弹性体基底用涂料的制作方法

专利名称：弹性体基底用涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及挤出成型的弹性体材料所用的低摩擦涂料。更具体而言，本发明涉及 用于EPDM或TPV型材(例如，汽车挡风雨条、风挡雨刮器、车门密封条等)的涂料。本发明 还涉及在挤出基底的过程中将涂料组合物施加至基底上的方法。
背景技术：
挡风雨条和挡风雨条涂料在本领域内是公知的。挡风雨条通常包含EPDM或其他 弹性体基底，其被用作门、窗、行李箱、引擎罩和其他汽车封闭空间的密封条。挡风雨条通常 涂敷有低摩擦涂料，这种低摩擦涂料提供滑动性，从而能够使表面滑过挡风雨条，这种涂料 还可任选地提供释冰特性和耐热性，以增强其在极端温度条件下的性能。一般来说，由于聚 氨酯类材料自身固有的挠性、耐磨性和耐候性，因此将其用于弹性体涂料应用中。通常通过如下方式来形成挡风雨条将挡风雨条挤出成型、并将弹性体部件冷却， 随后进行涂料的喷涂及固化。尽管这可能是一种有效的方法，但是这种方法需要经过若干 独立的步骤，因此通常是费力又费时间，并且这种方法会因过量喷洒而造成涂料的大量损 失。因此，需要提供这样一种挡风雨条涂料，这种挡风雨条涂料能够与基底共挤出、并 且还可应用于常规方法中。这种涂料必须能够提供高耐磨性、高耐候性、良好的释冰特性 以及低噪音。这种涂料必须能够应用于热塑性烯烃化合物(TPO)、热塑性硫化橡胶化合物 (TPV)和乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚物(EPDM)上。

发明内容
在本发明第一方面中，提供了一种用于弹性体的涂料，该涂料包含橡胶改性环氧 树脂、环氧反应性稀释剂、以及环氧固化剂。在本发明的优选实施方案中，环氧树脂被端羧 基丁腈橡胶改性。在本发明最优选实施方案中，环氧树脂包含双酚A。在本发明的又一优选 实施方案中，该涂料还包含被端羧酸基丁二烯橡胶改性的环氧化新戊二醇。在本发明的一 个实施方案中，橡胶改性环氧树脂的含量为配制物总重量的30重量％至90重量％。在本 发明的又一实施方案中，橡胶改性环氧树脂的含量超过配制物重量的40重量％。在本发明的另外可供替换的实施方案中，涂料为不含溶剂的100%的固体，并且其 不含异氰酸酯、酚类化合物以及苯氧基化合物。在本发明的另一实施方案中，涂料还含有 固化促进剂。在本发明的优选实施方案中，固化促进剂包含亚甲基二苯基双(二甲基脲) (methylene diphenyl bis(dimethyl urea))。
在本发明的另一实施方案中，涂料还包含触变剂。在本发明的优选实施方案中，触 变剂包含气相法二氧化硅。在本发明的又一实施方案中，涂料还包含增滑剂，增滑剂优选为 聚四氟乙烯粉或超高分子量聚乙烯粉。在本发明的另一实施方案中，涂料还包含颜料，该颜料优选为炭黑。在本发明的另 一实施方案中，涂料还包含助黏剂，该助黏剂优选为二亚硝基苯。在本发明的又一优选实施 方案中，环氧固化剂包括二氰胺固化剂。在本发明的另一实施方案中，涂料被共挤出于基底上，该基底优选为致密型EPDM 或EPDM海绵，并且该基底优选为挡风雨条材料。在本发明的另外两个可供替换的实施方案 中，该基底包含热塑性烯烃和热塑性硫化橡胶。在本发明的又一实施方案中，该基底是尺寸 为6英寸X 6英寸X0. 125英寸厚的正方形EPDM可拉伸衬垫，经涂敷的衬垫在固化后能够 被弯曲成180°的角度而不会在固化后的涂料中形成可见的裂纹。在本发明的又一方面中，该涂料包括双组分涂料，其中A组分包含橡胶改性环氧 树脂以及环氧反应性稀释剂，B组分包含环氧固化剂。在本发明的另一方面中，提供了这样一种汽车挡风雨条，该汽车挡风雨条包含基 底和涂料，其中所述基底和涂料被共挤出而形成挡风雨条。在本发明的优选实施方案中，涂 料包含占涂料总重量的至少40重量％的改性环氧树脂材料。在本发明的另一方面中，提供了这样一种涂敷制品，该涂敷制品包含弹性体基 底；涂料，其包含至少15重量％的橡胶环氧树脂；以及环氧固化剂，其中所述涂料覆盖所述 基底的至少一部分。