超支化聚合物在阻燃输送带带芯界面剂中的应用

摘要

本发明涉及阻燃输送带技术领域，特别涉及超支化型聚合物在阻燃输送带带芯界面剂中的应用，超支化聚合物是经过硅烷偶联剂封端的。用超支化聚合物对涤棉帆布进行改性，可以使涤棉帆布具有普通棉帆布所没有的性能，使其与覆盖层之间黏合强度大大的提高，从而延长输送带的使用寿命。

权利要求

1.一种超支化聚合物在阻燃输送带带芯界面剂中的应用，其特征是所述超支化聚合物是通过以下步骤得到的：（1）AB2型单体的合成

将二异丙醇胺与丁二酸反应，蒸馏除去溶剂，得到AB2型单体；

（2）超支化聚酰胺酯的合成

向AB2型单体中加入甲苯作为带水剂，加入溶解好的三羟甲基丙烷核分子，加入对甲苯磺酸作为反应的催化剂，在N2氛围中，磁力搅拌并加热，回流，用分水器除去反应生成的水，保温反应，减压蒸馏除去溶剂，得到超支化聚酰胺酯；

（3）硅烷偶联剂封端

将合成好的超支化聚酰胺酯溶解在N,N-二甲基甲酰胺中再加入反应装置，抽去体系中的空气并氮气保护，加入引发剂，将γ-氨丙基三乙氧基硅烷滴加到反应装置中，40℃反应24小时，冲洗干燥即得；

步骤（2）中三羟甲基丙烷与AB2型单体的摩尔比为1：9时，得到第二代超支化聚酰胺酯；

步骤（2）中三羟甲基丙烷与AB2型单体的摩尔比为1：21时，得到第三代超支化聚酰胺酯；

步骤（2）中三羟甲基丙烷与AB2型单体的摩尔比为1：45时，得到第四代超支化聚酰胺酯；

g

所述的γ-氨丙基三乙氧基硅烷与超支化聚酰胺酯的摩尔比为（3*2）：1，g为2到4的自然数，表示超支化聚酰胺酯的代数。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征是将乙醇与水按照重量95:5的比例配成醇-水溶液，调节pH到4.4-5.5，在搅拌的同时加入超支化聚合物，使其浓度为0.01 mol/L～0.02 mol/L，水解5min得到超支化聚合物溶液。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征是将阻燃输送带带芯浸渍在所述超支化聚合物溶液中，取出晾干，100℃烘箱中焙烘30分钟，与覆盖层经过压延、冷却成型制成PVC输送带。

4.根据权利要求2所述的应用，其特征是所述阻燃输送带带芯为涤棉帆布，覆盖层为PVC。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于步骤（3）中反应的引发剂为三氟化硼乙基醚，其掺加量为反应物总质量的0.5%。

说明书

超支化聚合物在阻燃输送带带芯界面剂中的应用

[0001] 技术领域

[0002] 本发明涉及阻燃输送带技术领域，特别涉及超支化聚合物在阻燃输送带带芯界面剂中的应用。

[0003] 背景技术

[0004] 输送带是继轮胎之后的第二大工业产品，也是物料输送必不可少的部分之一，也是国民经济不可缺少的部分之一。随着我国科技水平和机械水平的不断提高，输送带的用量也越来越大，同时种类也越来越多。现在输送带主要用于码头，矿山，机械和食品等行业的运输。输送带有很多种类，一般根据带芯来区别，可以分为织物芯输送带、钢丝绳芯输送带、牵引钢丝绳芯输送带（钢缆输送带）和钢网输送带等。

[0005] 阻燃型输送带分为PVC输送带和PVG输送带，PVC型上下覆盖层均为PVC盖胶， PVG型上下覆盖层均为丁腈橡胶和PVC并用。PVC型阻燃输送带属于轻型输送带，它的主要用途是面包，糕点，水产加工等食品加工行业和精密的仪表，电子产品，紧密机械等的货物输送，另外还有印刷，木工等领域，还有农业机械，运送清洗后的农产品，水果，茶叶等。

