專利名稱：一種基質(zhì)和橡膠的復(fù)合物及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將橡膠復(fù)合物連接到基質(zhì)上的方法。本發(fā)明還涉及一種采用該方法制備的產(chǎn)品，其中該產(chǎn)品由一種基質(zhì)通過至少一層具有交聯(lián)磷酸的聚倍半硅氧烷層連接到橡膠復(fù)合物上而組成。
背景技術(shù)：
已知由基質(zhì)和連接到這種基質(zhì)上的橡膠復(fù)合物組成的產(chǎn)品或復(fù)合物被廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中通常都是如高溫，高壓和高應(yīng)激狀態(tài)的極端環(huán)境條件，該基質(zhì)和橡膠復(fù)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(yīng)該具有彼此連接的
高可靠度。在特別的應(yīng)用，例如密封件中，該基質(zhì)通常需要經(jīng)過處理從而增強(qiáng)其對(duì)環(huán)境的抵抗或/以及有利于橡膠復(fù)合物與基質(zhì)的連接。這些處理包括使用磷酸鋅，磷酸鐵，磷酸錳， 或者類似的金屬復(fù)合物進(jìn)行處理。美國專利No. 7，354，658公開了一種金屬基質(zhì)，其中橡膠被粘附于一部分基質(zhì)表面上。為了提高該金屬和橡膠之間的粘結(jié)性能，基質(zhì)表面經(jīng)過了粗糙化處理。隨后對(duì)基質(zhì)進(jìn)行磷酸鋅處理，最后將橡膠復(fù)合物連接到該基質(zhì)上從而得到作為最終產(chǎn)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(xué)薄膜形成整體。該抗腐蝕化學(xué)薄膜是一種鋯基質(zhì)的化學(xué)薄膜，對(duì)人體和環(huán)境均無害。該橡膠和金屬配件的制造方法如下首先對(duì)金屬配件的外圓周表面進(jìn)行去油處理，其次對(duì)表面進(jìn)行噴丸處理，再對(duì)處理過的表面進(jìn)行去油，然后水洗該處理過的表面；在處理過的表面上成形鋯基質(zhì)化學(xué)薄膜；再對(duì)鋯基質(zhì)化學(xué)薄膜的外圓周表面進(jìn)行水洗和烘干；在鋯基質(zhì)化學(xué)薄膜的外圓周表面上形成粘合劑層；最后將橡膠元件粘合至粘合劑層的外圓周表面上。需要有制備這種由基質(zhì)和橡膠成分組成的產(chǎn)品的其他方法。特別是需要發(fā)現(xiàn)新的制備出能夠更好地承受極端環(huán)境的操作條件的產(chǎn)品的方法。還需要能夠減少或摒棄采用金屬處理步驟的新方法，因?yàn)檫@些金屬處理步驟導(dǎo)致的結(jié)果就是不得不需要處理制造過程中產(chǎn)生的多余金屬。而更理想的是發(fā)現(xiàn)能夠減少或簡化制造工藝的步驟的新方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種由基質(zhì)和連接到基質(zhì)上的橡膠復(fù)合物組成的產(chǎn)品，其中該產(chǎn)品及其成分均能經(jīng)受極端環(huán)境條件。該產(chǎn)品的制備方法顯著減少或摒棄了采用金屬處理步驟，這些金屬處理步驟導(dǎo)致的結(jié)果就是不得不需要處理制造過程中產(chǎn)生的多余金屬。被用來制造這種產(chǎn)品的工藝同時(shí)還減少或簡化了先前使用的制造工藝的步驟。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種將橡膠復(fù)合物連接到基質(zhì)上的方法。該方法包括硅烷偶聯(lián)劑和磷化處理劑的混合物的制備或獲取。使用該混合物對(duì)基質(zhì)表面進(jìn)行處理，然后將橡膠復(fù)合物連接到經(jīng)過處理的基質(zhì)表面上。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種由連接到橡膠復(fù)合物上的基質(zhì)組成的產(chǎn)品或復(fù)合物，該基質(zhì)和橡膠復(fù)合物通過至少一層具有交聯(lián)磷酸的聚倍半硅氧烷層連接。該至少一層具有交聯(lián)磷酸的聚倍半硅氧烷層由硅烷偶聯(lián)劑和磷化處理劑的混合物制備而成。優(yōu)選地，該硅烷偶聯(lián)劑選自于以下組中的至少一種硅烷氨基硅烷，巰基硅烷，環(huán)氧樹脂硅烷，羰基硅烷，乙烯基硅烷以及含商素的硅烷。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，被制備應(yīng)用于基質(zhì)的混合物進(jìn)一步包括至少一種酚醛樹脂。