复合材料及其制备方法技术

一种树脂－橡胶复合材料，其中通过硫化橡胶层，将硫化橡胶件结合至树脂件，在压力下，加热并模塑通过含有硫化剂的未硫化橡胶层相互接触的橡胶成分和树脂成分而制备该复合材料。所述的树脂件可以包含热塑性树脂或含有可交联基团的树脂，或者具有活性原子的树脂。用于形成硫化橡胶层的未硫化橡胶组合物以及树脂件中的至少一种可以含有具有多个可聚合基团的多官能可聚合化合物。本发明专利技术以大范围组合的方式提供了其中树脂件与硫化橡胶件牢固结合的复合材料。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复合材料(或复合体(composite member))，其中树脂整体地结合至硫化橡胶，该复合材料可用作机械部件(或机械零件)、汽车部件等，本专利技术还涉及该复合材料的制备方法。
技术介绍
用结合剂将树脂模塑制品(molded article)与橡胶模塑制品连接的方法已经是用于将树脂模塑部件与橡胶模塑部件整体结合(bond)的公知方法。但是，该使用结合剂的方法步骤和过程控制太复杂，并且不仅带来费用的增加，而且劣化了诸如耐热性或防水性等性能，且不一定产生足够的结合性。已经提出了其中树脂与橡胶直接结合的复合材料。例如，日本专利申请公开25682/1975(JP-50-25682A)中公开了制备橡胶-塑料复合材料的方法，其中包括摩擦热塑性塑料组分(如聚甲醛和烯烃类聚合物)和与该热塑性塑料组分相容的硫化橡胶组分，来熔融或熔化该塑料组分的表面，以及固化塑料组分的熔融表面，而塑料组分与橡胶组分接触。关于利用热塑性树脂和橡胶之间的相容性来制备复合材料的方法，日本专利公开204260/1986(JP-61-204260A)中公开了一种制备复合材料的方法，其包括在硫化体系存在下，加热聚苯醚系树脂和合成橡胶。日本专利公开124803/1997(JP-9-124803A)中公开了一种制备复合体的方法，其包括加热彼此紧密接触的含有丙烯腈的热塑性树脂和含有丙烯腈的橡胶。关于利用热塑性树脂和橡胶之间的化学反应来制备复合材料的方法，日本专利公开150439/1990(JP-2-150439A)、133631/1991(JP-3-133631A)和138114/1991(JP-3-138114A)中提出了利用聚酰胺系树脂和橡胶组分，该橡胶组分含有含羧基或含酸酐基团的橡胶、过氧化物以及硫化活化剂(vulcanization-activating agent)。日本专利申请公开156188/1996(JP-8-156188A)公开了一种制备复合体的方法，其包括硫化紧密接触的含有羧基或酸酐基团的橡胶件(rubber member)和含有环氧基团的树脂件(resin member)。并且，作为利用特别的添加剂制备复合材料的方法，日本专利公开11013/1995(JP-7-11013A)中公开了一种制备复合材料的方法，其包括硫化由橡胶、过氧化物硫化剂、硅烷化合物以及如果需要的硫化活化剂组成的橡胶化合物与聚酰胺模塑的制品接触。而且，提出了利用热塑性聚酯作为硬组分和含有橡胶、过氧化物硫化剂、二或多官能的马来酰亚胺以及如果需要的硫化活化剂的橡胶组分作为软组分；以及利用含有橡胶、过氧化物硫化剂、硅烷化合物和如果需要的硫化活化剂的橡胶组分。但是，为了得到高的结合强度(bond strength)，这些方法限制了热塑性树脂和橡胶的种类。特别是，通过使用上述方法难以得到不易反应的硫化橡胶和热塑性树脂的复合材料。日本专利公开58605/1998(JP-10-58605A)中公开了一种制备复合膜的方法，其包括层压基底膜(如聚酯膜)和由多官能的甲基丙烯酸酯作为结合改进剂(adhesion-improving agent)组成的橡胶膜(如硅橡胶、乙烯-丙烯系橡胶)，以及硫化上述膜来得到复合膜。但是，在该方法中需要使用含有大量结合改进剂的橡胶，需要用电晕放电或结合处理(易结合处理)来处理支撑膜以得到橡胶膜和支撑膜之间足够的结合强度。而且，该文献的实施例中公开了采用高能量线(energy line)的电子束辐射的粘附步骤，并且将该方法用于结合具有较厚和/或三维构型的橡胶模塑制品和树脂模塑制品也是困难的。