一種基質和橡膠的複合物及其製造方法
2023-06-08 06:01:16 2
專利名稱：一種基質和橡膠的複合物及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種將橡膠複合物連接到基質上的方法。本發明還涉及一種採用該方法製備的產品，其中該產品由一種基質通過至少一層具有交聯磷酸的聚倍半矽氧烷層連接到橡膠複合物上而組成。
背景技術：
已知由基質和連接到這種基質上的橡膠複合物組成的產品或複合物被廣泛應用於眾多領域。在這些應用中通常都是如高溫，高壓和高應激狀態的極端環境條件，該基質和橡膠複合物不僅需要能夠承受這種極端條件從而避免腐蝕或侵蝕，還應該具有彼此連接的
高可靠度。在特別的應用，例如密封件中，該基質通常需要經過處理從而增強其對環境的抵抗或/以及有利於橡膠複合物與基質的連接。這些處理包括使用磷酸鋅，磷酸鐵，磷酸錳， 或者類似的金屬複合物進行處理。美國專利No. 7，354，658公開了一種金屬基質，其中橡膠被粘附於一部分基質表面上。為了提高該金屬和橡膠之間的粘結性能，基質表面經過了粗糙化處理。隨後對基質進行磷酸鋅處理，最後將橡膠複合物連接到該基質上從而得到作為最終產品的密封件。美國專利No. 7，384，028公開了一種具有金屬配件的橡膠元件，其中該金屬配件和橡膠元件通過金屬配件表面上成形的抗腐蝕化學薄膜形成整體。該抗腐蝕化學薄膜是一種鋯基質的化學薄膜，對人體和環境均無害。該橡膠和金屬配件的製造方法如下首先對金屬配件的外圓周表面進行去油處理，其次對表面進行噴丸處理，再對處理過的表面進行去油，然後水洗該處理過的表面；在處理過的表面上成形鋯基質化學薄膜；再對鋯基質化學薄膜的外圓周表面進行水洗和烘乾；在鋯基質化學薄膜的外圓周表面上形成粘合劑層；最後將橡膠元件粘合至粘合劑層的外圓周表面上。需要有製備這種由基質和橡膠成分組成的產品的其他方法。特別是需要發現新的製備出能夠更好地承受極端環境的操作條件的產品的方法。還需要能夠減少或摒棄採用金屬處理步驟的新方法，因為這些金屬處理步驟導致的結果就是不得不需要處理製造過程中產生的多餘金屬。而更理想的是發現能夠減少或簡化製造工藝的步驟的新方法。
發明內容
本發明提供了一種由基質和連接到基質上的橡膠複合物組成的產品，其中該產品及其成分均能經受極端環境條件。該產品的製備方法顯著減少或摒棄了採用金屬處理步驟，這些金屬處理步驟導致的結果就是不得不需要處理製造過程中產生的多餘金屬。被用來製造這種產品的工藝同時還減少或簡化了先前使用的製造工藝的步驟。根據本發明的一個方面，提供了一種將橡膠複合物連接到基質上的方法。該方法包括矽烷偶聯劑和磷化處理劑的混合物的製備或獲取。使用該混合物對基質表面進行處理，然後將橡膠複合物連接到經過處理的基質表面上。
根據本發明的另一個方面，提供了一種由連接到橡膠複合物上的基質組成的產品或複合物，該基質和橡膠複合物通過至少一層具有交聯磷酸的聚倍半矽氧烷層連接。該至少一層具有交聯磷酸的聚倍半矽氧烷層由矽烷偶聯劑和磷化處理劑的混合物製備而成。優選地，該矽烷偶聯劑選自於以下組中的至少一種矽烷氨基矽烷，巰基矽烷，環氧樹脂矽烷，羰基矽烷，乙烯基矽烷以及含商素的矽烷。根據本發明的一個實施例，被製備應用於基質的混合物進一步包括至少一種酚醛樹脂。根據本發明的另一個實施例，該矽烷偶聯劑選自於由氨基矽烷和乙烯基矽烷組成的組中的至少一種矽烷。在該實施例中，該混合物的製備優選不添加酚醛樹脂。根據本發明的又一個實施例，該磷化處理劑是至少一種磷酸化合物或膦酸化合物。在另一個實施例中，該橡膠複合物是一種雙烯橡膠，烯族橡膠，丙烯酸橡膠，含氟橡膠，矽樹脂系列橡膠，尿烷系列橡膠，表氯醇橡膠，氯磺化聚乙烯，氧化丙烯橡膠，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，聚降冰片烯橡膠或修飾橡膠。
