[发明专利]由杂化树脂组合物制成的气囊涂层

说明书

技术领域

本发明涉及杂化树脂(hybrid resin)组合物作为气囊织物涂层的应用。杂化树脂组合物形成互穿(interpenetrating)的聚合物网络(IPN)，使气囊具有所需的特性，如抗张强度和柔软度，同时比可单独使用或联合使用的其它涂层材料便宜。本文所述的用于形成IPN的聚合物为聚氨酯，其与丙烯酸酯、乙烯基(vinyls)、聚硅氧烷(silicone)及其组合混合在一起。本发明的杂化树脂涂层可以单独使用或者与其它的单组分或多组分气囊涂层组合使用，以实现透气性、抗张强度和断裂伸长率的所需特性。

背景技术

过去，气囊用一层或多层聚合材料涂布，以增强其性能，例如，防止不希望发生的气体通过织物渗透，在较小的程度上，保护织物免受由于接触用于为气囊充气的热气而造成的损坏。早期开发的气囊中选择的聚合物为聚氯丁二烯。但随后发现，当与热接触时，聚氯丁二烯倾向于降解并释放出盐酸成分，从而有可能将有害化学物质引入周围环境中并使织物成分降解。这种降解问题，再加上需要使用更少的涂层材料以减少成品气囊的折叠尺寸，使得人们几乎普遍使用基于聚硅氧烷的材料来替代聚氯丁二烯作为气囊涂层。

更新的气囊设计，尤其是放置于乘客室侧的气囊设计已经考虑了气囊在使用中保持压力时间更长的要求。空气保留时间较长以及所用聚硅氧烷聚合物的涂布水平较低的要求已经开始使如下效应变得很突出：即当缝制接缝处于应力状态下时，天然润滑的聚硅氧烷涂层会使构成织物的纱线发生移位。这种移位可以导致充气的气体通过移位纱线形成的孔隙发生泄漏，或者在严重的情况下，可以导致接缝裂开。由于碰撞事故中气囊必须保持其完整性，以便充分保护驾驶员或乘客，因此，非常需要有为气囊提供有效的空气保留特性并充分限制纱线移位以使其正常发挥作用的涂层。

如上所述，近年来，已经采用了聚硅氧烷涂层来提供这种所需的渗透性和强度特性。但这些涂层材料(如聚二甲基硅氧烷)的相对成本相当高，正在寻求更便宜的可替代物。因此，需要在单股纱线之间提供良好的附着力和坚固的结合力来以实现织物的长期刚度，以防止在切缘或接缝处发生脱线，同时提供老化稳定性和优异的透气性低的特性。

为了提供成本经济的仅含聚硅氧烷的涂层的功能替代物，已经开发出多层涂层系统。用于产生这种涂层的材料包括聚合物，例如聚氨酯、丙烯酸类和类似物，这些聚合物可以单独使用或与聚硅氧烷组合使用。

例如，Veiga等人的美国专利第6,239,046号和第6,641,686号描述了双层气囊涂层的应用，其中织物接触层为粘合性聚氨酯，顶层为弹性聚硅氧烷。Veiga等人的美国专利第6,734,123号中描述的另一种方法使用多层聚氨酯作为气囊涂层材料。在该情况下，使用多层粘合性聚氨酯和弹性聚氨酯实现所需的特性。Veiga的美国专利第6,770,578号中提供了另一种多层涂层系统，其中将聚氨酯底涂层涂布在气囊织物上，然后涂上一层或多层聚合物膜。这些聚合物膜由聚氨酯、聚酰胺或聚烯烃形成。但这些文献均没有教导使用杂化树脂作为气囊涂层。

产生多组分气囊涂层的其它努力集中于将聚硅氧烷与不同的聚合物混合在同一聚合物网络中。均授予Parker的美国专利第6,348,543号；第6,468,929号；和第6,545,092号描述了由与含乙烯的共聚物(如乙烯丙烯酸甲酯或乙烯乙酸乙烯酯)交联或混合的含乙烯基的聚硅氧烷制成的气囊涂层的制造。在Parker的美国专利第6,846,004号中所述的另外的方法中，聚硅氧烷聚合物与乙烯和至少一种极性单体的共聚物在挥发性溶剂和任选的固化催化剂的存在下混合。Parker的美国专利申请公开号第2005-0100692中描述了另一种方法，其包括用含乙烯基聚硅氧烷和具有聚硅氧烷和非聚硅氧烷取代基的共聚物的交联反应产物对气囊织物进行涂层，上述产物可以有或没有Si-H端基。

这些系统的一个问题是所选择的聚合物很难形成均一的混合物。而且，聚合物的简单混合不会引起分子的“交错”，这正是目前所需IPN的特性，因为大多数聚合物树脂彼此不相容。当不同的树脂简单地混合在一起时，它们趋向于形成邻接、但分离的微区(domain)。最常见的是，这些聚合物在与另一种聚合物结合之前已经分别发生了聚合。每种树脂成分在混合物中形成其自身的微区，产生物理性质(如熔点或闪点温度)的涂层区域。当作为整体考虑时，混料通常表现的性质是各个树脂的本体特性均衡的结果。两种不同树脂微区之间的界面是混料的弱点，可以导致树脂混料的机械性能差、且长期稳定性差。