專利名稱：芳族聚酰胺簾線處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來作為彈性體產(chǎn)品中抗張增強(qiáng)的簾布處理，更具體地說，涉及用于此類用途的芳族聚酰胺簾線的處理。
背景技術(shù)：
簾布早就用來作為使各種彈性體產(chǎn)品例如動力傳動帶、輸送帶、軟管、輪胎等增強(qiáng)的抗張增強(qiáng)材料。為了起到增強(qiáng)作用，典型地將該簾布灌封于特定彈性體材料中。而且，因該增強(qiáng)彈性體的特定終端用途而異，往往該簾布在灌封于該彈性體中之前進(jìn)行處理，以期提高眾多所希望性能中任何一種，例如，簾布彈性體粘合、簾布長線降解的抑制、和可撓曲性。
對要用于彈性體產(chǎn)品(即橡膠產(chǎn)品)增強(qiáng)的芳族聚酰胺簾布的處理，已經(jīng)提出了各種處理方案。具體地說，一種處理方案是用一種間苯二酚福爾馬林-橡膠膠乳粘合劑(“RFL”)液體處理該簾布。雖然用RFL溶液處理的簾布的彎曲性能良好，但在制造和傳動帶運(yùn)行期間有被利刃擦破的傾向。此外，水分?jǐn)z取由于該簾布的不完全浸漬而可能成為一個問題，因為該水載體的蒸發(fā)會導(dǎo)致簾布的空穴和未處理區(qū)域。水分?jǐn)z取有導(dǎo)致某些類型纖維例如芳族聚酰胺的尺寸不穩(wěn)定的潛力。另一種思路是用異氰酸酯溶液或水性環(huán)氧溶液預(yù)處理該簾布，然后用RFL液體處理該預(yù)處理的簾布。雖然這種方法論傾向于改善簾布的耐擦破性，但它導(dǎo)致耐彎曲疲勞性能的所不希望降低。環(huán)氧溶液和異氰酸酯溶液也可能導(dǎo)致處理后所不希望的水分?jǐn)z取。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過采用100％反應(yīng)性的成分材料的選擇性組合，解決了以上所述的局限性的缺點。本發(fā)明的處理組合物和方法導(dǎo)致改善的簾布穿透和處理均勻性，包括更少處理空穴。該組合物和方法也導(dǎo)致處理的芳族聚酰胺簾布有改善的尺寸穩(wěn)定性、水分阻滯、耐擦破性、和可切割性。這是通過提供一種包括雙酚A系和/或雙酚F系液體環(huán)氧樹脂、反應(yīng)性稀釋劑、和固化劑的處理組合物和方法。該組合物和方法也可以包括彈性體改性環(huán)氧官能加合物和/或彈性體改性環(huán)氧樹脂加合物。
具體實施例方式本文中使用的“phr”這一術(shù)語系指每百重量份樹脂的重量份額。以上phr定義中使用的“樹脂”這一術(shù)語系指液體環(huán)氧樹脂和當(dāng)使用時反應(yīng)性稀釋劑，彈性體改性環(huán)氧官能加合物，和彈性體改性環(huán)氧樹脂加合物。此外，本文中使用的“芳族聚酰胺纖維簾布”和“芳族聚酰胺簾布”這些術(shù)語系指其中至少一種纖維或線是芳族聚酰胺(即高度芳香族的聚酰胺)的簾布。
本發(fā)明的處理組合物可以包括一種雙酚A系和/或雙酚F系液體環(huán)氧樹脂、一種反應(yīng)性稀釋劑、和一種固化劑。當(dāng)希望時，該處理組合物也可以包括一種彈性體改性環(huán)氧官能加合物和/或一種彈性體改性環(huán)氧樹脂加合物。
該液體環(huán)氧樹脂可以是一種或多種雙酚A系液體環(huán)氧樹脂、一種或多種雙酚F系液體環(huán)氧樹脂、或其組合。雙酚A/表氯醇衍生的環(huán)氧樹脂的實例包括得克薩斯州休斯敦Resolution PerformanceProducts LLC的EPONTMResin 828，和密歇根州米德蘭Dow ChemicalCompany的D.E.R.331.雙酚F/表氯醇衍生的環(huán)氧樹脂的實例是Resolution Performance Products LLC的EPONTMResin 863.當(dāng)希望時，該一種或多種液體環(huán)氧樹脂可以以約40-約90phr、有利地約60-約80phr的數(shù)量存在。
