包含金属部件和官能聚合物基质的复合材料制造技术

本发明专利技术涉及复合材料，所述复合材料包括至少一种具有金属表面的部件和含官能二烯聚合物的聚合物基质，所述官能二烯聚合物带有至少一个芳族基团，所述芳族基团由至少两个羟基官能团取代，并且所述羟基官能团中有两个是邻位的。这样的复合材料具有良好的抗撕裂性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含金属部件和官能聚合物基质的复合材料
本专利技术涉及基于金属和二烯聚合物的复合材料的领域，所述复合材料旨在例如用作车辆轮胎的增强结构或增强体，特别是具有径向胎体增强件(例如胎体帘布层或胎冠帘布层)的轮胎的增强结构或增强体。
技术介绍
以已知的方式，具有径向胎体增强件的轮胎包括胎面、两个不可伸展的胎圈、将胎圈连接至胎面的两个胎侧、以及在胎体增强件和胎面之间周向设置的带束层，该带束层和胎体增强件由各种橡胶帘布层(或“层”)组成，其由如由金属制得的增强元件或增强体(例如缆线或单丝)增强。因此用丝线元件增强的增强帘布层由胶和嵌入胶中的增强元件构成。该胶一般基于二烯弹性体、天然橡胶、增强填料(例如炭黑)、基于硫和氧化锌的交联体系。增强元件在帘布层内几乎彼此平行设置。为了有效地实现增强这些帘布层(其在轮胎的运转过程中以已知的方式经受极高的应力)的功能，这些金属丝线增强元件必须满足非常多的常常相互矛盾的技术标准，例如疲劳下的高耐久性、高拉伸强度、耐磨性和抗腐蚀性、对周围橡胶的强力粘合，并且必须能够尽可能长时间地以极高水平维持该性能。容易理解的是，在胶与金属丝线增强元件之间的粘合因此是该性能的耐久性方面的关键特性。例如，用于将胶结合至钢的传统方法在于用黄铜(铜-锌合金)包覆钢的表面，通过在硫化或固化存在于胶中的弹性体的过程中使黄铜加硫来确保钢与胶之间的结合。事实上，已知由于在所遇到的各种应力、特别是机械应力和/或热应力的影响下形成的硫化物逐渐生长，所以在钢与胶之间的粘合能够随着时间减弱。
技术实现思路
因此，轮胎制造商一直致力于寻找基于金属和二烯聚合物基质的复合材料，所述复合材料是现有复合材料的替代解决方案，并且所述复合材料在不需要求助于硫化步骤的情况下具有内聚性。在他们的研究过程中，申请人公司发现了使得能够解决对于各种金属而言所提及的问题的解决方案。因此，本专利技术的第一主题是复合材料，所述复合材料至少基于具有金属表面的部件和包含官能二烯聚合物的聚合物基质，所述官能二烯聚合物带有至少一个芳族基团，所述芳族基团由至少两个羟基官能团取代，其中羟基官能团中有两个是邻位的。本专利技术涉及包括根据本专利技术的复合材料的轮胎。具体实施方式I.本专利技术的详细描述在本说明书中，由表述“在a和b之间”表示的任何数值区间代表从大于a延伸至小于b的数值范围(即不包括端值a和b)，而由表述“a至b”表示的任何数值区间意指从a延伸直至b的数值范围(即包括严格端值a和b)。在本说明书中，除非另外明确指出，所示的所有百分比(％)均为质量％。表述复合材料“至少基于部件和聚合物基质”应该理解为意指复合材料包含部件和聚合物基质，所述聚合物基质在制备复合材料的各个阶段期间，特别是在聚合物基质的交联期间或在聚合物基质交联之前的复合材料的制造期间能够与部件的金属表面反应。在本申请中，名称“芳族基团”表示由至少两个根据本专利技术限定的邻位羟基官能团取代的芳族基团，并且所述芳族基团由根据任何一个实施方案的用于本专利技术需求的官能二烯聚合物所携带。在该申请中，羟基官能团是指OH基团。根据本专利技术的复合材料至少基于聚合物基质和具有金属表面的部件。聚合物基质表示存在于复合材料中的所有聚合物(即大分子链)。