[0006] PVC输送带之所以能在这么广泛的领域应用，主要是因为：

[0007] (l)输送带自身重量比较轻，所以摩擦比较低，相对来说费用低。

[0008] (2)可以自由选择输送带色调。

[0009] (3)具有很多优良的性质：耐水性、耐霉性、耐油性、耐酸碱性。

[0010] (4)具有优良的导电性能，能够避免一些因为电荷聚集引发的事故。

[0011] (5)无毒，食品卫生性优良。

[0012] 现在的阻燃输送带厂家大多数还是使用涤棉交织帆布做输送带的带芯，逐步的代替棉帆布、维纶帆布。涤棉帆布之所以用量大是因为它的价格相比棉帆布和维棉帆布来说低，而且拉伸强度比较大。涤棉帆布的用量在我国越来越大。涤棉输送带具有很多优异的特点，例如：柔韧性和成槽性好、价格便宜等特点，主要适用于小块状、粉末状物料的中短距离输送。

[0013] 寿命比较短是阻燃输送带比较常见的问题，也是制约阻燃输送带扩大使用的因素。主要的原因就是帆布芯与覆盖层脱离，导致输送带拉断。剥离强度是输送带的重要性能指标之一，剥离强度的大小直接决定输送带的使用性能和寿命。覆盖层与帆布芯的剥离强度过低会直接影响输送带的抗磨损系数，严重影响输送带的使用寿命。

[0014] 高度支化的聚合物是近几十年来高分子领域研究的热点问题之一，作为树枝状大分子同系物的超支化聚合物(Hyper branched polymers)是一种具有高度支化，三维网状结构的聚合物，它具有很多高分子没有的优点，例如粘度低、高溶解性、不易结晶、分子间不易缠绕、大量的末端官能团以及相当强的化学反应活性的特点，它的特殊结构赋予了它特殊的性能。目前超支化聚合物已在涂料、粘合剂、流变助剂及超分子化学、纳米科技、生物材料、光电材料、药物运载等诸多领域都显现出巨大的应用价值。

[0015] 发明内容

[0016] 为了解决以上阻燃输送带覆盖层与帆布芯的剥离强度低导致的阻燃输送带寿命比较短的问题，本发明提供了一种在阻燃输送带中作为带芯界面剂使用的超支化聚合物，阻燃输送带使用这种超支化聚合物带芯界面剂后，能够大大提高输送带的寿命。

[0017] 本发明是通过以下措施实现的：

[0018] 一种超支化聚合物在阻燃输送带带芯界面剂中的应用，所述超支化聚合物是经过硅烷偶联剂封端的，分子通式为

[0019]

[0020]

[0021] ，

[0022] 其中，n代表重复单元数目，m代表封端的硅烷偶联剂数目，g代表超支化代数。

[0023] g为1到4的自然数，表示超支化聚合物的代数；

[0024] 所述的应用，将乙醇与水按照95:5的比例配成醇-水溶液，调节pH到4.4-5.5，在搅拌的同时加入超支化聚合物，使其浓度为0.01 mol/L～0.02 mol/L，水解5min得到超支化聚合物溶液。

[0025] 所述的应用，将阻燃输送带带芯浸渍在所述超支化聚合物溶液中，取出晾干，100℃烘箱中焙烘30分钟，与覆盖层经过压延、冷却成型制成PVC输送带。

[0026] 所述的应用，所述阻燃输送带带芯为涤棉帆布，覆盖层为PVC。

[0027] 所述的应用，所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

[0028] 所述的应用，所述超支化聚合物是通过以下步骤得到的：

[0029] （1）AB2型单体的合成

[0030] 将二异丙醇胺与丁二酸反应，蒸馏除去溶剂，得到AB2型单体；

[0031] （2）超支化聚酰胺酯的合成

[0032] 向AB2型单体中加入甲苯作为带水剂，加入溶解好的三羟甲基丙烷核分子，加入对甲苯磺酸作为反应的催化剂，在N2氛围中，磁力搅拌并加热，回流，用分水器除去反应生成的水，保温反应，减压蒸馏除去溶剂，得到超支化聚酰胺酯；

