专利名称：一种基质和橡胶的复合物及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种将橡胶复合物连接到基质上的方法。本发明还涉及一种采用该方法制备的产品，其中该产品由一种基质通过至少一层具有交联磷酸的聚倍半硅氧烷层连接到橡胶复合物上而组成。
背景技术：
已知由基质和连接到这种基质上的橡胶复合物组成的产品或复合物被广泛应用于众多领域。在这些应用中通常都是如高温，高压和高应激状态的极端环境条件，该基质和橡胶复合物不仅需要能够承受这种极端条件从而避免腐蚀或侵蚀，还应该具有彼此连接的
高可靠度。在特别的应用，例如密封件中，该基质通常需要经过处理从而增强其对环境的抵抗或/以及有利于橡胶复合物与基质的连接。这些处理包括使用磷酸锌，磷酸铁，磷酸锰， 或者类似的金属复合物进行处理。美国专利No. 7，354，658公开了一种金属基质，其中橡胶被粘附于一部分基质表面上。为了提高该金属和橡胶之间的粘结性能，基质表面经过了粗糙化处理。随后对基质进行磷酸锌处理，最后将橡胶复合物连接到该基质上从而得到作为最终产品的密封件。美国专利No. 7，384，028公开了一种具有金属配件的橡胶元件，其中该金属配件和橡胶元件通过金属配件表面上成形的抗腐蚀化学薄膜形成整体。该抗腐蚀化学薄膜是一种锆基质的化学薄膜，对人体和环境均无害。该橡胶和金属配件的制造方法如下首先对金属配件的外圆周表面进行去油处理，其次对表面进行喷丸处理，再对处理过的表面进行去油，然后水洗该处理过的表面；在处理过的表面上成形锆基质化学薄膜；再对锆基质化学薄膜的外圆周表面进行水洗和烘干；在锆基质化学薄膜的外圆周表面上形成粘合剂层；最后将橡胶元件粘合至粘合剂层的外圆周表面上。需要有制备这种由基质和橡胶成分组成的产品的其他方法。特别是需要发现新的制备出能够更好地承受极端环境的操作条件的产品的方法。还需要能够减少或摒弃采用金属处理步骤的新方法，因为这些金属处理步骤导致的结果就是不得不需要处理制造过程中产生的多余金属。而更理想的是发现能够减少或简化制造工艺的步骤的新方法。
发明内容
本发明提供了一种由基质和连接到基质上的橡胶复合物组成的产品，其中该产品及其成分均能经受极端环境条件。该产品的制备方法显著减少或摒弃了采用金属处理步骤，这些金属处理步骤导致的结果就是不得不需要处理制造过程中产生的多余金属。被用来制造这种产品的工艺同时还减少或简化了先前使用的制造工艺的步骤。根据本发明的一个方面，提供了一种将橡胶复合物连接到基质上的方法。该方法包括硅烷偶联剂和磷化处理剂的混合物的制备或获取。使用该混合物对基质表面进行处理，然后将橡胶复合物连接到经过处理的基质表面上。
根据本发明的另一个方面，提供了一种由连接到橡胶复合物上的基质组成的产品或复合物，该基质和橡胶复合物通过至少一层具有交联磷酸的聚倍半硅氧烷层连接。该至少一层具有交联磷酸的聚倍半硅氧烷层由硅烷偶联剂和磷化处理剂的混合物制备而成。优选地，该硅烷偶联剂选自于以下组中的至少一种硅烷氨基硅烷，巯基硅烷，环氧树脂硅烷，羰基硅烷，乙烯基硅烷以及含商素的硅烷。根据本发明的一个实施例，被制备应用于基质的混合物进一步包括至少一种酚醛树脂。根据本发明的另一个实施例，该硅烷偶联剂选自于由氨基硅烷和乙烯基硅烷组成的组中的至少一种硅烷。在该实施例中，该混合物的制备优选不添加酚醛树脂。根据本发明的又一个实施例，该磷化处理剂是至少一种磷酸化合物或膦酸化合物。在另一个实施例中，该橡胶复合物是一种双烯橡胶，烯族橡胶，丙烯酸橡胶，含氟橡胶，硅树脂系列橡胶，尿烷系列橡胶，表氯醇橡胶，氯磺化聚乙烯，氧化丙烯橡胶，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，聚降冰片烯橡胶或修饰橡胶。
该基质优选为金属，具有金属表面的陶瓷复合物，或具有金属表面的热塑性聚合物。更加优选地是，该基质是一种金属。
具体实施例方式本发明提供了一种由基质和连接到基质上的橡胶复合物组成的复合物，该基质和橡胶复合物通过至少一层具有交联磷酸的聚倍半硅氧烷夹层连接。该复合物在高温，高压和高应激状态之类的极端环境下极其耐用。该聚倍半硅氧烷层或聚合物可使用环境友好工艺涂覆到基质上，其中，在制备复合物的过程中并不需要采用不良的金属预处理步骤。具有交联磷酸的聚倍半硅氧烷复合物通过将硅烷偶联剂和磷化处理剂的混合物涂覆或处理到基质表面而制得。该混合物本身是通过将一定量的硅烷偶联剂和磷化处理剂混合制得，从而在基质表面有效形成具有交联磷酸的聚倍半硅氧烷复合物。在一个实施例中，该混合物通过将占混合物总重量的0. Iwt % -20wt%的硅烷偶联剂加入到用于容纳或混合所述混合物中各组分的器皿或容器中而制得。优选地， 该混合物通过加入占混合物总重量的0. 2wt% -15wt%的硅烷偶联剂制得，更优选地为 0. 5wt% -IOwt %。该硅烷偶联剂可以是任何能够生成聚倍半硅氧烷的硅烷复合物。可用的硅烷偶联剂的例子包括氨基硅烷，巯基硅烷，环氧树脂硅烷，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-苄基-Y -氨丙基三甲氧基硅烷以及N-乙烯苄基-γ -氨丙基三乙氧基硅烷。巯基硅烷的例子包括，但不局限于，Y -巯基丙基三甲氧基硅烷，Y -巯基丙基三乙氧基硅烷，Y-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷以及Y-巯基丙基甲基二乙氧基硅烷。