部件的金属表面可以是部件整个表面的全部或部分，并且旨在与聚合物基质接触，即与聚合物基质的一种或多种聚合物接触。根据本专利技术，部件完全或部分地由聚合物基质包覆。根据本专利技术，部件的仅一部分是金属的，该部分至少由金属表面构成，或者就是整个部件是金属的。优选整个部件由金属制成。根据本专利技术的第一变体形式，部件的金属表面由与部件的其余部分不同的材料制成。换言之，部件由被构成金属表面的金属层完全或部分包覆的材料制成。被金属表面全部或部分包覆的材料是金属或非金属的，优选金属的。根据本专利技术的第二变体形式，部件由单一材料制成，在这种情况下，部件由与金属表面的金属相同的金属制成。根据本专利技术的有利的实施方案，金属表面包含铁、铜、锌、锡、铝、钴或镍。根据本专利技术的特别优选的实施方案，金属表面的金属为选自铁、铜、锌、锡、铝、钴、镍以及包含这些金属中至少一种的合金的金属。合金可以例如为二元或三元合金，如钢、青铜和黄铜。优选地，金属表面的金属为铁、铜、锡、锌或包含这些金属中至少一种的合金。以更优选的方式，金属表面的金属为钢、黄铜(Cu-Zn合金)或青铜(Cu-Sn合金)。在该申请中，表述“金属表面的金属为下文所示的金属”意指金属表面由下文所示的金属制成。例如如上所写的表述“金属表面的金属为铁”意指金属表面由铁制成。一些金属在与周围空气接触时会发生氧化，因此除了不锈钢以外，金属能够被部分氧化。当金属表面由钢制成时，钢优选为碳钢或不锈钢。当钢为碳钢时，其碳含量优选为包括在0.01％和1.2％之间或在0.05％和1.2％之间，或在0.2％和1.2％之间，特别地在0.4％和1.1％之间(包括端值)。当钢为不锈钢时，其优选地包含至少11％的铬和至少50％的铁。部件可以为任何形式。优选地，部件为丝线或帘线的形式。根据本专利技术的一个特别的实施方案，部件具有至少等于1毫米的长度。长度理解为意指部件的最大尺寸。作为具有至少等于1毫米的长度的部件，可以提及例如用在车辆轮胎中的增强元件，如丝状元件(单丝或帘线)或非丝状元件。根据本专利技术的一个特别优选的实施方案，复合材料为其中部件形成增强元件并且聚合物基质包覆增强元件的增强结构。聚合物基质的必要特征为带有至少一个芳族基团的官能二烯聚合物，其中芳族基团由至少两个羟基官能团取代，并且羟基官能团中有两个是邻位的。两个邻位官能团理解为意指由芳族环中相邻的碳携带的两个官能团。换言之，一个羟基官能团相对于另一个羟基官能团位于邻位。根据本专利技术的特定实施方案，官能二烯聚合物带有数个芳族基团，所述芳族基团由至少两个羟基官能团取代，其中羟基官能团中有两个是邻位的。以优选的方式，芳族基团中存在两个羟基官能团。根据本专利技术的任何一个实施方案，两个邻位羟基官能团相对于以下键或基团而言各自优选地位于间位和对位，所述键或基团确保芳族基团连接至官能二烯聚合物的链，特别是主链。羟基官能团在芳族基团上的相对位置(即邻位)赋予金属对橡胶组合物的良好粘合性能。根据本专利技术的特别优选的实施方案，芳族基团为具有式(I)的二羟芳基基团，其中符号*表示直接或间接连接至官能二烯聚合物的链，特别是主链。应记得二烯聚合物应理解为意指包含二烯单元并且通常至少部分(即均聚物或共聚物)得自二烯单体(带有两个共轭或非共轭的碳-碳双键的单体)的聚合物。二烯聚合物更特别地理解为意指：(a)具有4至12个碳原子的共轭二烯单体的任何均聚物；(b)共轭二烯单体的任何共聚物，特别是共轭二烯单体和乙烯基单体(例如乙烯、α-单烯烃、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酸酯、羧酸乙烯酯、乙烯醇、乙烯醚)的任何共聚物，所述共轭二烯单体具有4至12个碳原子；(c)具有5至12个碳原子的非共轭二烯单体的任何均聚物；(d)非共轭二烯单体的任何共聚物，特别是非共轭二烯单体和单烯烃(例如乙烯或α-单烯烃)的任何共聚物，所述非共轭二烯单体具有5至12个碳原子；(e)在(a)至(d)中所限定的聚合物的混合物。