用于形成該簾布處理組合物的固化劑成分可以包括一種或多種聚酰胺、多胺、和/或酰胺基胺。這樣的聚酰胺的實例包括賓賓夕法尼亞州阿倫敦Air Products and Chemicals公司的Ancamide910和Resolution Performance Products LLC的EPI-CURETMCuring Agent3140。適用多胺的實例是Resolution Performance Products LLC的EPI-CURETMCuring Agent 3164。這樣的酰胺基胺的實例包括全都來自Resolution Performance Products LLC的EPI-CURETMCuringAgent 3010、3055和3061，和Air Products and Chemicals公司的AncamideTM2447。當(dāng)希望時，該一種或多種固化劑可以以用胺H當(dāng)量(AHEW)/環(huán)氧當(dāng)量(EEW)法確定的化學(xué)計算量的約0.6-約1.5倍、有利地該化學(xué)計算量的約0.7-約1倍的數(shù)量存在。該AHEW/EEW法的描述見(1)Air Products文件，題為Calculating Stoichiometry Ratiosfor Epoxy Curing Agents and Resins，進(jìn)一步說明見“Air Productsand Chemicals，Inc.，2003(23202)”；和(2)1999年1月出版的、題為Dow Liquid Epoxy Resins的Dow Chemical文件(Form No.296-00224-0199 WC+M)第7頁。這兩份文件均列為本專利文書的參考文獻(xiàn)。
在包括反應(yīng)性稀釋劑的本發(fā)明實施方案中，該反應(yīng)性稀釋劑可以是一種或多種縮水甘油醚、一種或多種縮水甘油酯、或其組合。此類醚的實例包括丁基·縮水甘油醚、甲苯基·縮水甘油醚、2-乙基己基·縮水甘油醚、脂肪族多醇的多縮水甘油醚、和蓖麻油的多縮水甘油醚?？s水甘油酯的實例是合成飽和-羧酸的縮水甘油酯。具體縮水甘油醚的實例包括Resolution Performance Products LLC的HELOXYTMModifier 8和Modifier 116，以及Air Products and Chemicals公司的Epodil746和748。具體縮水甘油酯的實例是Resolution PerformanceProducts LLC的CARDURATMResin E-10P。當(dāng)希望時，該一種或多種環(huán)氧性稀釋劑可以以約0-約40phr、有利地約10-約30phr的數(shù)量存在。
當(dāng)希望時，已經(jīng)與一種或多種反應(yīng)性稀釋劑組合的一種或多種液體環(huán)氧樹脂的一種或多種組合物可以用來要么代替要么加到一種或多種單獨的液體環(huán)氧樹脂和反應(yīng)性稀釋劑上。此類稀釋劑改性液體環(huán)氧樹脂的實例包括Resolution Performance Products LLC的EPONTMResin 8132(一種用烷基·縮水甘油醚稀釋的雙酚A系環(huán)氧樹脂)，Dow Chemical公司的D.E.R.324(一種C12-C14脂肪族鏈縮水甘油醚改性雙酚A系液體環(huán)氧樹脂)、和Dow Chemical公司的D.E.R.353(一種C12-C14脂肪族鏈縮水甘油醚改性雙酚A/F系環(huán)氧樹脂)。
當(dāng)希望時，一種或多種彈性體改性環(huán)氧官能加合物和/或彈性體改性環(huán)氧樹脂加合物也可以用來形成該簾布處理組合物。彈性體改性環(huán)氧官能加合物的實例包括新戊醇的二縮水甘油醚和有羧基末端的丁二烯丙烯腈彈性體的反應(yīng)產(chǎn)物(例如Resolution PerformanceProducts LLC的EPONTMResin 58034)，雙酚A的二縮水甘油醚和有羧基末端的丁二烯-丙烯腈彈性體的反應(yīng)產(chǎn)物(例如ResolutionPerformance Products LLC的EPONTMResin 58006)、和有羧基末端的丁二烯-丙烯腈彈性體的反應(yīng)產(chǎn)物(例如俄亥俄州克利夫蘭Noveon公司的CTBN-1300X8和CTBN-1300X13)、和有胺末端的丁二烯-丙烯腈彈性體的反應(yīng)產(chǎn)物(例如Noveon公司的ATBN-1300X16和ATBN-1300X42)。彈性體改性環(huán)氧樹脂加合物的實例是雙酚F系環(huán)氧樹脂和有羧基末端的丁二烯-丙烯腈彈性體的加合物(例如ResolutionPerformance Products LLC的EPONTMResin 58003)。當(dāng)希望時，該一種或多種加合物可以以約0-約30phr、有利地約10-約25phr的數(shù)量存在。
