PL209855B1 - Kompozycja z elastomeru etylenowo-propylenowego o zwiększonej adhezji do włókien poliamidowych i poliestrowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja z elastomeru etylenowo-propylenowego o zwiększonej adhezji do włókien poliamidowych i poliestrowych.

Niepolarne elastomery etylenowo-propylenowe, mimo swoich wielorakich zalet, charakteryzują się słabą adhezją do polarnych włókien poliamidowych i poliestrowych, i uzyskanie wytrzymałego i trwałego połączenia takiego elastomeru z tekstylnym materiałem wzmacniającym z włókien poliamidowych i poliestrowych jest istotnym problemem, wynikającym w głównej mierze z różnej budowy chemicznej polimerów włóknotwórczych i elastomerów oraz odmiennej sztywności i odkształcalności elastomerów i materiałów tekstylnych w polu siłowym.

W celu zwiększania adhezji nasyconych (EPM) i nienasyconych (EPDM) elastomerów etylenowo-propylenowych do włókien poliamidowych i poliestrowych, tekstylne materiały wzmacniające z tych włókien, przed ich połączeniem z elastomerem lub z mieszanką kauczukową, poddaje się proadhezyjnej impregnacji za pomocą kąpieli zawierającej wodną dyspersję żywicy rezorcynowo-formaldehydowej i lateks odpowiednio dobranego kauczuku (kąpiele RFL), opisanej między innymi, w czasopiśmie Rubber Chemistry and Technology 1985, 58, 561 lub za pomocą kąpieli zawierającej dodatkowo lateks uwodornionego kauczuku butadienowego, wodny roztwór lub wodną dyspersję maleinowanego, ciekłego kauczuku butadienowego, poddanego dodatkowo estryfikacji, opisanej w zgłoszeniach patentowych WO 2001068784 A1 i US 2002144779 A1.

Niedogodnością tej metody jest wieloetapowość oraz długi czas trwania procesu, a ponadto toksyczność rezorcyny i formaldehydu - składników kąpieli RFL.

Znane są mieszanki kauczukowe elastomerów etylenowo-propylenowych (EPM) i etylenowo-propylenowo-dienowych (EPDM) o zwiększonej adhezji do włókien poliamidowych i poliestrowych, zawierające promotor adhezji w postaci, między innymi, akrylanów lub metakrylanów cynku lub magnezu. Mieszanki te są znane z czasopism Rubber World 1998, 219(2), 18; Rubber and Plastic News 2000, 29(19), 14; Gummi, Fasem, Kunststoffe 2002, 55, 42-47.

Synteza akrylanów i metakrylanów cynku lub magnezu stosowanych jako promotory adhezji jest kłopotliwa, a kwasy akrylowy i metakrylowy stosowane do ich syntezy cechuje nieprzyjemny zapach i draż nią ce dział anie.

Z polskiego opisu patentowego nr 199300 jest znana mieszanka kauczukowa elastomeru etylenowo-propylenowego o zwiększonej adhezji do włókien poliamidowych i poliestrowych, zawierająca promotor adhezji w postaci monoallilomaleamidu wprowadzanego wraz z substancją nieorganiczną zdolną do reakcji z grupą karboksylową monoallilomaleamidu, korzystnie z węglanem cynku.

Kompozycja z elastomeru etylenowo-propylenowego o zwiększonej adhezji do włókien poliamidowych i poliestrowych, zawierająca elastomer, substancję sieciującą oraz ewentualnie napełniacz i zmię kczacz, wedł ug wynalazku, zawiera elastomer etylenowo-propylenowy uprzednio funkcjonalizowany monofenylomaleamidem lub kwasem metylenobursztynowym w obecności nadtlenku organicznego, zawierający nie mniej niż 12 mmoli związanych grup karboksylowych/100 g elastomeru. Jako substancję sieciującą, prowadzącą do utworzenia jonowych lub jednocześnie jonowych i polisiarczkowych wiązań poprzecznych, zawiera tlenek cynku w ilości nie mniejszej niż 1,5 mola/mol grup karboksylowych zawartych w funkcjonalizowanym elastomerze oraz ewentualnie siarkę w ilości nie mniejszej niż 2,5 g/100 g funkcjonalizowanego elastomeru i przyspieszacz, korzystnie o opóźnionym działaniu, w iloś ci nie mniejszej niż 1 g/100 g funkcjonalizowanego elastomeru.

Z kompozycji według wynalazku wytwarza się wyroby tkaninowo-gumowe charakteryzujące się znacznie podwyższoną wytrzymałością połączenia elastomer-materiał tekstylny. Mieszankę według wynalazku sporządza się łatwo z dostępnych i stosunkowo tanich surowców i materiałów oraz w łatwy sposób łączy z materiałem tekstylnym, bez konieczności prowadzenia wstępnej impregnacji włókien.

Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady.

P r z y k ł a d I.

