CN106496709A

CN106496709A - 高模量橡胶组合物及高负荷同步带

Info

Publication number: CN106496709A
Application number: CN201611193518.7A
Authority: CN
Inventors: 刘建波; 章志成; 其他发明人请求不公开姓名
Original assignee: Shanghai Bao Bao Transmission Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Bao Bao Transmission Technology Co Ltd
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2017-03-15

Abstract

本发明公开了一种高模量橡胶组合物，及高负荷同步带。本发明延长胶料的焦烧时间，降低胶料的门尼黏度，使得胶料能够更好地混炼均匀，并能够流畅地进行压延加工以及成型，增加硫化时胶料流动性，更易于充齿，使所得到的同步带整体均匀性更好，不易出现局部应力聚集现象，提高了同步带带齿的抗剪切强度和带的抗跳齿能力，从而有效提高同步带负载能力和延长了同步带的使用寿命。

Description

高模量橡胶组合物及高负荷同步带

技术领域

本发明涉及带传动设备技术领域，尤其是一种高模量橡胶组合物及高负荷同步带。

背景技术

同步带传动是在链传动的基础上综合了带传动和齿轮传动的优点而发展起来的一种传动方式，兼具了带传动、齿轮传动和链传动三者传动的优点。同步带传动的突出优点是：带与带轮严格同步，无相对滑动，保证了准确传动比；反向间隙小；预紧力小，轴和轴承上所受载荷小；带的单位长度质量小，允许的线速度较高；传动效率高；有良好的减震能力，传动平稳，噪音小；结构紧凑，耐磨性好，无需维护与润滑等。由于同步带传动具有上述诸多优点，其应用领域不断扩大，如在摩托车、自行车上替代链条传动。

但是摩托车、自行车等这些传动经常需要变速和爬坡传动，有时在极低速下高负载传动，这样带体受到极高的拉力和带齿受到高的抗剪切力。传统的同步带，如按中国国家标准GB/T 13487-2002 《一般传动用同步带》所示的同步带性能，无法满足这种传动要求。

为了满足高负荷同步带性能要求，中国专利公开号为CN98108279提出一种传动带用高模量弹性体组合物，该组合物适合在高负荷同步带带体中使用。该组合物由氢化丁腈橡胶（HNBR）、丙烯酸锌改性氢化丁腈橡胶、热固性酚醛树脂及过氧化物交联剂等组成，其10%拉伸模量达到5.2～7.25Mpa。为了满足这种高负荷同步带性能要求，中国专利公开号为CN 105579740A也提出一种齿胶JIS-A硬度达到80-89度的橡胶组合物，该组合物的橡胶主体成分为氢化丁腈橡胶，适应于摩托车皮带驱动。但是氢化丁腈橡胶是一种非常昂贵的橡胶材料，主要用于汽车正时传动等高耐热场合。从经济性角度来说，并不适合用于只要求常温或使用环境温度不高场合使用，如摩托车、自行车等传动用同步带等。一般使用综合性能优异的氯丁橡胶（CR）即能满足这种传动要求。但是氯丁橡胶要达到这么高的拉伸模量，需要填充大量的补强填料如补强炭黑等，这样会使氯丁橡胶胶料工艺性能恶化，如胶料焦烧时间短，生热大和门尼粘度高等缺点，无法进行正常加工。另外，即使这种填充大量的补强炭黑提高拉伸模量，其与抗拉体线绳和齿布粘合性能、疲劳性能、压缩永久变形以及弹性等性能也会变差，无法制得使用寿命高的同步带。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种高模量橡胶组合物，组分搭配合理，均匀性好。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种高模量橡胶组合物，由下述重量份组分构成：

氯丁橡胶 100 氧化镁 2-8

硬脂酸 0.5-2 防老剂 1-4

补强剂 10-50 软化剂 0-10

热固性酚醛树脂 5-40 热固性酚醛树脂交联剂 0.5-6

双马来酸酐缩亚胺 2-15 氧化锌 3-10

促进剂 0-2。

进一步地，各组分的重量份为：

氯丁橡胶 100 氧化镁 2-8

硬脂酸 0.5-2 防老剂 1-4

补强剂 20-50 软化剂 0-10

热固性酚醛树脂 10-30 热固性酚醛树脂交联剂 1-3.5

双马来酸酐缩亚胺 2-10 氧化锌 3-10

促进剂 0-2。

进一步地，氯丁橡胶为硫调型氯丁橡胶、非硫调型氯丁橡胶的一种或二种。

进一步地，氯丁橡胶中包含不超过20wt%的天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、氯化聚乙烯橡胶中的至少一种。