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，該硅烷偶聯(lián)劑選自于由氨基硅烷和乙烯基硅烷組成的組中的至少一種硅烷。在該實(shí)施例中，該混合物的制備優(yōu)選不添加酚醛樹脂。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)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(gè)實(shí)施例中，該橡膠復(fù)合物是一種雙烯橡膠，烯族橡膠，丙烯酸橡膠，含氟橡膠，硅樹脂系列橡膠，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(zhì)優(yōu)選為金屬，具有金屬表面的陶瓷復(fù)合物，或具有金屬表面的熱塑性聚合物。更加優(yōu)選地是，該基質(zhì)是一種金屬。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種由基質(zhì)和連接到基質(zhì)上的橡膠復(fù)合物組成的復(fù)合物，該基質(zhì)和橡膠復(fù)合物通過至少一層具有交聯(lián)磷酸的聚倍半硅氧烷夾層連接。該復(fù)合物在高溫，高壓和高應(yīng)激狀態(tài)之類的極端環(huán)境下極其耐用。該聚倍半硅氧烷層或聚合物可使用環(huán)境友好工藝涂覆到基質(zhì)上，其中，在制備復(fù)合物的過程中并不需要采用不良的金屬預(yù)處理步驟。具有交聯(lián)磷酸的聚倍半硅氧烷復(fù)合物通過將硅烷偶聯(lián)劑和磷化處理劑的混合物涂覆或處理到基質(zhì)表面而制得。該混合物本身是通過將一定量的硅烷偶聯(lián)劑和磷化處理劑混合制得，從而在基質(zhì)表面有效形成具有交聯(lián)磷酸的聚倍半硅氧烷復(fù)合物。在一個(gè)實(shí)施例中，該混合物通過將占混合物總重量的0. Iwt % -20wt%的硅烷偶聯(lián)劑加入到用于容納或混合所述混合物中各組分的器皿或容器中而制得。優(yōu)選地， 該混合物通過加入占混合物總重量的0. 2wt% -15wt%的硅烷偶聯(lián)劑制得，更優(yōu)選地為 0. 5wt% -IOwt %。該硅烷偶聯(lián)劑可以是任何能夠生成聚倍半硅氧烷的硅烷復(fù)合物。可用的硅烷偶聯(lián)劑的例子包括氨基硅烷，巰基硅烷，環(huán)氧樹脂硅烷，羰基硅烷，乙烯基硅烷以及含商素硅烷。氨基硅烷的例子包括，但不局限于，Y-氨丙基三甲氧基硅烷，Y-氨丙基三乙氧基硅烷，Y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，氨乙基)氨丙基三甲氧基硅烷，Y-(2-氨乙基)氨丙基甲基二甲氧基硅烷，Y-(2-氨乙基)氨丙基三乙氧基硅烷，Y-(2-氨乙基)氨丙基甲基二乙氧基硅烷，Y-酰脲丙基三甲氧基硅烷，N-苯基-Y -氨丙基三甲氧基硅烷，N-芐基-Y -氨丙基三甲氧基硅烷以及N-乙烯芐基-γ -氨丙基三乙氧基硅烷。巰基硅烷的例子包括，但不局限于，Y -巰基丙基三甲氧基硅烷，Y -巰基丙基三乙氧基硅烷，Y-巰基丙基甲基二甲氧基硅烷以及Y-巰基丙基甲基二乙氧基硅烷。
環(huán)氧硅烷的例子包括，但不局限于，Y-環(huán)氧丙基三甲氧基硅烷，Y-環(huán)氧丙基三乙氧基硅烷，Y-環(huán)氧丙基甲基二甲氧基硅烷，β-(3，4_環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷以及β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三乙氧基硅烷。羰基硅烷的例子包括，但不局限于，β-羰基乙基三乙氧基硅烷，β-羰基乙基苯基二甲氧基乙氧基)硅烷以及Ν-β-(羧甲基)氨乙基-Y-氨丙基三甲氧基硅烷。乙烯基硅烷的例子包括，但不局限于，乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，Y-甲基丙烯酰丙基甲基二甲氧基硅烷以及Y-丙烯酰丙基甲基三乙氧基硅烷。含鹵硅烷的例子包括，但不局限于，Y-氯代丙基三甲氧基硅烷。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該混合物通過加入占混合物總重量的-20wt% 的磷化處理劑制得。優(yōu)選地，該混合物通過加入占混合物總重量的-15wt%的磷化處理劑制得，更優(yōu)選為3wt% -IOwt %。該磷化處理劑可以是能有效地與聚倍半硅氧烷交聯(lián)的任意含磷的酸。優(yōu)選為任意合適的磷酸化合物或膦酸化合物。優(yōu)選的磷酸化合物包括含有以下通式的磷酸化合物
權(quán)利要求