Próbki elastomeru etylenowo-propylenowego (EPM) sfunkcjonalizowano monofenylomaleamidem (FMA) stosowanym w ilości od 10 do 50 mmoli/100 g EPM w obecności nadtlenku kumylu dodanego w ilości 1,5 g/100 g EPM. Do tak przygotowanych próbek funkcjonalizowanego EPM wprowadzono tlenek cynku w ilości 50 mmol/100 g EPM, po czym metodą prasowania w specjalnej formie pod ciśnieniem w temperaturze 423 K w czasie koniecznym do usieciowania kauczuku (zgodnie z normą PN-81/C-04267) przygotowano próbki elastomerowo-kordowe w kształ cie litery H z kordu

PL 209 855 B1 poliamidowego oraz poliestrowego w celu oznaczania wytrzymałości połączenia (siły adhezji) elastomeru z nitką kordową.

Na podstawie oznaczeń wykonanych zgodnie z powyższą normą stwierdzono, że siła wyrwania nitki z kordu poliamidowego z próbki H (wartość adhezji) była równa 11,8 do 24,9 N, a w przypadku kordu poliestrowego 5,4 do 7,2 N, zależnie od ilości FMA zastosowanego do funkcjonalizacji elastomeru.

Dla porównania siła wyrwania nitki z próbki H sporządzonej z EPM niefunkcjonalizowanego, usieciowanego nadtlenkiem kumylu w obecności lub bez tlenku cynku, była równa tylko 6,6 N (kord poliamidowy) lub tylko 3,2 N (kord poliestrowy).

P r z y k ł a d II.

Próbki elastomeru etylenowo-propylenowo-dienowego (EPDM) funkcjonalizowano kwasem metylenobursztynowym (itakonowym; MBS) stosowanym w ilości 50 mmoli/100 g EPDM w obecności nadtlenku kumylu dodanego w ilości 1,5 g/100 g EPDM. Do tak przygotowanych próbek funkcjonalizowanego EPDM wprowadzono tlenek cynku w ilości od 1 do 2 moli/mol MBS. Następnie postępując jak w przykładzie I przygotowano próbki do oznaczenia wytrzymałości połączenia elastomeru z nitką kordową.

Stwierdzono, że siła adhezji EDPM funkcjonalizowanego MBS i usieciowanego tlenkiem cynku do włókna poliamidowego była równa 15-21,9 N zależnie od ilości tlenku użytego do usieciowania, natomiast siła adhezji niefunkcjonalizowanego EDPM, usieciowanego tylko nadtlenkiem kumylu użytym w ilości 2 mmole/100 g EPDM, do włókna poliamidowego była równa tylko 5 N.

Siła adhezji EDPM funkcjonalizowanego MBS i usieciowanego tlenkiem cynku do włókna poliestrowego była równa 6,1 N, natomiast niefunkcjonalizowanego EPDM, usieciowanego tylko nadtlenkiem kumylu użytym w ilości 2 mmole/100 g EPDM, była równa tylko 3,1 N.

P r z y k ł a d III.

Próbki elastomeru EPDM funkcjonalizowano kwasem MBS jak w przykładzie II. Do części tak przygotowanych próbek wprowadzono jako substancję sieciującą tlenek cynku w ilości 4,1 g/100 g MBS, do innych dodano siarkę w ilości 2,5 g/100 g EPDM i N-cykloheksylo-2-benzotiazylosulfenamid w iloś ci 1 g/100 g EPDM, jeszcze do innych dodano łącznie tlenek cynku w iloś ci 4,1 g/100 g EPDM, siarkę w ilości 2,5 g/100 g EPDM i N-cykloheksylo-2-benzotiazylosulfenamid w ilości 1 g/100 g EPDM. Następnie postępując jak w przykładzie I przygotowano próbki do oznaczenia wytrzymałości połączenia elastomeru z nitką kordową.

Siła adhezji EDPM funkcjonalizowanego MBS i usieciowanego tylko siarką w obecności N-cykloheksylo-2-benzotiazylosulfenamidu była równa 3,6 N, usieciowanego tylko tlenkiem cynku była równa 15,9 N, natomiast usieciowanego jednocześnie tlenkiem cynku i siarką w obecności N-cykloheksylo-2-benzotiazolilosulfenamidu była równa 17,4 N.

Claims (1)

1. Kompozycja z elastomeru etylenowo-propylenowego o zwiększonej adhezji do włókien poliamidowych i poliestrowych, zawierająca elastomer, substancję sieciującą oraz ewentualnie napełniacz i zmiękczacz, znamienna tym, ż e zawiera elastomer etylenowo-propylenowy uprzednio funkcjonalizowany monofenylomaleamidem lub kwasem metylenobursztynowym w obecności nadtlenku organicznego, zawierający nie mniej niż 12 mmoli związanych grup karboksylowych/100 g elastomeru, zaś jako substancję sieciującą zawiera tlenek cynku w ilości nie mniejszej niż 1,5 mola/mol grup karboksylowych zawartych w funkcjonalizowanym elastomerze oraz ewentualnie siarkę w ilości nie mniejszej niż 2,5 g/100 g funkcjonalizowanego elastomeru i przyspieszacz, korzystnie o opóźnionym działaniu, w iloś ci nie mniejszej niż 1 g/100 g funkcjonalizowanego elastomeru.