該處理組合物可以使用任何一種適用方法和設(shè)備制造。例如，該處理組合物的各成分可以在一種適當(dāng)規(guī)模的鋼槽、桶、或轉(zhuǎn)鼓中在室溫下混合。此外，各成分材料可以以任何順序添加。例如，當(dāng)使用液體環(huán)氧樹脂、反應(yīng)性稀釋劑、彈性體改性加合物、和固化劑時，可以將該樹脂和稀釋劑混合在一起，隨后添加和混合該加合物，隨后添加和混合該固化劑。
有利地，該芳族聚酰胺簾布在用特定處理組合物處理之前加熱。任何適用的加熱方法和裝置例如干燥室或烘箱均可使用。該簾布可以在約110-約120℃的溫度加熱約12-約24小時的時間。
然后，加熱的簾布可以使用任何適用方法和設(shè)備、用該組合物處理。例如，該簾布可以使用慣常大規(guī)模浸漬單元組件或慣常拉擠成型組件處理。然后，當(dāng)需要時，可以使用任何慣常技術(shù)從該簾布上除去任何過量處理組合物。例如，可以將過量組合物從處理的簾布上拭去?；蛘?，可以將處理的簾布(線)從一個小孔中拉過，并根據(jù)簾線尺寸和所希望的環(huán)氧保留水平有利地確定該小孔尺寸。然后，可以將該簾線在適用烘箱或干燥室中在約100-約150℃的溫度干燥約10-約30分鐘的時間。
然后，任何適用的一種或多種產(chǎn)品，可以使用該處理的芳族聚酰胺簾布(線)按照每一種這樣的產(chǎn)品的特定制造技術(shù)，如業(yè)內(nèi)一般技術(shù)人員已知的那些，進(jìn)行制造?？梢园ㄔ撎幚淼姆甲寰埘０泛煵?線)的橡膠系產(chǎn)品的實例是動力傳動帶成分、動力傳動帶、輪胎成分、輪胎、軟管成分、軟管、輸送帶成分、輸送帶、和橡膠容器。
實施例 像以下所述那樣處理和試驗各根Kerlar芳族聚酰胺簾線。
對照樣品(表I和II中字母“A”指定的)是通過用表I中樣品A表頭下所列成分和數(shù)量處理各根Kevlar簾線制備的。該處理包括如下兩個主要步驟。在第一處理步驟，各根Kevlar簾線用表I中所指出的含有約5wt％聚酰胺和約1wt％環(huán)氧的水性分散液處理。在第二處理步驟，各根用聚酰胺/環(huán)氧處理的簾線進(jìn)一步用RFL液體處理。
其它試樣(表I和II中字母“B”-“H”指定的)是通過用表I中B-H表頭下標(biāo)識的處理組合物之一處理備根Kevlar簾線制備的。這些處理組合物中每一種都是在一個200ml實驗室燒杯中在室溫下稱量、合并、和混合各特定組分制備的。在與特定處理組合物接觸之前，相應(yīng)的各根芳族聚酰胺簾線在約107℃的溫度加熱約24小時。在后，將加熱的各根芳族聚酰胺簾線用手浸入特定處理組合物中、經(jīng)由有2mm直徑的橡膠小孔拉過、以清潔紙巾用手擦拭除去過量組合物。然后，將處理的各根簾線在干燥烘箱中在約150℃加熱約8分鐘，從而使該處理組合物固化。
然后，將從8種(A-H)不同處理中每一種得到的少數(shù)處理簾線每一種都部分地包埋于其各自加氫丁腈橡膠(“HNBR”)塊中。隨后每個橡膠塊在約170℃硫化約20分鐘，準(zhǔn)備進(jìn)行表II中標(biāo)識的粘合、相互作用、和撓曲性試驗。
參照表II，粘合試驗是用一種H塊方法、實質(zhì)上像ASTM D4776-98中所述那樣進(jìn)行的。環(huán)氧/HNBR相互作用試驗是通過用肉眼檢查從該H塊拔出時的處理簾線進(jìn)行的。試驗結(jié)果代表該簾線表面上橡膠覆蓋的肉眼觀察。數(shù)字1代表該簾線表面上約0％橡膠覆蓋、2代表約50％橡膠覆蓋、3代表大于約90％橡膠覆蓋。處理簾線撓曲性是用目視觀察法測定的。具體地說，每種處理簾線都圍繞一個直徑約1英寸的圓筒形夾具彎曲，并目視觀察該簾線上處理組合物的龜裂(如果有的話)數(shù)量。對于這種特定試驗來說，數(shù)字1表明樣品未顯示可見龜裂而且是高度可撓曲的，2代表有一定可見龜裂而且有適度可撓曲性，3代表高水平龜裂和相對不可撓曲性或剛度。
表II中進(jìn)行和列出的所有其它試驗(最大負(fù)荷、斷裂強(qiáng)度、規(guī)定伸長率負(fù)荷(“LASE”)、斷裂點能量、韌性、和模量)實質(zhì)上是按照ASTM D 2256-97進(jìn)行的。
參照表II，按照本發(fā)明處理的各根Kevlar芳族聚酰胺簾線(導(dǎo)致樣品B-H處理簾線)產(chǎn)生了與受到對照處理(導(dǎo)致樣品A處理簾線)的各根Kevlar簾線總體上可比的結(jié)果。
表I

1Denecol EX313購自Nagase Chemicals Ltd.