进一步地，热固性酚醛树脂为二阶酚醛树脂、槚树油、腰果油改性二阶酚醛树脂、妥尔油改性二阶酚醛树脂和胶乳改性酚醛树脂的至少一种。

进一步地，热固性酚醛树脂交联剂为六次甲基四胺、N.N.N'.N'.N'一五甲氧甲基-N'-羟甲基三聚氰胺中至少一种。

进一步地，双马来酸酐缩亚胺为N,N'-间苯撑双马来酰亚胺、2,2′-双[4-(4-马来酰亚胺基苯氧基)苯基]丙烷、二苯甲烷双马来酰亚胺中的至少一种。

进一步地，补强剂是炭黑、白炭黑、改性碳酸钙、改性陶土、改性硅酸盐中的至少一种。

上述的高模量橡胶组合物，可根据需要还可以加入均匀剂、分散剂、石蜡、粘合剂，短纤维等。

一种高负荷同步带，由带背、带齿、抗拉体和齿布构成，带背固定在带齿的外侧面上，齿布固定在带齿内侧的齿槽底面上，抗拉体埋设在带齿中；所述带背和所述带齿均由下述重量份组分构成：

氯丁橡胶 100 氧化镁 2-8

硬脂酸 0.5-2 防老剂 1-4

补强剂 10-50 软化剂 0-10

热固性酚醛树脂 5-40 热固性酚醛树脂交联剂 0.5-6

双马来酸酐缩亚胺 2-15 氧化锌 3-10

促进剂 0-2。

进一步地，抗拉体由玻璃纤维、芳纶、碳纤维、玄武岩纤维或钢丝的一种或二种经捻线复合成均匀的线绳。

进一步地，齿布为一个方向具有伸缩性的弹性伸缩布，由尼龙纤维、聚氨酯纤维、PTFE纤维、芳纶纤维和聚酯纤维中至少一种组成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：热固性酚醛树脂在加工过程中具有良好的塑性，有利于填料的分散，它与六亚甲基四胺等亚甲基给予体配合使用，能与橡胶分子形成互穿网络结构（IPN），提高硫化胶的硬度、拉伸模量、撕裂强度、韧性及耐疲劳性能。延长胶料的焦烧时间，降低胶料的门尼黏度，使得胶料能够更好地混炼均匀，并能够流畅地进行压延加工以及成型，增加硫化时胶料流动性，更易于充齿，使所得到的同步带整体均匀性更好，不易出现局部应力聚集现象，提高了同步带带齿的抗剪切强度和带的抗跳齿能力，从而有效提高同步带负载能力和延长了同步带的使用寿命。

双马来酸酐缩亚胺能改善胶料的焦烧性能，提高胶料的交联度，提高硫化胶的弹性模量、耐热性，并能提高胶料与抗拉体和齿布纤维的粘合强度，从而提高胶料加工安全性。

本发明的高负荷同步带其带体胶料具有门尼粘度低，焦烧时间长，易加工等优点，10%拉伸模量达4.5～8.0Mpa，邵氏硬度A85～95，带齿抗剪切强度提高50～100%，抗跳齿能力提高50～150%。

附图说明

图1为本发明高负荷同步带的结构示意图；

图示说明：1同步带、2带齿、3齿布、4带背、5抗拉体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1所示，一种高负荷同步带，由带背4、带齿2、抗拉体5和齿布3构成，带背4固定在带齿2的外侧面上，齿布3固定在带齿3内侧的齿槽底面上，抗拉体5埋设在带齿2中；所述带背4和所述带齿2均由下述重量份组分构成：

氯丁橡胶 100 氧化镁 2-8

硬脂酸 0.5-2 防老剂 1-4

补强剂 10-50 软化剂 0-10

热固性酚醛树脂 5-40 热固性酚醛树脂交联剂 0.5-6

双马来酸酐缩亚胺 2-15 氧化锌 3-10

促进剂 0-2。

其中，抗拉体5为高模量纤维，这些纤维有玻璃纤维、芳纶、碳纤维、玄武岩纤维或钢丝的一种或二种纤维的复合，经捻线复合成均匀的线绳，线绳经必要的粘合表面活化，再经RFL乳液处理。

齿布3为一种弹性伸缩布，该弹性伸缩布的一个方向具有伸缩性，该弹性伸缩布由尼龙纤维、聚氨酯纤维、PTFE纤维、芳纶纤维和聚酯纤维至少一种纤维组成。该弹性伸缩布经必要的粘合处理，如经异氰酸酯或/和RFL乳液处理，再涂覆一层胶浆。

本高负荷同步带用常规的橡胶同步带制造工艺实现。

实施例1

一种高负荷同步带1，其中带齿2和带背4的胶料组合物均为：

氯丁橡胶CR121 100份；

氧化镁 4份；

硬脂酸 0.5份；

防老剂ODA 2份；

炭黑N550 35份；

芳烃油 5份；

SL-2101酚醛补强树脂 30份；

交联剂HMT 3份；

N,N'-间苯撑双马来酰亚胺(PDM) 2份；

氧化锌 5

促进剂 TMTD 2

实施例2

一种高负荷同步带1，其中带齿2和带背4的胶料组合物均为：

氯丁橡胶CR121 100份；

氧化镁 4份；

硬脂酸 0.5份；

防老剂ODA 2份；

炭黑N550 35份；

芳烃油 5份；

SL-2101酚醛补强树脂 20份；

交联剂HMT 2份；

N,N'-间苯撑双马来酰亚胺(PDM) 4份；

氧化锌 5

促进剂 TMTD 2

实施例3

一种高负荷同步带1，其中带齿2和带背4的胶料组合物均为：

氯丁橡胶CR121 100份；

氧化镁 4份；

硬脂酸 0.5份；

防老剂ODA 2份；

炭黑N550 35份；

芳烃油 5份；

SL-2101酚醛补强树脂 15份；

交联剂HMT 1.5份；

N,N'-间苯撑双马来酰亚胺(PDM) 7份；

氧化锌 5

促进剂 TMTD 2

实施例4

一种高负荷同步带1，其中带齿2和带背4的胶料组合物均为：

氯丁橡胶CR121 100份；

氧化镁 4份；

硬脂酸 0.5份；

防老剂ODA 2份；

炭黑N550 20份；

芳烃油 5份；

SL-2101酚醛补强树脂 10份；

交联剂HMT 1.0份；

N,N'-间苯撑双马来酰亚胺(PDM) 10份；

氧化锌 5

促进剂 TMTD 2

实施例5

一种高负荷同步带1，其中带齿2和带背4的胶料组合物均为：

氯丁橡胶CR121 90份；

顺丁橡胶 BR9000 10份

氧化镁 4份；

硬脂酸 0.5份；

防老剂ODA 2份；

炭黑N550 20份；

白炭黑 15份

芳烃油 5份；

SL-2101酚醛补强树脂 10份；

交联剂HMT 1.0份；

2,2′-双[4-(4-马来酰亚胺基苯氧基)苯基]丙烷（BMP-BMI） 4份；

氧化锌 5

促进剂 TMTD 2

芳纶短纤维 5

上述实施例1～实施例5中胶料组合物通过密炼机混炼，然后通过压延机压成胶片备用。

高负荷同步带1经成型、硫化、脱模、磨背、切割、检验等步骤得到，其中，齿布3为H305-2尼龙伸缩布，先经间苯二份-甲醛-丁吡胶乳（RFL）溶液处理，再经氯丁胶浆涂覆；抗拉体5为1670D/1×3芳纶线绳，先经环氧树脂溶液预活化，再经间苯二份-甲醛-丁吡胶乳（RFL）溶液处理。

上述实施例1～实施例5中胶料组合物及对比例1～对比例2的成分列于表1，并采用如下胶料试验方法：

1、门尼粘度：按GB/T 1232.1-2000 《未硫化橡胶用圆盘剪切粘度计进行测定第1部分门尼粘度的测定》；

2、门尼焦烧：按GB/T 1233-2008 《未硫化橡胶初期硫化特性的测定用圆盘剪切黏度计进行测定》；

3、硬度：GB/T 531-1999 《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》；

4、10%拉伸模量（10%定伸强度）：GB/T 528-2009 《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》。

上述实施例1～实施例5的高负荷同步带1试验方法：

1、带体硬度：按GB/T 10716-2012 《同步带传动汽车同步带物理性能试验方法》；

2、抗齿剪切强度：按GB/T 10716-2012 《同步带传动汽车同步带物理性能试验方法》；

3、带的跳齿扭矩测试方法：将同步带套在大小相同的齿数为25两个同步带轮上。一个带轮固定，另一个可用一扭矩扳手用大约每分钟一圈的速度转动，读出跳齿或断齿的扭矩值。

按上述测试方法结果列于表2；

表1

表中材料：

1）氯丁橡胶121由山纳合成橡胶有限责任公司产品；

2）热固性酚醛树脂1为妥尔油改性的热固性苯酚-甲醛树脂，型号：SL-2101酚醛补强树脂，华奇(中国)化工有限公司产品

3）热固性酚醛树脂2为腰果油改性的热塑性苯酚-甲醛树脂，型号：SL-2201酚醛补强树脂，华奇(中国)化工有限公司产品

4）双马来酰亚胺1为N,N'-间苯撑双马来酰亚胺(PDM)，濮阳蔚林化工股份有限公司产品

5）双马来酰亚胺1为2,2′-双[4-(4-马来酰亚胺基苯氧基)苯基]丙烷（BMP-BMI），濮阳蔚林化工股份有限公司产品。

其他材料为市售产品

表2

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种高模量橡胶组合物，其特征在于：由下述重量份组分构成：

氯丁橡胶 100 氧化镁 2-8

硬脂酸 0.5-2 防老剂 1-4

补强剂 10-50 软化剂 0-10

热固性酚醛树脂 5-40 热固性酚醛树脂交联剂 0.5-6

双马来酸酐缩亚胺 2-15 氧化锌 3-10

促进剂 0-2。

2.如权利要求1所述高模量橡胶组合物，其特征在于：各组分的重量份为：

氯丁橡胶 100 氧化镁 2-8

硬脂酸 0.5-2 防老剂 1-4

补强剂 20-50 软化剂 0-10

热固性酚醛树脂 10-30 热固性酚醛树脂交联剂 1-3.5

双马来酸酐缩亚胺 2-10 氧化锌 3-10

促进剂 0-2。

3.如权利要求1所述高模量橡胶组合物，其特征在于：氯丁橡胶为硫调型氯丁橡胶、非硫调型氯丁橡胶的一种或二种。

4.如权利要求1所述高模量橡胶组合物，其特征在于：氯丁橡胶中包含不超过20wt%的天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、氯化聚乙烯橡胶中的至少一种。

5.如权利要求1所述高模量橡胶组合物，其特征在于：热固性酚醛树脂为二阶酚醛树脂、槚树油、腰果油改性二阶酚醛树脂、妥尔油改性二阶酚醛树脂和胶乳改性酚醛树脂的至少一种。

6.如权利要求1所述高模量橡胶组合物，其特征在于：热固性酚醛树脂交联剂为六次甲基四胺、N.N.N'.N'.N'一五甲氧甲基-N'-羟甲基三聚氰胺中至少一种。

7.如权利要求1所述高模量橡胶组合物，其特征在于：双马来酸酐缩亚胺为N,N'-间苯撑双马来酰亚胺、2,2′-双[4-(4-马来酰亚胺基苯氧基)苯基]丙烷、二苯甲烷双马来酰亚胺中的至少一种。

8.如权利要求1所述高模量橡胶组合物，其特征在于：补强剂是炭黑、白炭黑、改性碳酸钙、改性陶土、改性硅酸盐中的至少一种。

9.一种高负荷同步带，其特征在于：由带背、带齿、抗拉体和齿布构成，带背固定在带齿的外侧面上，齿布固定在带齿内侧的齿槽底面上，抗拉体埋设在带齿中；所述带背和所述带齿均由下述重量份组分构成：

氯丁橡胶 100 氧化镁 2-8

硬脂酸 0.5-2 防老剂 1-4

补强剂 10-50 软化剂 0-10

热固性酚醛树脂 5-40 热固性酚醛树脂交联剂 0.5-6

双马来酸酐缩亚胺 2-15 氧化锌 3-10

促进剂 0-2。

10.如权利要求9所述高负荷同步带，其特征在于：抗拉体由玻璃纤维、芳纶、碳纤维、玄武岩纤维或钢丝的一种或二种经捻线复合成均匀的线绳。

11.如权利要求9所述高负荷同步带，其特征在于：齿布为一个方向具有伸缩性的弹性伸缩布，由尼龙纤维、聚氨酯纤维、PTFE纤维、芳纶纤维和聚酯纤维中至少一种组成。