該基質優選為金屬，具有金屬表面的陶瓷複合物，或具有金屬表面的熱塑性聚合物。更加優選地是，該基質是一種金屬。
具體實施例方式本發明提供了一種由基質和連接到基質上的橡膠複合物組成的複合物，該基質和橡膠複合物通過至少一層具有交聯磷酸的聚倍半矽氧烷夾層連接。該複合物在高溫，高壓和高應激狀態之類的極端環境下極其耐用。該聚倍半矽氧烷層或聚合物可使用環境友好工藝塗覆到基質上，其中，在製備複合物的過程中並不需要採用不良的金屬預處理步驟。具有交聯磷酸的聚倍半矽氧烷複合物通過將矽烷偶聯劑和磷化處理劑的混合物塗覆或處理到基質表面而製得。該混合物本身是通過將一定量的矽烷偶聯劑和磷化處理劑混合製得，從而在基質表面有效形成具有交聯磷酸的聚倍半矽氧烷複合物。在一個實施例中，該混合物通過將佔混合物總重量的0. Iwt % -20wt%的矽烷偶聯劑加入到用於容納或混合所述混合物中各組分的器皿或容器中而製得。優選地， 該混合物通過加入佔混合物總重量的0. 2wt% -15wt%的矽烷偶聯劑製得，更優選地為 0. 5wt% -IOwt %。該矽烷偶聯劑可以是任何能夠生成聚倍半矽氧烷的矽烷複合物。可用的矽烷偶聯劑的例子包括氨基矽烷，巰基矽烷，環氧樹脂矽烷，羰基矽烷，乙烯基矽烷以及含商素矽烷。氨基矽烷的例子包括，但不局限於，Y-氨丙基三甲氧基矽烷，Y-氨丙基三乙氧基矽烷，Y-氨丙基甲基二甲氧基矽烷，Y-氨丙基甲基二乙氧基矽烷，氨乙基)氨丙基三甲氧基矽烷，Y-(2-氨乙基)氨丙基甲基二甲氧基矽烷，Y-(2-氨乙基)氨丙基三乙氧基矽烷，Y-(2-氨乙基)氨丙基甲基二乙氧基矽烷，Y-醯脲丙基三甲氧基矽烷，N-苯基-Y -氨丙基三甲氧基矽烷，N-苄基-Y -氨丙基三甲氧基矽烷以及N-乙烯苄基-γ -氨丙基三乙氧基矽烷。巰基矽烷的例子包括，但不局限於，Y -巰基丙基三甲氧基矽烷，Y -巰基丙基三乙氧基矽烷，Y-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷以及Y-巰基丙基甲基二乙氧基矽烷。
環氧矽烷的例子包括，但不局限於，Y-環氧丙基三甲氧基矽烷，Y-環氧丙基三乙氧基矽烷，Y-環氧丙基甲基二甲氧基矽烷，β-(3，4_環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷以及β-(3，4-環氧環己基)乙基三乙氧基矽烷。羰基矽烷的例子包括，但不局限於，β-羰基乙基三乙氧基矽烷，β-羰基乙基苯基二甲氧基乙氧基)矽烷以及Ν-β-(羧甲基)氨乙基-Y-氨丙基三甲氧基矽烷。乙烯基矽烷的例子包括，但不局限於，乙烯基三甲氧基矽烷，乙烯基三乙氧基矽烷，Y-甲基丙烯醯丙基甲基二甲氧基矽烷以及Y-丙烯醯丙基甲基三乙氧基矽烷。含滷矽烷的例子包括，但不局限於，Y-氯代丙基三甲氧基矽烷。根據本發明的一個實施例，該混合物通過加入佔混合物總重量的-20wt% 的磷化處理劑製得。優選地，該混合物通過加入佔混合物總重量的-15wt%的磷化處理劑製得，更優選為3wt% -IOwt %。該磷化處理劑可以是能有效地與聚倍半矽氧烷交聯的任意含磷的酸。優選為任意合適的磷酸化合物或膦酸化合物。優選的磷酸化合物包括含有以下通式的磷酸化合物
權利要求