在本发明的优选实施方案中，该涂料基本不含异氰酸酯，并且/或者为 100%的固体。在本发明的一个实施方案中，挤出基底，并将涂料与基底共挤出，该基底优选为 EPDM基底，并且该基底优选包括挡风雨条。在本发明的另一实施方案中，涂料还包含环氧固 化剂。在本发明的另一实施方案中，涂料还包含固化促进剂。本领域技术人员将会意识到，本发明的涂料可具有多种不同的实施方案。下面的 发明详述部分将阐述本发明的其他应用、目的、优势和新的特征；通过查看下述内容或通过 实施本发明，这些方面对本领域技术人员而言将是更为显而易见的。因此，这里相当宽泛地概述了本发明最为重要的技术特征，这是为了人们能够更 好地理解下面的发明详述部分，并且能更清楚地认识到本发明对现有技术的贡献之处。显 然，下文中还将会阐述本发明的其他技术特征，这些技术特征构成了本发明所附权利要求 的主题。关于这一方面，在对本发明的若干实施方案进行详细解释之前，应该理解的是，本 发明的应用并不局限于下面的说明书所述或附图
中所示出的构造方式和细节、以及组分的 布置方式。本发明可具有其他实施方案，并且能够以多种方式实施。还应理解本文中的用词和术语仅为描述之用，而不应认为其是对本发明的限制。 本领域的技术人员会理解本公开内容所基于的这些概念，并且其可以容易地用作为实施本 发明的若干目的而设计其它结构、方法和系统的基础。重要的是，权利要求应被视为包括那 些等同的构造，只要它们不脱离本发明的主旨和范围。发明详述在本发明的一个实施方案中，涂料能够与弹性体基底(例如，挡风雨条)共挤出， 从而不需要额外的对弹性体进行涂敷的加工步骤。
与现有技术中的涂料相比，本发明的涂料具有许多特征和优点。本发明的涂料包 括高固涂料，该高固涂料的固体含量优选大于95%，最优选为100%。高固涂料能够共挤出 至基底上，并减少或消除了溶剂型涂料所产生的排放物。此外，通过共挤出的方式施加高 固涂料，其转移效率可达100%，从而降低或消除了通过喷涂方式来施加涂料时所带来的浪费。在本发明的一个优选实施方案中，涂料组合物基本不包含异氰酸酯，更优选的是， 该组合物不含有异氰酸酯。尽管异氰酸酯常常被用于弹性体的涂料中，但是优选的是构造 一种不含异氰酸酯的涂料组合物，以减少健康和环境方面的担忧。本发明的实施方案提供了具有低摩擦系数的涂料，这种涂料可有利地用于多种应 用中，这些应用包括(例如)用于汽车挡风雨条的涂料。例如，用以实现窗户玻璃与门框间 的密封的挡风雨条通常具有表面摩擦低的涂料，以便将降落或升高窗户玻璃时的阻力降至 最低。挡风雨条上的涂料还可抵挡由窗户玻璃运动而造成的摩擦降解。除了具有低摩擦系 数之外，挡风雨条上的涂料还必须在较宽的温度范围内维持挠性，以便在-40°C下提供密封 作用。另外，本发明不同实施方案的涂料还为涂敷后的弹性体挡风雨条赋予了其他有利的 特性，包括防止烦扰人/发出尖锐的声音(itch/squeak resistance)、以及更好的耐候性。在本发明的一个实施方案中，涂料被施加在弹性体基底上。弹性体基底可含有包 括热塑性材料或热固性材料在内的多种材料，其中热塑性材料或热固性材料包括(但不限 于)TPE、EPDM或其任意组合。然而，在本发明的优选实施方案中，涂料被施加于可挤出成型 的材料上。在本发明的优选实施方案中，涂料包括环氧树脂基EPDM涂料。以前，人们认为对 于弹性体涂料来说，环氧树脂型涂料太脆。然而，本发明的涂料通过使用橡胶改性环氧树脂 从而克服了这一局限。在本发明的优选实施方案中，环氧树脂包括被端羧酸基丁二烯橡胶 改性的环氧树脂。通过使上述常规的环氧树脂与具有羧基的CTBN橡胶反应，从而制得CTBN橡胶改 性的环氧树脂。具有羧基的CTBN橡胶包括多种市售可得的产品。在本发明的一个实施方 案中，环氧树脂与CTBN橡胶的反应重量比值为1/0. 5至1/2. 0 (环氧树脂/CTBN橡胶)。该 反应通常在120°C至150°C下进行3小时至8小时。