[0033] （3）硅烷偶联剂封端

[0034] 将合成好的超支化聚酰胺酯溶解在N,N-二甲基甲酰胺中再加入反应装置，抽去体系中的空气并氮气保护，加入引发剂，将γ-氨丙基三乙氧基硅烷滴加到反应装置中，g40℃反应24小时，冲洗干燥即得。硅烷偶联剂与超支化聚酰胺酯的摩尔比为（3*2）：1（g为超支化聚酰胺酯的代数）。

[0035] 所述的应用，步骤（2）中三羟甲基丙烷与AB2型单体的摩尔比为1：9时，得到第二代超支化聚合物。

[0036] 所述的应用，步骤（2）中三羟甲基丙烷与AB2型单体的摩尔比为1：21时，得到第三代超支化聚合物。

[0037] 所述的应用，步骤（2）中三羟甲基丙烷与AB2型单体的摩尔比为1：45时，得到第四代超支化聚合物。

[0038] 所述的应用，其特征在于步骤（3）中反应的催化剂为三氟化鹏乙基醚，其质量为反应物总质量的0.5%。

[0039] 利用超支化聚合物跟传统的线性大分子相比所具有的一些特殊性质，其具有独特的三维立体状的分子结构使其分子链无缠绕性和无结晶性。其粘度低，溶解性能好，当分子量增加或浓度提高时，仍然能够保持较低的粘度，而且末端带有大量的活性基团使其可以用来改性或引入需要的基团。它的合成过程相对比较简单，不需要进行多步的分离提纯，制备简单，生产成本较低，适用于大规模工业化的生产。

[0040] 本发明的有益效果：

[0041] 用超支化聚合物对涤棉帆布进行改性，可以使涤棉帆布具有普通棉帆布所没有的性能，使其与覆盖层之间黏合强度大大的提高，从而延长输送带的使用寿命。

具体实施方式

[0042] 以下对本发明的超支化聚合物的制备方法进行更详细的描述，其目的在于说明本发明的构思及特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

[0043] 实例1

[0044] （1）将称取好的6.660g二异丙醇胺移入组装好的带有温度计和分水器三口瓶中，然后将5.005g溶于20mLDMAc的丁二酸酐缓慢滴加到三口瓶中，滴加的同时并用磁力搅拌，反应3h后减压蒸馏除去溶剂，得到AB2型单体；

[0045] （2）在合成的AB2型单体中加入40mL甲苯作为带水剂，加入0.745g三羟甲基丙烷作为核分子（核分子与AB2型单体的摩尔比为1：9），等到完全溶解后，加入单体总质量0.5%的对甲苯磺酸催化剂，通入N2，磁力搅拌并加热，温度控制在170℃回流，用分水器除去反应生成的水，保温反应7h，反应完之后减压蒸馏除去溶剂。得到淡黄色粘稠液体，产物即为第二代超支化聚酰胺酯；

[0046] （3）合成硅烷偶联剂封端的超支化聚合物：

[0047] 将步骤（2）中合成好的超支化聚酰胺酯溶解在40mLN,N-二甲基甲酰胺中，再加入反应装置，取70.92g硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷置于恒压滴液漏斗中（硅烷偶联剂与超支化聚酰胺酯的摩尔比为12：1）。，然后进行反复抽真空，并通氮气，除去反应装置中的空气。加入反应物总质量0.5%的引发剂三氟化鹏乙基醚，缓慢滴加硅烷偶联剂，保温40℃反应24小时，然后用甲苯和甲醇冲洗，真空干燥，既可以得到目标产物。

[0048] 用乙醇与水按照重量95：5配成醇-水溶液，加入乙酸，使pH达到4.4-5.5，在搅拌的同时加入上述合成的超支化聚合物，使其浓度为0.01mol/L，水解5min得超支化聚合物的溶液。

