8] 在图5所示的第一构造中，使用在表2中列出的基本装置条件，并在表1中列出了 各种参数变化和结果。在Openair?等离子体技术体系（Plasma Jet PFW10-PAD;德国 Steinhagen 的 Plasmatreat?:)中进行 APP。采用 2. lkW(V = 296±3V，I = 7±0· 2A) 的功率和15-25kHz的激发频率来操作该体系。在图5中图示的第一 APP装置50内，通过 喷雾器 55(〇mron NE-Ul7 Ultrasonic Nebulizer ;日本的OMRON Matsusaka Co. ,Ltd.)供 应前体蒸气。通过相应的10个位置的标度盘（dial)，喷雾器允许调节载气的流速和前体的 加料速率。首先使用条件A-F运行实施例2-7,以测定在表3中规定的最佳喷雾器装置。然 后，对于表1中的其余实施例，使用条件F。从释放装置（let off)51，经玻璃腔室53供应 碳纤维52。纤维通过预张紧装置56来张紧，并在收卷缠绕单元57上缠绕。使用空气作为 电离气体，且流速为1350L/h。空气原料气体进入端口 54,在此它被电离并通过等离子体喷 嘴59注射。前体蒸气通过喷雾器55与以17L/min(1020L/h)流动的空气载流一起进料，对 应于在喷雾器的空气流动标度盘上的第10级）。前体的加料速率为3ml/min，对应于在它 的流动标度盘上的第10级。通过喷雾器55生成平均粒度为4.4 μπι的气溶胶。通过空气 携带的前体可填充整个玻璃T形管53,且非常少量过量的气体从等离子体腔室53的末端流 出，因为一旦它流动到等离子体活性区内，它即开始聚合并沉积在纤维表面上。在25cm长 的玻璃腔室53(它是一个不均匀的T形管（PTU100/25,获自英国斯塔福德的QVF Process System Ltd的硼硅酸盐玻璃3. 3))内部，将碳纤维粗纱52置于距等离子体喷嘴59的尖端 15mm的距离处。由于健康和安全防范措施，整个等离子体区被容纳在具有萃取器63的密封 丙烯酸树脂盒65内。图5所示的构造允许连续处理纤维，其中碳纤维粗纱的两面暴露于等 离子体射流。通过PTFE滚针61再导引碳纤维，从而允许纤维成环或者三次通过玻璃腔室 53,因此纤维向APP的暴露最大化。不锈钢网58可任选地位于碳纤维粗纱的上轧槽（top pass)与纤维粗纱的第二轧槽之间。不锈钢网58的功能是阻断一些电离颗粒，和进而降低 等离子体在其余纤维粗纱上的物理溅射。丙烯酸蒸气例如可在纤维表面上通过UV和稀有 高能粒子聚合。在没有不锈钢的情况下，在APP处理期间，在前体聚合和等离子体的物理 溅射之间存在更多的竞争。选择六种不同的处理速度：〇. 18、0. 4、0. 8、1. 4、2. 5和5m/min， 分别对应于在玻璃腔室内4. 2、1. 9、0. 9、0. 5、0. 3和0. 15分钟的停留时间。为了检验APP 对碳纤维和纤维与弹性体基体之间的界面相互作用的影响，进行碳纤维表面和本体性能的 表征，其中包括动态接触角、ζ电势、BET表面积、XPS、单纤维抗拉强度测量和粘合的微机 械特性。通过单纤维破碎测试来表征碳纤维对RFL弹性体基体的粘合行为，和通过在模型 复合材料上的单纤维拉拔测试来表征碳纤维对PU弹性体的粘合行为。通过界面剪切强度 (t ifss)来代表粘合性。
[0029] 在图5的装置内的第一系列APP实验所使用的前体包括丙烯酸（99%纯度，英国 Aldrich)、甲基丙稀酸2-轻乙醋（99%纯度，英国Aldrich)、N-异丁氧基甲基丙稀酰胺（工 业级，英国Aldrich)和N-羟乙基丙烯酰胺（97%纯度，英国Aldrich)。表1中示出了具有 喷雾器装置参数、速度、材料和IFSS测试结果的APP。所报道的数值与在优先权申请中报道 的数值稍有不同，这是因为对纤维强度〇 f的重新测量，其用于如下所述计算IFSS。结论保 持相同。
[0030] 表 1
[0031]
【主权项】
1. 在动力传动带、软管、轮胎或其他经增强的橡胶产品中使用的经处理的碳纤维抗拉 帘线，其包含碳纤维，该碳纤维用在等离子体辅助的化学气相沉积法中在大气压沉积并聚 合的聚合物层涂布。
2. 根据权利要求1所述的帘线，其中该聚合物层是一种或多种前体的大气压等离子体 聚合产物，该前体选自具有双键并且含有在该等离子体中能够容易地聚合和/或交联的羧 酸、羟基、酯、酰亚胺、羰基或酰胺官能团的低分子量单体。
3. 根据权利要求1所述的帘线，其中该聚合物层是一种或多种前体的大气压等离子体 聚合广物，该如体选自乙條基幾酸、乙條基幾酸的烧基醋、乙條基幾酸的轻基烧基醋、丙條 腈和乙烯基羧酸的酰胺。
4. 根据权利要求2所述的帘线，其中该前体选自丙烯酸、甲基丙烯酸2-羟乙酯、N-异 丁氧基甲基丙烯酰胺和N-羟基乙基丙烯酰胺。
5. 挠性复合产品，其包括用碳纤维帘线增强的弹性主体，所述帘线包含碳纤维，该碳纤 维用在等离子体辅助的化学气相沉积法中在大气压沉积并聚合的聚合物层涂布。
6. 根据权利要求4所述的产品，其选自带、软管和轮胎。
7. 根据权利要求4所述的产品，其为动力传动带形式。
8. 方法，其包括：使用选自乙烯基羧酸、乙烯基羧酸的烷基酯、乙烯基羧酸的羟基烷基 酯、丙烯腈和乙烯基羧酸的酰胺的前体，用大气压等离子体聚合法处理碳纤维抗拉帘线；将 经处理的帘线嵌入未固化的弹性基体内；固化具有嵌入帘线的基体，以形成经增强的弹性 产品。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中当引至该碳纤维附近的等离子体时，所述前体为 载气中的气溶胶形式。
10. 根据权利要求8所述的方法，其中该产品选自带、软管和轮胎。
【专利摘要】在动力传动带、软管、轮胎或其他经增强的橡胶产品中使用的经处理的碳纤维抗拉帘线和所得产品，它包含碳纤维，该碳纤维用在等离子体辅助的化学气相沉积法中在大气压沉积并聚合的聚合物层涂布。合适的聚合物层与帘线增强的目标基体相容。对于橡胶带来说，涂层与带主体的橡胶组合物或者围绕帘线的粘合胶或粘合剂如RFL相容。对于RFL/橡胶体系和铸塑聚氨酯弹性体来说，合适的聚合物是乙烯基羧酸或其酯或酰胺的APP反应产物。合适的羧酸包括丙烯酸和甲基丙烯酸。乙烯基羧酸的各种酯和酰胺也是合适的，例如甲基丙烯酸2-羟乙酯、N-异丁氧基甲基丙烯酰胺和N-羟乙基丙烯酰胺。
【IPC分类】F16G5-08, B29B15-10, D01F11-16, D06M10-10, B29D30-40, D07B1-06, C08J5-06, F16G1-10, D02G3-48, D06M14-36, B60C1-00
【公开号】CN104619907
【申请号】CN201380039507
【发明人】J·G·诺克斯, A·比斯马克, S·白
【申请人】盖茨公司, 伦敦帝国学院
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2013年6月24日
【公告号】EP2864540A1, US20150152590, WO2014004359A1