1.一種將橡膠復(fù)合物連接到基質(zhì)上的方法，其特征在于，包括制備硅烷偶聯(lián)劑和磷化處理劑的混合物；使用所述混合物對(duì)所述基質(zhì)的表面進(jìn)行處理；以及將所述橡膠復(fù)合物連接到所述基質(zhì)經(jīng)過處理的表面。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑是選自以下組中的至少一種硅烷氨基硅烷，巰基硅烷，環(huán)氧樹脂硅烷，羰基硅烷，乙烯基硅烷以及含商硅烷。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述混合物進(jìn)一步包括至少一種酚醛樹脂。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑選自由氨基-硅烷和乙烯基硅烷組成的組中的至少一種硅烷。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述混合物的制備不需加入酚醛樹脂。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，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(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述橡膠復(fù)合物是一種雙烯橡膠，烯族橡膠，丙烯酸橡膠，含氟橡膠，硅樹脂系橡膠，尿烷系橡膠，表氯醇橡膠，氯磺化聚乙烯，環(huán)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(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基質(zhì)是金屬，具有金屬表面的陶瓷復(fù)合物，或具有金屬表面的熱塑性聚合物。
9.如權(quán)利要求8所述的復(fù)合物，其特征在于，所述基質(zhì)是金屬。
10.一種由通過至少一層具有交聯(lián)磷酸的聚倍半硅氧烷層連接到橡膠復(fù)合物上的基質(zhì)組成的復(fù)合物。
11.如權(quán)利要求10所述的復(fù)合物，其特征在于，所述基質(zhì)是金屬，具有金屬表面的陶瓷復(fù)合物，或具有金屬表面的熱塑性聚合物。
12.如權(quán)利要求10所述的復(fù)合物，其特征在于，所述基質(zhì)是金屬。
13.如權(quán)利要求10所述的復(fù)合物，其特征在于，所述橡膠復(fù)合物是一種雙烯橡膠，烯族橡膠，丙烯酸橡膠，含氟橡膠，硅樹脂系橡膠，尿烷系橡膠，表氯醇橡膠，氯磺化聚乙烯橡膠， 環(huán)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(quán)利要求10所述的復(fù)合物，其特征在于，所述至少一層具有交聯(lián)磷酸的聚倍半硅氧烷層由硅烷偶聯(lián)劑和磷化處理劑的混合物制得。
15.如權(quán)利要求14所述的復(fù)合物，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑是選自以下組中的至少一種硅烷氨基硅烷，巰基硅烷，環(huán)氧樹脂硅烷，羰基硅烷，乙烯基硅烷以及含商硅烷。
16.如權(quán)利要求15所述的復(fù)合物，其特征在于，所述混合物進(jìn)一步包括至少一種酚醛樹脂。
17.如權(quán)利要求14所述的復(fù)合物，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑選自氨基硅烷和乙烯基硅烷組成的組中的至少一種硅烷。
18.如權(quán)利要求17所述的復(fù)合物，其特征在于，所述混合物的制備不需加入酚醛樹脂。
19.如權(quán)利要求14所述的復(fù)合物，其特征在于，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(quán)利要求10所述的復(fù)合物，其特征在于，所述復(fù)合物是一種密封件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種由基質(zhì)和連接到基質(zhì)上的橡膠復(fù)合物組成的產(chǎn)品，該基質(zhì)和橡膠復(fù)合物通過至少一層具有交聯(lián)磷酸的聚倍半硅氧烷層連接而成。所述至少一層具有交聯(lián)磷酸的聚倍半硅氧烷層由硅烷偶聯(lián)劑和磷化處理劑的混合物制備而成。
文檔編號(hào)C23C22/07GK102482782SQ201080040108
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者理查德·E·德瓦爾德, 蘇克·辛格 申請(qǐng)人:費(fèi)德羅-莫格爾公司