[0049] 性能测试：将涤棉帆布在烘箱中烘干，然后将烘干处理过的涤棉帆布浸入所配成的超支化聚合物的溶液中5分钟，室温下晾干，100℃烘箱中焙烘30分钟，冷却待用。将PVC糊涂覆与超支化聚合物处理好的涤棉帆布上，然后经过压延，冷却。然后对做好的输送带性能进行测试。

[0050] 实例2

[0051] 用乙醇与水按照重量95：5配成醇-水溶液，加入乙酸，使pH达到4.4-5.5，在搅拌的同时加入上述实施例1中合成的超支化聚合物，使其浓度为0.02mol/L，水解5min。

[0052] 性能测试：将涤棉帆布在烘箱中烘干。然后将烘干处理过的涤棉帆布浸入（4）所配成的超支化聚合物的溶液中5分钟，室温下晾干，100℃烘箱中焙烘30分钟，冷却待用。将PVC糊涂覆与超支化聚合物处理好的涤棉帆布上，然后经过压延，冷却。然后对做好的输送带性能进行测试。

[0053] 实例3

[0054] （1）将称取好的9.990g二异丙醇胺移入组装好的带有温度计和分水器三口瓶中，然后将7.505g溶于30mLDMAc的丁二酸酐缓慢滴加到三口瓶中，滴加的同时并用磁力搅拌，反应3h后减压蒸馏除去溶剂，得到AB2型单体。

[0055] （2）在上述合成的AB2型单体中加入100mL甲苯作为带水剂，加入0.48g三羟甲基丙烷作为核分子（核分子与AB2型单体的摩尔比为1：21），等到完全溶解后，加入单体总质量0.5%的对甲苯磺酸作为催化剂，通入N2，磁力搅拌并加热，温度控制在170℃回流，用分水器除去反应生成的水，保温反应7h。反应完之后减压蒸馏除去溶剂。得到淡黄色粘稠液体，产物即为第三代超支化聚酰胺酯。

[0056] （3）合成硅烷偶联剂封端的超支化聚合物：

[0057] 将（2）中合成好的超支化聚酰胺酯溶解在40mLN,N-二甲基甲酰胺中，再加入反应装置。取141.84g硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷置于恒压地也漏斗中（硅烷偶联剂与超支化聚酰胺酯的摩尔比为24：1），然后进行反复抽真空，并通氮气，除去反应装置中的空气。加入反应物总质量0.5%的引发剂三氟化鹏乙基醚，缓慢滴加硅烷偶联剂，保温40℃反应24小时，然后用甲苯和甲醇冲洗，真空干燥，既可以得到目标产物。

[0058] 用乙醇与水按照重量95：5配成醇-水溶液，加入乙酸，使pH达到4.4-5.5，在搅拌的同时加入上述合成的超支化聚合物，使其浓度为0.01mol/L，水解5min。

[0059] 性能测试：将涤棉帆布在烘箱中烘干。然后将烘干处理过的涤棉帆布浸入（4）所配成的超支化聚合物的溶液中5分钟，室温下晾干，100℃烘箱中焙烘30分钟，冷却待用。将PVC糊涂覆与超支化聚合物处理好的涤棉帆布上，然后经过压延，冷却。然后对做好的输送带性能进行测试。

[0060] 实例4

[0061] 用乙醇与水按照重量95：5配成醇-水溶液，加入乙酸，使pH达到4.4-5.5，在搅拌的同时加入上述实施例3中合成的超支化聚合物，使其浓度为0.02mol/L，水解5min。

[0062] 性能测试：将涤棉帆布在烘箱中烘干。然后将烘干处理过的涤棉帆布浸入（4）所配成的超支化聚合物的溶液中5分钟，室温下晾干，100℃烘箱中焙烘30分钟，冷却待用。将PVC糊涂覆与超支化聚合物处理好的涤棉帆布上，然后经过压延，冷却。然后对做好的输送带性能进行测试。