因此将树脂件以高的结合强度结合至橡胶件的通用工艺还不是已知的。特别是，由于结合强度随橡胶配方或种类显著变化，因此在某些情形中需要橡胶配方显著的变化，或者有时即使变化橡胶的配方也不能得到高的结合强度。例如，考虑到橡胶件的性能，为了增强结合强度，选择范围限制在橡胶配方中，在这样一个配方中，其中添加剂(如增量剂(bulkingagent)、填料和增塑剂)必须加入很多，或者其中硫化剂的种类受到限制(例如需要含硫的硫化剂的橡胶配方)。而且，通常改变橡胶配方实质上是困难的。因而，本专利技术的一个目的是提供一种，该复合材料中树脂模塑制品与硫化橡胶模塑制品以大范围组合的方式牢固结合。本专利技术的另一个目的是提供一种树脂模塑制品与硫化橡胶模塑制品牢固结合且不需在树脂模塑制品的表面上进行结合处理的。本专利技术的另一个目的是提供一种复合材料，其中硫化橡胶件和树脂件牢固地结合而不需改变硫化橡胶件的橡胶配方，并提供制造该复合材料的方法。本专利技术的再一个目的是提供一种复合材料，其中即使当该复合材料具有三维结构时，树脂件和硫化橡胶件牢固地结合，并提供制造该复合材料的方法。专利技术公开本专利技术的专利技术人不断地研究达到上述目的并最终发现利用橡胶容易互相结合的性能，以大范围的组合(in a wide range of combination)，通过在橡胶件和树脂件中插入含有硫化剂的未硫化的橡胶层，用加热或其它方式硫化该未硫化的橡胶层来确保橡胶件与树脂件的牢固结合，从而有效地得到树脂-橡胶复合材料。本专利技术基于上述发现而完成。也就是说，在本专利技术的复合材料中，通过用硫化剂硫化的硫化橡胶层来结合硫化橡胶件和树脂件形成树脂-橡胶复合材料。在本专利技术中，由于可不需考虑硫化剂的种类而提高结合强度，因而硫化剂可以是含硫的硫化剂(如硫磺、含硫的化合物)或过氧化物系硫化剂(如产生自由基的硫化剂如有机过氧化物)。所述树脂件可以含有选自热塑性树脂和含有可交联基的团树脂中的至少一种。所述的含有可交联基团的树脂可以含有热固性树脂和/或具有不饱和键的热塑性树脂。而且，形成硫化橡胶层的未硫化橡胶组合物和树脂件主要满足至少一个选自下述(i)-(iii)的条件(i)树脂件包括每分子具有平均至少两个活性原子的热塑性树脂，所述活性原子选自氢原子和硫原子，每个原子的轨道相互作用能量系数(orbitalinteraction energy coefficient)S不低于0.006，其中所述轨道相互作用能量系数S由下述式(1)表示S＝(CHOMO，n)2/|Ec-EHOMO，n|+(CLUMO，n)2/|Ec-ELUMO，n| (1)在上式中，Ec、CHOMO，n、EHOMO，n、CLUMO，n和ELUMO，n各自表示通过半经验分子轨道法MOPACPM3计算得到的值，Ec表示作为硫化剂的自由基产生剂(radical-generating agent)的自由基的轨道能量(eV)，CHOMO，n表示构成热塑性树脂组成单元(constituting unit)的第n个氢原子的最高占据分子轨道(HOMO)的分子-轨道系数(molecular-orbital coefficient)，EHOMO，n表示HOMO的轨道能量(eV)，CLUMO，n表示构成热塑性树脂组成单元的第n个氢原子的最低未占分子轨道(LUMO)的分子-轨道系数，以及ELUMO，n表示LUMO的轨道能量(eV)；(ii)选自未硫化橡胶组合物和树脂件中的至少一种含有多官能的可聚合化合物，所述化合物具有多个可聚合的基团；以及(iii)树脂件包括热固性树脂或具有不饱和键的树脂，并且未硫化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种树脂－橡胶复合材料，其中通过用硫化剂硫化的硫化橡胶层，硫化橡胶件结合至树脂件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：生田达，六田充辉，根来泰昌，
申请(专利权)人：大赛璐德固萨株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]