环氧硅烷的例子包括，但不局限于，Y-环氧丙基三甲氧基硅烷，Y-环氧丙基三乙氧基硅烷，Y-环氧丙基甲基二甲氧基硅烷，β-(3，4_环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷以及β-(3，4-环氧环己基)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。含卤硅烷的例子包括，但不局限于，Y-氯代丙基三甲氧基硅烷。根据本发明的一个实施例，该混合物通过加入占混合物总重量的-20wt% 的磷化处理剂制得。优选地，该混合物通过加入占混合物总重量的-15wt%的磷化处理剂制得，更优选为3wt% -IOwt %。该磷化处理剂可以是能有效地与聚倍半硅氧烷交联的任意含磷的酸。优选为任意合适的磷酸化合物或膦酸化合物。优选的磷酸化合物包括含有以下通式的磷酸化合物
权利要求
1.一种将橡胶复合物连接到基质上的方法，其特征在于，包括制备硅烷偶联剂和磷化处理剂的混合物；使用所述混合物对所述基质的表面进行处理；以及将所述橡胶复合物连接到所述基质经过处理的表面。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂是选自以下组中的至少一种硅烷氨基硅烷，巯基硅烷，环氧树脂硅烷，羰基硅烷，乙烯基硅烷以及含商硅烷。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述混合物进一步包括至少一种酚醛树脂。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自由氨基-硅烷和乙烯基硅烷组成的组中的至少一种硅烷。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述混合物的制备不需加入酚醛树脂。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磷化处理剂是至少一种磷酸化合物或膦酸化合物。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述橡胶复合物是一种双烯橡胶，烯族橡胶，丙烯酸橡胶，含氟橡胶，硅树脂系橡胶，尿烷系橡胶，表氯醇橡胶，氯磺化聚乙烯，环氧丙烷橡胶，乙烯-醋酸乙烯共聚物，聚降冰片烯橡胶及其修饰橡胶。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基质是金属，具有金属表面的陶瓷复合物，或具有金属表面的热塑性聚合物。
9.如权利要求8所述的复合物，其特征在于，所述基质是金属。
10.一种由通过至少一层具有交联磷酸的聚倍半硅氧烷层连接到橡胶复合物上的基质组成的复合物。
11.如权利要求10所述的复合物，其特征在于，所述基质是金属，具有金属表面的陶瓷复合物，或具有金属表面的热塑性聚合物。
12.如权利要求10所述的复合物，其特征在于，所述基质是金属。
13.如权利要求10所述的复合物，其特征在于，所述橡胶复合物是一种双烯橡胶，烯族橡胶，丙烯酸橡胶，含氟橡胶，硅树脂系橡胶，尿烷系橡胶，表氯醇橡胶，氯磺化聚乙烯橡胶， 环氧丙烷橡胶，乙烯-醋酸乙烯共聚物，聚降冰片烯橡胶及其修饰橡胶。
14.如权利要求10所述的复合物，其特征在于，所述至少一层具有交联磷酸的聚倍半硅氧烷层由硅烷偶联剂和磷化处理剂的混合物制得。
15.如权利要求14所述的复合物，其特征在于，所述硅烷偶联剂是选自以下组中的至少一种硅烷氨基硅烷，巯基硅烷，环氧树脂硅烷，羰基硅烷，乙烯基硅烷以及含商硅烷。
16.如权利要求15所述的复合物，其特征在于，所述混合物进一步包括至少一种酚醛树脂。
17.如权利要求14所述的复合物，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自氨基硅烷和乙烯基硅烷组成的组中的至少一种硅烷。
18.如权利要求17所述的复合物，其特征在于，所述混合物的制备不需加入酚醛树脂。
19.如权利要求14所述的复合物，其特征在于，所述磷化处理剂是至少一种磷酸化合物或膦酸化合物。
20.如权利要求10所述的复合物，其特征在于，所述复合物是一种密封件。
全文摘要
本发明提供一种由基质和连接到基质上的橡胶复合物组成的产品，该基质和橡胶复合物通过至少一层具有交联磷酸的聚倍半硅氧烷层连接而成。所述至少一层具有交联磷酸的聚倍半硅氧烷层由硅烷偶联剂和磷化处理剂的混合物制备而成。
文档编号C23C22/07GK102482782SQ201080040108
公开日2012年5月30日 申请日期2010年9月29日 优先权日2009年9月30日
发明者理查德·E·德瓦尔德, 苏克·辛格 申请人:费德罗-莫格尔公司