[0063] 实例5

[0064] （1）将称取好的9.990g二异丙醇胺移入组装好的带有温度计和分水器三口瓶中，然后将7.505g溶于30mLDMAc的丁二酸酐缓慢滴加到三口瓶中，滴加的同时并用磁力搅拌，反应3h后减压蒸馏除去溶剂，得到AB2型单体。

[0065] （2）在上述合成的AB2型单体中加入100mL甲苯作为带水剂，加入0.225g三羟甲基丙烷作为核分子（核分子与AB2型单体的摩尔比为1：45），等到完全溶解后，加入单体总质量0.5%的对甲苯磺酸作为催化剂，通入N2，磁力搅拌并加热，温度控制在170℃回流，用分水器除去反应生成的水，保温反应7h。反应完之后减压蒸馏除去溶剂。得到淡黄色粘稠液体，产物即为第三代超支化聚酰胺酯。

[0066] （3）合成硅烷偶联剂封端的超支化聚合物：

[0067] 将（2）中合成好的超支化聚酰胺酯溶解在40mLN,N-二甲基甲酰胺中，再加入反应装置。取212.76g硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷置于恒压地也漏斗中（硅烷偶联剂与超支化聚酰胺酯的摩尔比为48：1），然后进行反复抽真空，并通氮气，除去反应装置中的空气。加入反应物总质量0.5%的引发剂三氟化鹏乙基醚，缓慢滴加硅烷偶联剂，保温40℃反应24小时，然后用甲苯和甲醇冲洗，真空干燥，既可以得到目标产物。

[0068] 用乙醇与水按照重量95：5配成醇-水溶液，加入乙酸，使pH达到4.4-5.5，在搅拌的同时加入上述合成的超支化聚合物，使其浓度为0.01mol/L（原来是0.02mol/L），水解5min。

[0069] 性能测试：将涤棉帆布在烘箱中烘干。然后将烘干处理过的涤棉帆布浸入（4）所配成的超支化聚合物的溶液中5分钟，室温下晾干，100℃烘箱中焙烘30分钟，冷却待用。将PVC糊涂覆与超支化聚合物处理好的涤棉帆布上，然后经过压延，冷却。然后对做好的输送带性能进行测试。

[0070] 实例6

[0071] 用乙醇与水按照重量95：5配成醇-水溶液，加入乙酸，使pH达到4.4-5.5，在搅拌的同时加入上述实施例5中合成的超支化聚合物，使其浓度为0.02mol/L，水解5min。

[0072] 性能测试：将涤棉帆布在烘箱中烘干。然后将烘干处理过的涤棉帆布浸入（4）所配成的超支化聚合物的溶液中5分钟，室温下晾干，100℃烘箱中焙烘30分钟，冷却待用。将PVC糊涂覆与超支化聚合物处理好的涤棉帆布上，然后经过压延，冷却。然后对做好的输送带性能进行测试。

[0073] 性能测试：

[0074] 1、按照标准HG/T 2410-2006取样，

[0075] 2、样品规格：

[0076] （1）试件形状：200mm×25mm，

[0077] （2）布层：2层，

[0078] （3）输送带厚度：3mm，

[0079] 3、层间粘合强度：

[0080] 对上述6个实例的粘结剂材料进行了性能测试（GB/T 6759-2002），数据如下：

[0081]粘结剥离强度，N/mm≥
实施例110.72
实施例211.85
实施例312.96
实施例412.91
实施例511.82
实施例611.73

[0082] 注:所有试样最高峰值不得超过20N/mm。

[0083] 目前常用的阻燃输送带带芯界面剂有环氧树脂、氯丁胶黏剂、硅烷偶联剂等。将硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷配成0.24mol/L、0.48mol/L浓度的溶液处理输送带带芯。硅烷偶联剂的浓度分别与实施例3、4中浓度相同，测试的粘结剥离强度数据如下：