[发明专利]复合材料和复合材料的生产方法及其用途

说明书

本发明涉及聚合物长丝和/或聚合物长丝的制品与橡胶组成的复合材料，以及生产复合材料的方法及其用途。

高分子量的聚烯烃长丝，它具有较高的拉伸强度和拉伸模量。由于这些特性，它是适用的增强材料，该增强材料用于以橡胶为基体的复合材料。其缺点是橡胶层的光滑表面上粘附性很差。

在中等或较低分子量的聚烯烃长丝中，为了改善与橡胶基体的粘附性，将长丝加热到其表面全部软化或熔化的温度，这样就可以同橡胶基体牢固地粘接在一起。这种工序不适合高分子量的聚烯烃长丝，因为在被加热到使其表面发生软化或熔化的时候，这些长丝的强度就损失相当大，并且它不再适用于生产复合材料的橡胶基体中的增强材料，而这种复合材料在使用中要承受很大的张力和压缩应力。

因此，本发明的任务是，提供一种由高分子量的聚烯烃长丝和/或该长丝的制品与橡胶组成的复合材料，其中这些长丝和/或这些长丝的制品被牢固地粘接到橡胶基体上，同时保持长丝原有的高拉伸强度和模量。

用本发明的聚烯烃长丝和/或这些长丝的制品与橡胶构成的复合材料，可以完成本发明的任务。在这个方法中，长丝是由具有高分子量和高拉伸强度以及高拉伸模量的聚烯烃组成，并使用作为增粘剂的低分子量和低熔点的聚合物将其粘接到橡胶上。

在本发明的复合材料中，高分子量的聚烯烃长丝和/或这些长丝的制品显示出很高的拉伸强度和模量，而仍然能很好地粘接橡胶基体，所以，使用本发明的复合材料所生产的产品能承受很大的张力和压缩应力，如制成压力管、橡皮船及其类似产品。

构成高拉伸强度和高拉伸模量长丝的聚烯烃，最好有超过高分子量，特别是分子量在600，000g/mol以上（重均分子量），并能高度拉伸，以拉伸率高于20，最好高于30进行拉伸。

这些长丝特别适于用凝胶工艺来生产，该工艺包括溶解聚烯烃，以备用于生产长丝。在溶剂中，在聚烯烃溶解温度以上形成溶液，以便作出长丝。为了凝胶，将这些长丝冷却到溶解温度以下。在除去溶剂的同时，拉伸凝胶的长丝。这种方法已公开，例如GB-A-2，042，414和2，051，667，及德国公开说明书3，724，434。

这种高分子量的聚烯烃长丝主要是由聚乙烯，最好由线性聚乙烯组成。这些聚乙烯可包含少量的、至多不过5%（摩尔）的一种或多种可与其共聚的其他烯烃，如丙烯、丁烯、戊烯、己烯、4-甲基戊烯、辛烯和类似物。并且在每1000个碳原子中带有1～10，特别是2～6个甲基或乙基基团。但也可用其它的聚烯烃，如丙烯均聚物和共聚物。所使用的聚烯烃也可含有少量的，一种或多种其它聚合物，特别是含有1-烯烃聚合物。

有利的是通过对这些长丝进行表面处理，提高了高拉伸强度和高拉伸模量的聚烯烃长丝与用作增粘剂低分子量的聚乙烯之间的粘合性，而不影响它们的拉伸强度和模量。为了改善粘合性，特别是借助一种如德国公开说明书（在德国专利局申请，与本申请有相同的申请日，内部工作参考S4240-5410）中所描述的等离子处理。在类似的方法中，只要对强度性能没有多大影响，也可以使用电晕处理或机械和/或化学的已知处理方法，使其本身变粗糙。

在本发明的复合材料中，高拉伸强度和高拉伸模量的聚烯烃长丝，可以用作，如纱线、机织物、针织物或无纺织物、或它们的组合物。也可以采用长丝制品。

用作高拉伸强度和高拉伸模量聚烯烃长丝与橡胶的增粘剂的低分子量和低熔点的聚合物，具体是一种分子量低于200，000g/mol，尤其是低于100，000g/mol（重均分子量）的聚合物，并且是用已知的方法生产的。例如，这种聚合物包括聚烯烃，特别是聚乙烯、乙烯/乙烯基乙酸酯共聚物，或乙烯/丙烯酸共聚物，其中乙烯在共聚物中的重量含量不低于70%，熔点或软化点最好在135℃左右，或低一些，例如，最好在100℃～130℃之间。这些熔点或软化点明显地低于高分子聚烯烃，特别是低于超高分子量的聚烯烃。高分子聚烯烃或超高分子量聚烯烃的熔点为150℃或更高，因此，当低分子量和低熔点的聚合物被加热到它们的熔点时，高分子量的聚烯烃还没达到其熔点，这样，对它们的高拉伸强度和高拉伸模量不会产生不利影响。如果加热到它们的熔点以上，就会产生这种影响。低分子量和低熔点聚合物的增粘剂作用是建立在这样基础上的，即在充分软化或熔化状态，它一方面与高拉伸强度和高拉伸模量的聚烯烃长丝粘合（聚烯烃长丝可以用所述的方法进行预先处理），另一方面，又与橡胶粘合。这样，可保证高拉伸强度和高拉伸模量的聚烯烃长丝和橡胶基体之间的牢固连接。

被用作增粘剂的低分子量和低熔点的聚合物最好为薄膜的形式。但也可以粉末、颗粒和类似的形式使用。