[发明专利]促进织物与橡胶化合物间粘合的乙烯基化合物等离子体预处理

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过乙烯基化合物等离子体(plasma)预处理程序和随后将间苯二酚-甲醛胶乳(RFL)施加到织物表面来促进织物与橡胶化合物之间粘合的方法。本发明的方法包括通过将包含强的碳-碳键的化合物的游离基在织物基材上形成薄膜以及然后使织物被共价结合到RFL的树脂组分的过程。于是这样的方法产生非常强和万能的粘合力，从而促进橡胶化合物与迄今为止不能使用的或难于使用的织物之间的粘合。制成的织物/橡胶复合材料作为增强件被用于诸如汽车轮胎、风扇皮带、输送带、等等材料之中。这样的材料和复合材料也是本发明所关注的。

背景技术

长期以来人们早已知道，将织物、尤其是将由具有高韧性长丝组成的织物粘合到橡胶上，特别是在高磨擦应用情况下来增大橡胶组件的模量与拉伸强度并提供长久的耐用性。这类应用的例子包括汽车引擎内的风扇皮带与同步皮带(timing belt)；车辆轮胎；输送带；等等。对这样的织物增强的橡胶物件之主要要求是织物与橡胶之间的粘合强度。在不作任何底涂处理的情况下，织物是不能有效地被粘合到橡胶的。这二种组分之间的弱的结合会引起二层的分离和制成的复合材料的机械损坏。于是，现已而且必须对织物进行处理以增大这二种不同组分的粘合。

根据现有技术，在橡胶与织物层之间提供这种粘合的基本的方法包括用甲醛类胶乳，例如间苯二酚甲醛乙烯基-吡啶橡胶胶乳或RFL涂布或浸渍织物层。这产生了包裹织物纤维的树脂层，并且还在树脂层内包裹有橡胶颗粒，通过固化过程橡胶颗粒能被粘附到橡胶化合物。不幸的是，此过程不能在树脂包裹层与织物纤维之间形成足够的粘合力。现已公开了各种促进树脂与织物之间粘合的方法，包括用RFL胶乳和氨基官能的聚丙烯酸酯对织物进行预涂，诸如在Pelton的美国专利5654099号和Tsubakimoto Chain Company的欧洲专利申请665390号中所提到的方法，或使用预活化的织物，该预活化织物具有促进织物表面与橡胶层上的反应位置之间粘合的活性侧基，此处将所有的上述文献的全文编入作参考文献。RFL涂布法产生一种组合物，该组合物并不总是能在二层之间提供足够的粘附力。预活化织物，诸如用环氧树脂粘合增强剂涂布的聚酯纤维通常是与RFL处理一起使用的以进一步提高织物对橡胶的粘合。尽管在许多情况下这样的预活化织物性能很好，但是仍需要较廉价的方法和组合物来促进橡胶与织物层之间的粘合，以最终生产出增强的、持久而耐用的橡胶制品。还值得提到的是Hamada等人的美国专利5064876号和Swofford的美国专利5082738号，它们二者提到了促进聚合物薄膜粘合的底涂料组合物。

通过使用等离子体预处理法已形成了不同的更强的织物/橡胶复合材料。特别有关的是Parker等人的美国专利5501880号、Shuttleworth等人的美国专利5283119号和Shuttleworth等人的美国专利5053246号。这些参考文献中的每一篇均公开了织物的等离子体预处理以实现提高织物与RFL橡胶之间的粘合。在这些方法中，织物表面首先用特定的等离子气体(O₂/CF₄)清洁，然后再用其它等离子体气体处理，以形成能促进织物与RFL粘合的表面。等离子体清洁和活化形成了对用RFL胶乳涂布而言具有更为有利的表面能的原始表面。这是通过在织物与RFL的树脂组分之间形成更充分(和因此而更好)的接触而增加对橡胶的粘合。然而，在织物与RFL之间仍没有形成充分的共价结合。Shuttleworth等人的美国专利5053246号和5283119号指出了随后的步骤，其中CS₂等离子体被用于在织物表面上等离子体沉积含硫的薄膜。通过使薄膜与橡胶胶乳颗粒交联进一步增加粘合。不幸的是，这种粘合力的增加是相对地有限的，因为胶乳颗粒基本上被RFL的树脂组分所覆盖从而阻碍了想要的共价键的产生。该二专利的主要好处是在不使用超量的RFL组分的情况下可达到橡胶与织物的粘合。然而，所获得的粘合力还是不能令人满意的。此外，含硫化合物的存在对环境是有害的。