环氧树脂包括任何常规的环氧树脂，如缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油酯型环 氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、直链脂肪族环氧化物型环氧树脂、脂环族环氧化物型环氧 树脂等，这些环氧树脂可单独使用、或者两种或多种组合使用。在本发明的优选实施方案 中，环氧树脂包括双酚A型环氧树脂和缩水甘油醚型环氧树脂。在本发明的一个实施方案中，橡胶改性环氧树脂的含量为涂料组合物重量的10 重量％至90重量％。在本发明的优选实施方案中，橡胶改性环氧树脂的含量超过涂料组合
物重量的30重量％。在本发明的一个实施方案中，组合物还包含环氧反应性稀释剂。环氧反应性稀释 剂包含一种或多种这样的化合物，该化合物具有至少一个可与可聚合环氧基反应的氧化环 (oxide ring)。在本发明的一个优选实施方案中，反应性稀释剂包含具有单环氧官能团的 缩水甘油醚。在本发明的一个实施方案中，稀释剂的添加量为涂料组合物重量的0重量％ 至约25重量％、优选为约10重量％至约20重量％。
在本发明的另一实施方案中，涂料组合物还包含固化剂。固化剂包含用于环氧树 脂的交联剂，这种交联剂可从用于固化环氧树脂的多种已知化合物中进行选择，包括脂肪 胺化合物、芳香胺化合物、聚酰胺化合物、酸酐化合物、双氰胺、三氟化硼与胺化合物的络合 物、酚醛树脂和线性酚醛树脂等。固化剂可以单独使用，或者使用多种固化剂的组合。固化 剂的含量为组合物总量的约2重量％至约50重量％、优选为约5重量％至约35重量％。在本发明的又一实施方案中，组合物还包含催化剂或固化促进剂，以加速环氧树 脂与环氧固化剂化合物的反应。这种催化剂对本领域技术人员来说是熟知的，其包括美国 专利No. 5，344，856中所描述的那些。在本发明的优选实施方案中，固化促进剂包括脲、咪 唑和三卤化硼，其中脲是最为优选的。在本发明的最优选实施方案中，促进剂包含亚甲基二 苯基双(二甲基脲)。在本发明的又一实施方案中，固化促进剂的量可随所需的反应性和储存稳定性的 不同而改变。在本发明的最优选实施方案中，固化促进剂的含量为涂料组合物重量的0重 量％至5重量％。在本发明的又一实施方案中，将亚硝基化合物作为助黏剂而加入组合物中。亚硝 基化合物可以为任何含有至少两个亚硝基的芳香族烃(如苯、萘、蒽、联苯等)，其中所述至 少两个亚硝基直接与非相邻的环碳原子相连。更具体而言，这种亚硝基化合物被描述为具 有1至3个芳香核(包括芳香稠核)的多(C-亚硝基)芳香化合物，其中所述1至3个芳 香核(包括芳香稠核)上具有2至6个直接与非相邻的芳香核碳原子相连的亚硝基。芳香 核上的核氢原子可被烷基、烷氧基、环烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、芳基胺、芳基亚硝基、氨 基、卤素等基团替代。芳香核上存在这些取代基几乎不会影响多(C-亚硝基)化合物在本 发明中的功效。据目前所知，对取代基的特征没有限制，这些取代基本质上可以是有机取代 基或无机取代基。因此，当提到“DNB”时，除非另有说明，否则其泛指多(C-亚硝基)或二 (C-亚硝基)的芳香化合物、多(C-亚硝基)或二(C-亚硝基)的苯、或者多(C-亚硝基) 或二(C-亚硝基)的萘，并应理解为包括取代的和未取代的亚硝基化合物。优选的多(C-亚硝基)物质为二亚硝基芳香化合物，尤其是二亚硝基苯和二亚硝 基萘，如间二亚硝基苯或对二亚硝基苯、以及间二亚硝基萘或对二亚硝基萘。尤其优选的多 (C-亚硝基)化合物由通式(R)m-Ar-(NO)2表征，其中Ar选自由亚苯基和萘组成的组；R为 一价有机基团，其选自由氨基或卤素、以及具有1个至20个碳原子的烷基、环烷基、芳基、芳 烷基、烷芳基、芳胺基和烷氧基所组成的组，优选为具有1个至8个碳原子的烷基；m为0、1、 2、3或4。m优选为0。将DNB以溶剂分散体的形式加入粘合剂组合物中。可以用相应的肟 或相应的硝基化合物结合适合的氧化剂/还原剂来代替亚硝基化合物。