1.一種將橡膠複合物連接到基質上的方法，其特徵在於，包括製備矽烷偶聯劑和磷化處理劑的混合物；使用所述混合物對所述基質的表面進行處理；以及將所述橡膠複合物連接到所述基質經過處理的表面。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述矽烷偶聯劑是選自以下組中的至少一種矽烷氨基矽烷，巰基矽烷，環氧樹脂矽烷，羰基矽烷，乙烯基矽烷以及含商矽烷。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述混合物進一步包括至少一種酚醛樹脂。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述矽烷偶聯劑選自由氨基-矽烷和乙烯基矽烷組成的組中的至少一種矽烷。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述混合物的製備不需加入酚醛樹脂。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述磷化處理劑是至少一種磷酸化合物或膦酸化合物。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述橡膠複合物是一種雙烯橡膠，烯族橡膠，丙烯酸橡膠，含氟橡膠，矽樹脂系橡膠，尿烷系橡膠，表氯醇橡膠，氯磺化聚乙烯，環氧丙烷橡膠，乙烯-醋酸乙烯共聚物，聚降冰片烯橡膠及其修飾橡膠。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述基質是金屬，具有金屬表面的陶瓷複合物，或具有金屬表面的熱塑性聚合物。
9.如權利要求8所述的複合物，其特徵在於，所述基質是金屬。
10.一種由通過至少一層具有交聯磷酸的聚倍半矽氧烷層連接到橡膠複合物上的基質組成的複合物。
11.如權利要求10所述的複合物，其特徵在於，所述基質是金屬，具有金屬表面的陶瓷複合物，或具有金屬表面的熱塑性聚合物。
12.如權利要求10所述的複合物，其特徵在於，所述基質是金屬。
13.如權利要求10所述的複合物，其特徵在於，所述橡膠複合物是一種雙烯橡膠，烯族橡膠，丙烯酸橡膠，含氟橡膠，矽樹脂系橡膠，尿烷系橡膠，表氯醇橡膠，氯磺化聚乙烯橡膠， 環氧丙烷橡膠，乙烯-醋酸乙烯共聚物，聚降冰片烯橡膠及其修飾橡膠。
14.如權利要求10所述的複合物，其特徵在於，所述至少一層具有交聯磷酸的聚倍半矽氧烷層由矽烷偶聯劑和磷化處理劑的混合物製得。
15.如權利要求14所述的複合物，其特徵在於，所述矽烷偶聯劑是選自以下組中的至少一種矽烷氨基矽烷，巰基矽烷，環氧樹脂矽烷，羰基矽烷，乙烯基矽烷以及含商矽烷。
16.如權利要求15所述的複合物，其特徵在於，所述混合物進一步包括至少一種酚醛樹脂。
17.如權利要求14所述的複合物，其特徵在於，所述矽烷偶聯劑選自氨基矽烷和乙烯基矽烷組成的組中的至少一種矽烷。
18.如權利要求17所述的複合物，其特徵在於，所述混合物的製備不需加入酚醛樹脂。
19.如權利要求14所述的複合物，其特徵在於，所述磷化處理劑是至少一種磷酸化合物或膦酸化合物。
20.如權利要求10所述的複合物，其特徵在於，所述複合物是一種密封件。
全文摘要
本發明提供一種由基質和連接到基質上的橡膠複合物組成的產品，該基質和橡膠複合物通過至少一層具有交聯磷酸的聚倍半矽氧烷層連接而成。所述至少一層具有交聯磷酸的聚倍半矽氧烷層由矽烷偶聯劑和磷化處理劑的混合物製備而成。
文檔編號C23C22/07GK102482782SQ201080040108
公開日2012年5月30日 申請日期2010年9月29日 優先權日2009年9月30日
發明者理察·E·德瓦爾德, 蘇克·辛格 申請人:費德羅-莫格爾公司