以下特别适合作为共轭二烯：1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯、2,3-二(C1-C5烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料，其至少基于具有金属表面的部件和包含官能二烯聚合物的聚合物基质，所述官能二烯聚合物带有至少一个芳族基团，所述芳族基团由至少两个羟基官能团取代，其中羟基官能团中有两个是邻位的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.13 FR 15608481.一种复合材料，其至少基于具有金属表面的部件和包含官能二烯聚合物的聚合物基质，所述官能二烯聚合物带有至少一个芳族基团，所述芳族基团由至少两个羟基官能团取代，其中羟基官能团中有两个是邻位的。2.根据权利要求1所述的复合材料，其中，整个部件由金属制成。3.根据权利要求1和2中任一项所述的复合材料，其中，部件的金属表面由与部件的其余部分不同的材料制成。4.根据权利要求1和2中任一项所述的复合材料，其中，部件由与金属表面的金属相同的金属制成。5.根据权利要求1至4中任一项所述的复合材料，其中，金属表面包含铁、铜、锌、锡、铝、钴或镍。6.根据权利要求1至5中任一项所述的复合材料，其中，金属表面的金属为选自铁、铜、锌、锡、铝、钴、镍以及包含这些金属中至少一种的合金的金属。7.根据权利要求1至6中任一项所述的复合材料，其中，金属表面的金属为铁、铜、锡、锌或包含这些金属中至少一种的合金。8.根据权利要求1至7中任一项所述的复合材料，其中，金属表面的金属为钢、黄铜或青铜。9.根据权利要求8所述的复合材料，其中，所述钢为碳钢或不锈钢。10.根据权利要求1至9中任一项所述的复合材料，其中，部件具有至少等于一毫米的长度。11.根据权利要求1至10中任一项所述的复合材料，其中，部件为丝线或帘线。12.根据权利要求1至11中任一项所述的复合材料，所述复合材料为增强结构，在所述增强结构中部件构成增强元件并且聚合物基质包覆增强元件。13.根据权利要求1至12中任一项所述的复合材料，其中，官能二烯聚合物带有数个芳族基团，所述芳族基团由至少两个羟基官能团取代，其中羟基官能团中有两个是邻位的。14.根据权利要求1至13中任一项所述的复合材料，其中，芳族基团的羟基官能团数量为二。15.根据权利要求1至14中任一项所述的复合材料，其中，芳族基团为具有式(I)的二羟芳基基团，其中符号*表示直接或间接连接至官能二烯聚合物的链，16.根据权利要求1至15中任一项所述的复合材料，其中，芳族基团为官能二烯聚合物中聚合物链的侧基。17.根据权利要求1至16中任一项所述的复合材料，其中，芳族基团位于官能二烯聚合物中聚合物链的末端。18.根据权利要求1至17中任一项所述的复合材料，其中，芳族基团仅被携带在官能二烯聚合物中聚合物链的链端，特别是在官能二烯聚合物中聚合物链的单个末端上或每个末端上。19.根据权利要求1至16中任一项所述的复合材料，其中，芳族基团位于官...

【专利技术属性】
技术研发人员：AL·蒂耶，O·加瓦尔隆谢，
申请(专利权)人：米其林集团总公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR