CN111902479A - 交联橡胶组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种交联橡胶组合物，所述交联橡胶组合物含有橡胶成分和分散于所述橡胶成分中的长丝纤度为2.5dtex以上的对位芳族聚酰胺短纤维。

Description

交联橡胶组合物
技术领域
本发明涉及一种交联橡胶组合物。
背景技术
在各种橡胶产品中，使用含有对位芳族聚酰胺短纤维的交联橡胶组合物。例如，专利文献1中公开了使用含有对位芳族聚酰胺短纤维的橡胶组合物的传动带。专利文献2中公开了使用含有对位芳族聚酰胺短纤维的橡胶组合物的轮胎。专利文献3中公开了使用含有对位芳族聚酰胺短纤维的橡胶组合物的软管。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-108564号公报
专利文献2:日本特开2013-18893号公报
专利文献3:日本特开2005-200545号公报
发明内容
本发明为一种交联橡胶组合物，所述交联橡胶组合物含有橡胶成分和分散于前述橡胶成分中的长丝纤度为2.5dtex以上的对位芳族聚酰胺短纤维。
具体实施方式
下面，对实施方式详细地进行说明。
实施方式的交联橡胶组合物含有橡胶成分和长丝纤度为2.5dtex以上的对位芳族聚酰胺短纤维。需要说明的是，以下将“长丝纤度为2.5dtex以上的对位芳族聚酰胺短纤维”称为“粗径芳族聚酰胺短纤维”。
通过使交联橡胶组合物含有对位芳族聚酰胺短纤维，可以预测拉伸的储能纵向弹性模量的提高，但除此之外，还要求压缩的储能纵向弹性模量的提高。针对于此，根据实施方式的交联橡胶组合物，通过含有长丝纤度为2.5dtex以上的对位芳族聚酰胺短纤维，可以获得较高的压缩的储能纵向弹性模量。据推测其原因为：与现有的长丝纤度为1.7dtex的对位芳族聚酰胺短纤维相比，长丝纤度高的粗径芳族聚酰胺短纤维能抑制橡胶成分内的原纤维化，有效地呈现出其纤维性能。
在此，作为橡胶成分，可举出例如：乙烯-α-烯烃弹性体、氯丁橡胶(CR)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)、氢化丙烯腈橡胶(H-NBR)、天然橡胶(NR)、异戊橡胶(IR)、丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、丁腈橡胶(NBR)、丁基橡胶(IIR)等。橡胶成分优选包含这些橡胶成分中的一种或两种以上，作为传动带用，优选包含乙烯-α-烯烃弹性体、氯丁橡胶(CR)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)、氢化丙烯腈橡胶(H-NBR)，更优选包含乙烯-α-烯烃弹性体。
作为乙烯-α-烯烃弹性体，可举出例如：乙烯丙烯二烯单体(以下称为“EPDM”。)、乙烯丙烯共聚物(EPM)、乙烯丁烯共聚物(EBM)、乙烯辛烯共聚物(EOM)等。乙烯-α-烯烃弹性体优选包含这些弹性体中的一种或两种以上，从通用性的观点考虑，更优选包含EPDM。
构成粗径芳族聚酰胺短纤维的对位芳族聚酰胺短纤维可以包含聚对亚苯基对苯二甲酰胺短纤维(PPTA短纤维)，也可以包含共聚对亚苯基-3,4’-氧基二亚苯基对苯二甲酰胺短纤维，还可以包含这两者。从获得高的压缩的储能纵向弹性模量的观点考虑，优选构成粗径芳族聚酰胺短纤维的对位芳族聚酰胺短纤维至少包含聚对亚苯基对苯二甲酰胺短纤维(PPTA短纤维)。
粗径芳族聚酰胺短纤维分散于橡胶成分中。从获得高的压缩的储能纵向弹性模量的观点考虑，粗径芳族聚酰胺短纤维可以沿一方向取向。从获得高的压缩的储能纵向弹性模量的观点考虑，相对于橡胶成分100质量份，实施方式的交联橡胶组合物中的粗径芳族聚酰胺短纤维的含量(C1)优选为1质量份以上且为18质量份以下，更优选为3质量份以上且为15质量份以下，进一步优选为5质量份以上且为12质量份以下。
粗径芳族聚酰胺短纤维的长丝纤度(D1)为2.5dtex以上，从获得高的压缩的储能纵向弹性模量的观点考虑，优选为2.7dtex以上，更优选为3.0dtex以上，进一步优选为3.3dtex以上，另外，优选为5.0dtex以下。从获得高的压缩的储能纵向弹性模量的观点考虑，粗径芳族聚酰胺短纤维的纤维长度(L1)优选为0.5mm以上且为10mm以下，更优选为1mm以上且为5mm以下，进一步优选为2mm以上且为4mm以下。
从改良表面的耐摩擦磨损性的观点考虑，实施方式的交联橡胶组合物还可以进一步含有分散于橡胶成分中的粗径芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维。作为粗径芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维，可举出例如：尼龙短纤维、维尼纶短纤维、聚酯短纤维、棉等纤维素短纤维、间位芳族聚酰胺短纤维、长丝纤度小于2.5dtex的对位芳族聚酰胺短纤维等。粗径芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维优选包含这些短纤维中的一种或两种以上，从改良表面的耐摩擦磨损性的观点考虑，优选包含对位芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维，更优选包含尼龙短纤维。
从改良表面的耐摩擦磨损性的观点考虑，相对于橡胶成分100质量份，实施方式的交联橡胶组合物中的粗径芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维的含量(C2)优选为5质量份以上且为30质量份以下，更优选为10质量份以上且为20质量份以下。从改良表面的耐摩擦磨损性的观点考虑，优选实施方式的交联橡胶组合物中的粗径芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维的含量(C2)比粗径芳族聚酰胺短纤维的含量(C1)多。从改良表面的耐摩擦磨损性的观点考虑，粗径芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维的含量(C2)相对于粗径芳族聚酰胺短纤维的含量(C1)的比(C2/C1)优选为1.1以上且为2.5以下，更优选为1.5以上且为2.0以下。
从改良表面的耐摩擦磨损性的观点考虑，粗径芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维的长丝纤度(D2)优选为3.0dtex以上且为10dtex以下，更优选为5.0dtex以上且为8.0dtex以下。从改良表面的耐摩擦磨损性的观点考虑，优选粗径芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维的长丝纤度(D2)比粗径芳族聚酰胺短纤维的长丝纤度(D1)大。从改良表面的耐摩擦磨损性的观点考虑，粗径芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维的长丝纤度(D2)相对于粗径芳族聚酰胺短纤维的长丝纤度(D1)的比(D2/D1)优选为1.1以上且为3.5以下，更优选为2.0以上且为3.0以下。
从改良表面的耐摩擦磨损性的观点考虑，粗径芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维的纤维长度(L2)优选为0.5mm以上且为10mm以下，更优选为1mm以上且为5mm以下，进一步优选为2mm以上且为4mm以下。从改良表面的耐摩擦磨损性的观点考虑，粗径芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维的纤维长度(L2)相对于粗径芳族聚酰胺短纤维的纤维长度(L1)的比(L2/L1)优选为0.50以上且为1.5以下，更优选为0.80以上且为1.2以下。从改良表面的耐摩擦磨损性的观点考虑，优选粗径芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维的纤维长度(L2)与粗径芳族聚酰胺短纤维的纤维长度(L1)相同。
实施方式的交联橡胶组合物的橡胶成分进行交联。该橡胶成分可以以有机过氧化物为交联剂而进行交联，另外，也可以以硫为交联剂而进行交联，进而，还可以以有机过氧化物和硫两者为交联剂而进行交联，从获得高的压缩的储能纵向弹性模量的观点考虑，优选至少以有机过氧化物为交联剂而进行交联。
作为交联剂的有机过氧化物，可举出例如：过氧化二异丙苯、1,3-双(叔丁基过氧异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷等。有机过氧化物优选含有这些过氧化物中的一种或两种以上，从获得高的压缩的储能纵向弹性模量的观点考虑，优选含有过氧化二异丙苯。从获得高的压缩的储能纵向弹性模量的观点考虑，相对于橡胶成分100质量份，交联前的未交联橡胶组合物中的有机过氧化物的配合量优选为1质量份以上且为7质量份以下，更优选为2质量份以上且为5质量份以下。
对于实施方式的交联橡胶组合物，从获得高的压缩的储能纵向弹性模量的观点考虑，橡胶成分也可以通过借助共交联剂而进行交联。作为共交联剂，可举出例如：N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、液态聚丁二烯等。共交联剂优选使用这些交联剂中的一种或两种以上，从获得高的压缩的储能纵向弹性模量的观点考虑，更优选使用N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺。从获得高的压缩的储能纵向弹性模量的观点考虑，相对于橡胶成分100质量份，交联前的未交联橡胶组合物中的共交联剂的配合量优选为0.5质量份以上且为7质量份以下，更优选为2质量份以上且为5质量份以下。
除此之外，实施方式的交联橡胶组合物根据需要还可以含有碳黑或二氧化硅等增强材料、功能性填充材料、软化剂、硫化促进剂、硫化促进助剂、加工助剂、抗老化剂等橡胶配合物。
实施方式的交联橡胶组合物可以如下获得：使用橡胶混炼机将橡胶成分与包含粗径芳族聚酰胺短纤维及交联剂的橡胶配合物进行混炼，从而制备未交联橡胶组合物，通过与橡胶产品相应的加工方法对其进行加热和加压，使橡胶成分进行交联，从而得到交联橡胶组合物。作为橡胶混炼机，可举出例如：密闭式的捏合机或班伯里搅拌机、开放式的开放辊。
实施方式的交联橡胶组合物的纹理方向(grain direction)的100℃下的压缩的储能纵向弹性模量优选为65.0MPa以上，更优选为70.0MPa以上。该压缩的储能纵向弹性模量(E’)可基于JISK6265：2001来测定。
实施方式的交联橡胶组合物的纹理方向的100℃下的拉伸的储能纵向弹性模量优选为255MPa以上，更优选为265MPa以上。该拉伸的储能纵向弹性模量(E’)可基于JISK6394：2007来测定。
实施方式的交联橡胶组合物的纹理方向的100℃下的压缩的储能纵向弹性模量(E’)相对于纹理方向的100℃下的拉伸的储能纵向弹性模量(E’)之比优选为0.260以上，更优选为0.270以上。
实施方式的交联橡胶组合物可以应用于例如传动带、轮胎、软管等橡胶产品，尤其适合应用于在使用时会受到剧烈的压缩变形的传动带。
实施例
(交联橡胶组合物)
制备以下的实施例1～2和比较例的交联橡胶组合物。各个交联橡胶组合物的构成示于表1中。
＜实施例1＞
使橡胶成分为EPDM(JSR T7241，JSR公司制造)，相对于该橡胶成分100质量份，添加：为增强材料的FEF碳黑(Seast SO，Tokai Carbon Co.,Ltd.制造)45质量份、为功能性填充材料的粉状超高分子量聚乙烯树脂(HI-ZEX MILLION240S，三井化学公司制造)10质量份、为软化剂的油(SUNPAR 2280，JAPAN SUN OIL公司制造)10质量份、为硫化促进助剂的氧化锌(氧化锌三种，堺化学工业公司制造)5质量份、为加工助剂的硬脂酸(Lunac，花王公司制造)1质量份、共交联剂(VULNOC PM，大内新兴化学公司制造)4质量份、为交联剂的有机过氧化物(PEROXYMON F40(纯度40质量％)，日油公司制造)7质量份(有效成分：2.8质量份)、以及尼龙短纤维(Reona 66，旭化成公司制造、长丝纤度：6.7dtex、纤维长度：3mm)18质量份、和长丝纤度为2.5dtex的粗径PPTA短纤维(Kevlar，Dupont Toray Co.,Ltd.制造、纤维长度：3mm)10质量份后进行混炼，从而制备未交联橡胶组合物，对其进行加热和加压，制作压缩试验及拉伸试验用的交联橡胶组合物，将其设为实施例1。
＜实施例2＞
作为粗径PPTA短纤维，使用长丝纤度为3.3dtex的PPTA短纤维(Kevlar，DupontToray Co.,Ltd.制造、纤维长度：3mm)，除此以外，与实施例1同样地制作压缩试验及拉伸试验用的交联橡胶组合物，将其设为实施例2。
＜比较例＞
使用长丝纤度为1.7dtex的PPTA短纤维(Kevlar，Dupont Toray Co.,Ltd.制造、纤维长度：3mm)代替粗径芳族聚酰胺短纤维，除此以外，与实施例同样地制作压缩试验及拉伸试验用的交联橡胶组合物，将其设为比较例。
[表1]
Figure BDA0002694206130000071
(试验方法)
针对实施例1～2及比较例的各个交联橡胶组合物，制成轴方向与纹理方向一致的圆柱状的试验片，基于JISK6265：2001，使用挠度仪(FT-1200，上岛制作所公司制造)，在试验温度100℃、试验静载荷250N、试验动载荷250N、及试验频率10Hz的条件下，测定纹理方向的100℃下的压缩的储能纵向弹性模量(E’)。另外，制作长度方向与纹理方向一致的长条状的试验片，基于JISK6394：2007，使用动态粘弹性试验机，在试验温度100℃、试验动态应变0.1％、及试验频率10Hz的条件下，测定纹理方向的100℃下的拉伸的储能纵向弹性模量(E’)。然后，计算纹理方向的100℃下的压缩的储能纵向弹性模量(E’)相对于纹理方向的100℃下的拉伸的储能纵向弹性模量(E’)之比。
(试验结果)
试验结果如表1所示。根据该表1可知，使用粗径PPTA短纤维的实施例1及2，与比较例进行对比，纹理方向的100℃下的压缩的储能纵向弹性模量(E’)及拉伸的储能纵向弹性模量(E’)均较高，而且，纹理方向的100℃下的压缩的储能纵向弹性模量(E’)相对于纹理方向的100℃下的拉伸的储能纵向弹性模量(E’)之比也高。
产业上的可利用性
本发明对于交联橡胶组合物的技术领域有用。

Claims (14)

1.一种交联橡胶组合物，其特征在于，含有：
橡胶成分、和
分散于所述橡胶成分中的长丝纤度为2.5dtex以上的对位芳族聚酰胺短纤维。
2.根据权利要求1所述的交联橡胶组合物，其中，
相对于所述橡胶成分100质量份，所述对位芳族聚酰胺短纤维的含量为1质量份以上且为18质量份以下。
3.根据权利要求1或2所述的交联橡胶组合物，其中，
所述对位芳族聚酰胺短纤维的纤维长度为0.5mm以上且为10mm以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的交联橡胶组合物，其中，还含有分散于所述橡胶成分中的所述对位芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维。
5.根据权利要求4所述的交联橡胶组合物，其中，
所述对位芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维的含量比所述对位芳族聚酰胺短纤维的含量多。
6.根据权利要求5所述的交联橡胶组合物，其中，
所述对位芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维的含量相对于所述对位芳族聚酰胺短纤维的含量之比为1.1以上且为2.5以下。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的交联橡胶组合物，其中，
所述对位芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维的长丝纤度大于所述对位芳族聚酰胺短纤维的长丝纤度。
8.根据权利要求7所述的交联橡胶组合物，其中，
所述对位芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维的长丝纤度相对于所述对位芳族聚酰胺短纤维的长丝纤度之比为1.1以上且为3.5以下。
9.根据权利要求4～8中任一项所述的交联橡胶组合物，其中，
所述对位芳族聚酰胺短纤维以外的短纤维的纤维长度相对于所述对位芳族聚酰胺短纤维的纤维长度之比为0.5以上且为1.5以下。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的交联橡胶组合物，其中，
所述橡胶成分包含乙烯-α-烯烃弹性体。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的交联橡胶组合物，其中，
所述橡胶成分以有机过氧化物为交联剂而进行交联。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的交联橡胶组合物，其中，
所述橡胶成分还通过借助共交联剂而进行交联。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的交联橡胶组合物，其中，
所述对位芳族聚酰胺短纤维包含聚对亚苯基对苯二甲酰胺短纤维。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的交联橡胶组合物，其中，
纹理方向的100℃下的压缩的储能纵向弹性模量相对于拉伸的储能纵向弹性模量之比为0.260以上。
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