适用于本发明中的多(C-亚硝基)化合物的示例性非限定性实施方案包括间二 亚硝基苯、对二亚硝基苯、间二亚硝基萘、对二亚硝基萘、2，5- 二亚硝基-对异丙基苯甲烷、 2-甲基-1，4- 二亚硝基苯、2-甲基-5-氯-1，4- 二亚硝基苯、2-氟-I，4- 二亚硝基苯、2-甲 氧基-1，3- 二亚硝基苯、5-氯-1，3- 二亚硝基苯、2-苄基-1，4- 二硝基苯以及2-环己基-1， 4- 二亚硝基苯。相对于每100重量份的卤代聚烯烃，粘合剂中所用的芳香族二亚硝基化合 物的量可为1重量份至200重量份、优选为50重量份至150重量份。亚硝基化合物通常以 分散于芳香族溶剂或氯化芳香族溶剂中的20重量％至45重量％的分散体的形式提供。在本发明的另一实施方案中，也可加入其它成分，以提供更为快速的固化、滑动性能、粘度可控性、以及改善的黏附力。可使用各种添加剂，以便赋予水性分散体型涂料组合 物和/或其固化后的涂层以各种性质，这些添加剂例如为填料、陶瓷球、光泽控制剂、颜料、 流变改进剂、润湿剂等。在本发明的实施方案中，加入了具有环氧官能团的有机硅以作为减摩剂。具有环 氧官能团的有机硅、或环氧有机硅(诸如美国专利No. 4，279，717中所述的那些)等等都是 市售可得的。在本发明的一个优选实施方案中，涂料组合物中的具有环氧官能团的有机硅 含量为组合物总重量的0重量％至约20重量％。在本发明的一个实施方案中，向组合物中加入了一种或多种聚烯烃，优选加入聚 乙烯，如粉末状的高耐热性晶态聚乙烯。由于在将这些材料施加至车辆密封条时，可同时 降低干态噪音水平和湿态噪音水平，因此在被用于车辆挡风雨条上的实施方案中，这些材 料是尤其有利的。聚烯烃(例如上面所提到的聚乙烯)的含量通常为组合物总重量的0重 量％至约15重量％、优选为约2重量％至约10重量％。优选的聚乙烯的重均分子量通常极高，其重均分子量为约2百万至约5百万、优选 为约3百万至约4百万，因此可将其归为超高分子量聚乙烯。聚乙烯粉末的尺寸(平均颗 粒直径或平均粒径)可在约20微米至约70微米范围内变化。填料被用来降低成本，并常常被用来降低COF和噪音。有利的是，填料为各种聚合 物，如尼龙、气相法二氧化硅、聚四氟乙烯、聚烯烃和硅橡胶粉末。这些填料有助于降低本发 明涂料的摩擦系数。然而，关于噪音降低方面，这些填料仅在干态噪音性能方面表现出改善 的效果。另一类填料包括通常被用作填充剂的陶瓷球，这些陶瓷球在本领域内和文献中是 已知的。适合的陶瓷球包括平均直径为约1微米至约12微米的陶瓷珠。相对于每100重 量份的所述一种或多种聚硅氧烷本身和所述一种或多种聚氨酯本身而言，这种陶瓷球的含 量通常为约10重量份或约20重量份至约35重量份或约40重量份。可使用各种光泽控制剂来降低固化后涂料的光泽度。适合的光泽控制剂在本领域 内和文献中是已知的，例如各种涂覆有合成蜡的二氧化硅。通常需要使用各种颜料，以便使所施加的涂料颜色大体上与聚合物基底的颜色相 协调。由于挡风雨密封条通常为黑色，因此可以使用各种黑色颜料分散体，绝大部分的黑色 颜料为各种炭黑，其在本领域内和文献中是已知的。这种颜料的含量可在组合物总重量的 约0. 1重量％至约5.0重量％范围内改变。本发明所述实施方案的涂料总体上已经被描述成单组分配制物。在本发明的另一 实施方案中，可将涂料包装成双组分配制物并出售，其中A组分包含环氧树脂，B组分包含 固化剂。当将其他成分与环氧树脂和固化剂一同使用时，通常将这些成分加入A组分内；不 过这些成分可以包含在A组分或B组分中，只要混合物具有储存稳定性即可。尽管已经参照特定的实施方案对本发明进行了描述，然而应该认识到，这些实施 方案仅示例性地说明了本发明的原理。本领域的普通技术人员将意识到，可通过其他方式 和实施方案来构造本发明的组合物、装置和方法。因此，不能将本文的描述解读为对本发明 的限制，因为其他实施方案也落入由所附权利要求所限定的本发明的范围内。
实施例
表1和表2提供了本发明的两个实施方案的示例性配制物，这两种示例性配制物 尤其适用于涂敷在致密型EPDM基底上。表 权利要求