2Genton 310購自General Plastics Corporation3D.E.R.324購自The Dow Chemical Company4D.ER.353購自The Dow Chemical Company5EPONTMResin 828購自Resolution Performance Products LLC6HELOXYTMModifier 116購自Resolution Performance Products LLC7HELOXYTMModifier 8購自Resolution Performance Products LLC8EPONTMResin No.58034購自Resolution Performance Products LLC9HycarATBN 1300X16購自Noveon，Inc.
10EPI-CURETMCuring Agent No.3061購自Resolution Performance Products LLC11EPI-CURETMCuring Agent No.3164購自Resolution Performance Products LLC12Ancamkde910購自Air Products and Chemicals，Inc.
表II
雖然本發(fā)明已通過實施方案的描述，且雖然已經(jīng)頗為詳細(xì)地描述了這些說明性實施方案，但本發(fā)明者們的意圖并非限制或以任何方式使所附權(quán)利要求書的范圍局限于這樣的細(xì)節(jié)。對于業(yè)內(nèi)技術(shù)人員來說，另外的優(yōu)點和修飾會是顯而易見的。因此，就其更廣泛的方面而言，本發(fā)明并不局限于所顯示和描述的具體細(xì)節(jié)、代表性裝置和方法、以及說明性實例。因此，只要不背離本發(fā)明者總體發(fā)明概念的精神和范圍，就可以離開這樣的細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.芳族聚酰胺纖維簾線的處理方法，其特征在于下列步驟使該芳族聚酰胺纖維簾線與一種從下列的組合得到的組合物接觸一種液體環(huán)氧樹脂，選自下列組成的一組雙酚A系液體環(huán)氧樹脂，雙酚F系液體環(huán)氧樹脂，及其組合；一種反應(yīng)性稀釋劑；和一種固化劑，從而形成一種處理的芳族聚酰胺纖維簾線，該處理的芳族聚酰胺纖維簾線包括該組合物的至少一部分。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于該液體環(huán)氧樹脂是以約40-約90phr的數(shù)量存在的。
3.權(quán)利要求1的方法，其特征在于該液體環(huán)氧樹脂是以約60-約80phr的數(shù)量存在的。
4.權(quán)利要求1的方法，其特征在于該反應(yīng)性稀釋劑是以約10-約30phr的數(shù)量存在的。
5.權(quán)利要求1的方法，其特征在于該反應(yīng)性稀釋劑選自下列組成的一組縮水甘油醚，縮水甘油酯，及其組合。
6.權(quán)利要求1的方法，其特征在于該固化劑是以用胺H當(dāng)量(AHEW)/環(huán)氧當(dāng)量(EEW)法確定的化學(xué)計算量的約0.6-約1.5倍的數(shù)量存在的，且其中該固化劑選自下列組成的一組聚酰胺，多胺，酰胺基胺，及其組合。
7.權(quán)利要求1的方法，其特征在于該組合物進(jìn)一步包括一種選自彈性體改性環(huán)氧官能加合物、彈性體改性環(huán)氧樹脂加合物、及其組合組成的一組的成分，且其中該彈性體改性環(huán)氧官能加合物選自下列組成的一組新戊醇的二縮水甘油醚與有羧基末端的丁二烯-丙烯腈彈性體的反應(yīng)產(chǎn)物、雙酚A的二縮水甘油醚與有羧末端的丁二烯-丙烯腈彈性體的反應(yīng)產(chǎn)物、有羧基末端的丁二烯-丙烯腈彈性體、有胺末端的丁二烯-丙烯腈彈性體、及其組合；且彈性體改性環(huán)氧樹脂加合物是雙酚F系環(huán)氧樹脂與有羧基末端的丁二烯-丙烯腈彈性體的加合物。
8.權(quán)利要求1的方法，其特征在于使該組合物部分固化。
9.權(quán)利要求1的方法，其特征在于在該接觸步驟之前加熱該芳族聚酰胺纖維簾線。
10.一種橡膠產(chǎn)品，包含以按照權(quán)利要求1的方法處理為特征的芳族聚酰胺纖維簾線。
全文摘要
一種用于芳族聚酰胺簾線處理的組合物和方法包括一種雙酚A系和/或雙酚F系液體環(huán)氧樹脂、一種反應(yīng)性稀釋劑、和一種固化劑。該組合物和方法也可以包括一種彈性體改性環(huán)氧官能加合物和/或彈性體改性環(huán)氧樹脂加合物。
文檔編號B29K77/00GK1796076SQ200510137589
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者R·J·迪馬西奧二世, R·C·希斯萊爾 申請人:固特異輪胎和橡膠公司