负载施加到传动带1,从而在张力下保持传动带1。驱动滑轮8具有120mm的直径和40个齿(T),而从动滑轮9、9′和9″具有60mm的直径和20个齿(T)。在耐热和耐屈挠运行疲劳测试中驱动滑轮8每分钟的旋转速率为3000rpm,在耐热和耐屈挠运行疲劳测试中从动滑轮9、9′和9″每分钟的旋转速率为6000rpm。旋转方向在图中通过平行于传动带1的箭头指出。
如在图3中所示,传动带1在130℃的温度下通过以3000rpm旋转驱动滑轮8来运行,同时用从动滑轮9、9′和9″以及惰轮10来弯曲带1。在耐热和耐屈挠运行疲劳测试中,将传动带1如上所述运行500小时,传动带1的拉伸强度在耐热和耐屈挠运行疲劳测试前和后测量,以根据数学表达式1确定测试前和后的传动带1的拉伸强度保持率。比较和评价耐热和耐屈挠运行疲劳性能,即设置有实施例2、4、6和8以及比较例1和2的橡胶补强玻璃纤维2的传动带1的耐热性。
耐热和耐屈挠运行疲劳测试后的各传动带的拉伸强度保持率示于表3中。
表3
实施例2 | 实施例4 | 实施例6 | 实施例8 | 比较例1 | 比较例2 | |
拉伸强度保持率(%) | 96 | 93 | 96 | 95 | 90 | 运行过程中断裂 |
从耐热和耐屈挠运行疲劳测试的结果可证实:设置有本发明的橡胶补强玻璃纤维2的传动带1与比较例1和2的橡胶补强玻璃纤维2相比,具有优良的耐热性。
实施例1至8的橡胶补强玻璃纤维2具有良好的对HNBR材料的粘附。此外,设置有实施例1至8的橡胶补强玻璃纤维2的传动带具有良好的耐水性和耐热性,因此优选其用作在汽车传动带如长期在高温和高湿存在下使用的正时带中的补强材料。
Claims (16)
1.一种玻璃纤维帘线涂布用涂布液,其包括:
通过在水中缩合氯酚(D)和甲醛(E)得到的氯酚-甲醛缩合物(A);
乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液;和
氯磺化聚乙烯(C)的乳液。
2.根据权利要求1所述的玻璃纤维帘线涂布用涂布液,其进一步包括醇化合物,其中将该醇化合物、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液混入通过在水中缩合氯酚(D)和甲醛(E)得到的氯酚-甲醛缩合物(A)中。
3.根据权利要求2所述的玻璃纤维帘线涂布用涂布液,其中将醇化合物以不小于50重量%和不大于500重量%的量加入,基于100%的氯酚-甲醛缩合物(A)的重量。
4.根据权利要求2或3所述的玻璃纤维帘线涂布用涂布液,其中该醇化合物为选自由正丙醇、异丙醇、丙二醇、2-甲氧基乙醇、2-甲氧基甲基乙氧基丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、乙二醇、二甘醇和1,2-二乙氧基乙烷组成的组中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的玻璃纤维帘线涂布用涂布液,其进一步包括胺化合物,其中将该胺化合物、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液混入通过在水中缩合氯酚(D)和甲醛(E)得到的氯酚-甲醛缩合物(A)中。
6.根据权利要求5所述的玻璃纤维帘线涂布用涂布液,其中该胺化合物具有不小于5×10-5和不大于1×10-3的碱度常数(Kb)。
7.根据权利要求5或6所述的玻璃纤维帘线涂布用涂布液,其中将该胺化合物以不小于50重量%和不大于500重量%的量加入,基于100%的氯酚-甲醛缩合物(A)的重量。
8.根据权利要求5至7任一项所述的玻璃纤维帘线涂布用涂布液,其中该胺化合物为选自由甲胺、乙胺、叔丁胺、二甲胺、二乙胺、三乙胺、三正丁胺、甲醇胺、二甲醇胺、单乙醇胺和二乙醇胺组成的组中的至少一种。
9.根据权利要求1至8任一项所述的玻璃纤维帘线涂布用涂布液,其中该氯酚-甲醛缩合物(A)具有E/D=0.5以上和3.0以下的甲醛(E)与氯酚(D)的摩尔比。
10.根据权利要求1至9任一项所述的玻璃纤维帘线涂布用涂布液,其中该氯酚-甲醛缩合物(A)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)和氯磺化聚乙烯(C)分别为A/(A+B+C)=1.0wt%以上且15.0wt%以下、B/(A+B+C)=45.0wt%以上且82.0wt%以下以及C/(A+B+C)=3.0wt%以上且40.0wt%以下。
11.根据权利要求1至10任一项所述的玻璃纤维帘线涂布用涂布液,其中将该乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)用苯乙烯-丁二烯共聚物(G)以G/B=5.0wt%以上且80.0wt%以下的范围代替。
12.一种根据权利要求1所述的玻璃纤维帘线涂布用涂布液的生产方法,其包括以下步骤:
用加入醇化合物来溶解氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀,该氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀通过在水中缩合氯酚(D)和甲醛(E)形成;然后
将乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液混入其中。
13.一种根据权利要求1所述的玻璃纤维帘线涂布用涂布液的生产方法,其包括以下步骤:
用加入胺化合物来溶解氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀,该氯酚-甲醛缩合物(A)的沉淀通过在水中缩合氯酚(D)和甲醛(E)形成;然后
将乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物(B)的乳液和氯磺化聚乙烯(C)的乳液混入其中。
14.一种橡胶补强玻璃纤维,其包括:
将根据权利要求1至11任一项所述的玻璃纤维帘线涂布用涂布液施涂至其然后干燥的玻璃纤维;
通过施涂玻璃纤维涂布用第二涂布液而在玻璃纤维上形成的第二涂布层,该第二涂布液通过将F/C=0.3wt%以上且10.0wt%以下的氯磺化聚乙烯(C)和双烯丙基降冰片烯二酰亚胺(F)分散于有机溶剂中来生产。
15.一种传动带,其包括:
耐热橡胶;和
根据权利要求14所述的橡胶补强玻璃纤维,其埋入耐热橡胶中。
16.根据权利要求15所述的传动带,其中该耐热橡胶包括氢化丁腈橡胶。
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