一种用于弹性体的涂料，包含橡胶改性环氧树脂；环氧反应性稀释剂；以及环氧固化剂。
2.根据权利要求1所述的涂料，其中所述环氧树脂被端羧基丁腈橡胶改性。
3.根据权利要求2所述的涂料，其中所述环氧树脂包含双酚A。
4.根据权利要求3所述的涂料，还包含被端羧酸基丁二烯橡胶改性的环氧化新戊二
5.根据权利要求1所述的涂料，其中所述橡胶改性环氧树脂的含量占该配制物总重量 的30重量％至90重量％。
6.根据权利要求1所述的涂料，其中所述橡胶改性环氧树脂的含量超过所述配制物重 量的40重量％。
7.根据权利要求1所述的涂料，其中所述涂料为100%固体。
8.根据权利要求1所述的涂料，其中所述涂料不含溶剂。
9.根据权利要求1所述的涂料，其中所述涂料不含异氰酸酯。
10.根据权利要求1所述的涂料，还包含固化促进剂。
11.根据权利要求10所述的涂料，其中所述固化促进剂包含亚甲基二苯基双(二甲基脲)。
12.根据权利要求1所述的涂料，还包含触变剂。
13.根据权利要求12所述的涂料，其中所述触变剂包含气相法二氧化硅。
14.根据权利要求1所述的涂料，还包含增滑剂。
15.根据权利要求14所述的涂料，其中所述增滑剂包含聚四氟乙烯粉或超高分子量聚 乙烯粉。
16.根据权利要求1所述的涂料，还包含颜料。
17.根据权利要求16所述的涂料，其中所述颜料包含炭黑。
18.根据权利要求1所述的涂料，还包含助黏剂。
19.根据权利要求18所述的涂料，其中所述助黏剂包含二亚硝基苯。
20.根据权利要求1所述的涂料，其中所述环氧固化剂包括二氰胺固化剂。
21.根据权利要求1所述的涂料，其中所述涂料不含酚类化合物以及苯氧基化合物。
22.根据权利要求1所述的涂料，其被共挤出在基底上。
23.根据权利要求22所述的涂料，其中所述基底包含致密型EPDM。
24.根据权利要求22所述的涂料，其中所述基底包含EPDM海绵。
25.根据权利要求22所述的涂料，其中所述基底为挡风雨条材料。
26.根据权利要求22所述的涂料，其中所述基底包含热塑性烯烃。
27.根据权利要求22所述的涂料，其中所述基底包含热塑性硫化橡胶。
28.根据权利要求22所述的涂料，其中所述基底为6英寸X6英寸X0.125英寸厚的 正方形EPDM可拉伸衬垫，经涂敷的所述衬垫在固化后能够被弯曲成180°的角度而不会在 固化后的所述涂料中形成可见的裂纹。
29.一种根据权利要求1所述的双组分涂料，其中A组分包含橡胶改性环氧树脂；以及 环氧反应性稀释剂；并且 其中B组分包含环氧固化剂。
30.一种汽车挡风雨条，其包括基底和涂料，其中所述基底和涂料被共挤出以形成所述 挡风雨条。
31.根据权利要求29所述的挡风雨条，其中所述涂料包含占所述涂料总重量的至少40 重量％的改性环氧材料。
32.—种涂敷制品，包括 弹性体基底；涂料，其包含占至少15重量％的橡胶环氧树脂；以及 环氧固化剂；其中所述涂料覆盖所述基底的至少一部分。
33.根据权利要求32所述的制品，其中所述涂料基本不含异氰酸酯。
34.根据权利要求32所述的制品，其中所述涂料为100%固体。
35.根据权利要求32所述的制品，其中所述基底为挤出的，并且所述涂料与所述基底 被共挤出。
36.根据权利要求32所述的制品，其中所述基底包含EPDM。
37.根据权利要求32所述的制品，其中所述基底包括挡风雨条。
38.根据权利要求32所述的制品，其中所述涂料还包含环氧固化剂。
39.根据权利要求32所述的制品，其中所述涂料还包含固化促进剂。
全文摘要
本发明提供了一种用于弹性体的涂料，其包含橡胶改性环氧树脂、环氧反应性稀释剂、以及环氧固化剂。所述环氧树脂被端羧基丁腈橡胶改性，并且所述涂料能够与诸如挡风雨条之类的弹性体基底共挤出。
文档编号C08L63/10GK101981099SQ200980110445
公开日2011年2月23日 申请日期2009年3月26日 优先权日2008年3月26日
发明者帕特里克·A·瓦伦 申请人:洛德公司