專利名稱：由雜化樹脂組合物制成的氣囊涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雜化樹脂(hybridresin)組合物作為氣囊織物涂層的應(yīng) 用。雜化樹脂組合物形成互穿(interpenetrating)的聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)， 使氣囊具有所需的特性，如抗張強度和柔軟度，同時比可單獨使用或 聯(lián)合使用的其它涂層材料便宜。本文所述的用于形成IPN的聚合物為 聚氨酯，其與丙烯酸酯、乙烯基(vinyls)、聚硅氧垸(silicone)及其 組合混合在一起。本發(fā)明的雜化樹脂涂層可以單獨使用或者與其它的 單組分或多組分氣囊涂層組合使用，以實現(xiàn)透氣性、抗張強度和斷裂 伸長率的所需特性。
背景技術(shù)：
過去，氣囊用一層或多層聚合材料涂布，以增強其性能，例如， 防止不希望發(fā)生的氣體通過織物滲透，在較小的程度上，保護織物免 受由于接觸用于為氣囊充氣的熱氣而造成的損壞。早期開發(fā)的氣囊中 選擇的聚合物為聚氯丁二烯。但隨后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)與熱接觸時，聚氯丁二 烯傾向于降解并釋放出鹽酸成分，從而有可能將有害化學(xué)物質(zhì)引入周 圍環(huán)境中并使織物成分降解。這種降解問題，再加上需要使用更少的 涂層材料以減少成品氣囊的折疊尺寸，使得人們幾乎普遍使用基于聚 硅氧垸的材料來替代聚氯丁二烯作為氣囊涂層。
更新的氣囊設(shè)計，尤其是放置于乘客室側(cè)的氣囊設(shè)計己經(jīng)考慮了 氣囊在使用中保持壓力時間更長的要求?？諝獗Ａ魰r間較長以及所用 聚硅氧烷聚合物的涂布水平較低的要求已經(jīng)開始使如下效應(yīng)變得很突 出即當(dāng)縫制接縫處于應(yīng)力狀態(tài)下時，天然潤滑的聚硅氧烷涂層會使 構(gòu)成織物的紗線發(fā)生移位。這種移位可以導(dǎo)致充氣的氣體通過移位紗 線形成的孔隙發(fā)生泄漏，或者在嚴(yán)重的情況下，可以導(dǎo)致接縫裂開。 由于碰撞事故中氣囊必須保持其完整性，以便充分保護駕駛員或乘客， 因此，非常需要有為氣囊提供有效的空氣保留特性并充分限制紗線移
位以使其正常發(fā)揮作用的涂層。
如上所述，近年來，已經(jīng)采用了聚硅氧烷涂層來提供這種所需的 滲透性和強度特性。但這些涂層材料(如聚二甲基硅氧垸)的相對成 本相當(dāng)高，正在尋求更便宜的可替代物。因此，需要在單股紗線之間 提供良好的附著力和堅固的結(jié)合力來以實現(xiàn)織物的長期剛度，以防止 在切緣或接縫處發(fā)生脫線，同時提供老化穩(wěn)定性和優(yōu)異的透氣性低的 特性。
為了提供成本經(jīng)濟的僅含聚硅氧烷的涂層的功能替代物，已經(jīng)開 發(fā)出多層涂層系統(tǒng)。用于產(chǎn)生這種涂層的材料包括聚合物，例如聚氨 酯、丙烯酸類和類似物，這些聚合物可以單獨使用或與聚硅氧烷組合 使用。
例如，Veiga等人的美國專利第6,239,046號和第6,641,686號描述
了雙層氣囊涂層的應(yīng)用，其中織物接觸層為粘合性聚氨酯，頂層為彈 性聚硅氧烷。Vdga等人的美國專利第6，734，123號中描述的另一種方 法使用多層聚氨酯作為氣囊涂層材料。在該情況下，使用多層粘合性 聚氨酯和彈性聚氨酯實現(xiàn)所需的特性。Veiga的美國專利第6,770,578 號中提供了另一種多層涂層系統(tǒng)，其中將聚氨酯底涂層涂布在氣囊織 物上，然后涂上一層或多層聚合物膜。這些聚合物膜由聚氨酯、聚酰 胺或聚烯烴形成。但這些文獻均沒有教導(dǎo)使用雜化樹脂作為氣囊涂層。
產(chǎn)生多組分氣囊涂層的其它努力集中于將聚硅氧烷與不同的聚合 物混合在同 一聚合物網(wǎng)絡(luò)中。均授予Parker的美國專利第6,348,543號； 第6,468,929號；和第6,545,092號描述了由與含乙烯的共聚物(如乙 烯丙烯酸甲酯或乙烯乙酸乙烯酯)交聯(lián)或混合的含乙烯基的聚硅氧烷 制成的氣囊涂層的制造。在Parker的美國專利第6,846,004號中所述的 另外的方法中，聚硅氧垸聚合物與乙烯和至少一種極性單體的共聚物 在揮發(fā)性溶劑和任選的固化催化劑的存在下混合。Parker的美國專利申 請公開號第2005-0100692中描述了另一種方法，其包括用含乙烯基聚 硅氧烷和具有聚硅氧烷和非聚硅氧烷取代基的共聚物的交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)物 對氣囊織物進行涂層，上述產(chǎn)物可以有或沒有Si-H端基。
這些系統(tǒng)的一個問題是所選擇的聚合物很難形成均一的混合物。 而且，聚合物的簡單混合不會引起分子的"交錯"，這正是目前所需IPN
的特性，因為大多數(shù)聚合物樹脂彼此不相容。當(dāng)不同的樹脂簡單地混
合在一起時，它們趨向于形成鄰接、但分離的微區(qū)(domain)。最常見 的是，這些聚合物在與另一種聚合物結(jié)合之前已經(jīng)分別發(fā)生了聚合。 每種樹脂成分在混合物中形成其自身的微區(qū)，產(chǎn)生物理性質(zhì)(如熔點 或閃點溫度)的涂層區(qū)域。當(dāng)作為整體考慮時，混料通常表現(xiàn)的性質(zhì) 是各個樹脂的本體特性均衡的結(jié)果。兩種不同樹脂微區(qū)之間的界面是 混料的弱點，可以導(dǎo)致樹脂混料的機械性能差、且長期穩(wěn)定性差。
為了克服聚合物簡單混料的這些問題，己經(jīng)開發(fā)出混雜聚合物樹 脂。混雜聚合物樹脂是至少兩種不同的聚合物樹脂的混合物，其結(jié)合 方式是形成互穿的聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)。這種互穿網(wǎng)絡(luò)由兩種樹脂材料 在分子水平上的相互聯(lián)鎖產(chǎn)生，從而提供了與不形成IPN結(jié)構(gòu)而制成 的相應(yīng)的簡單混料相比更好的特性(如磨損性和韌性)。這些雜化樹脂 經(jīng)常包括物理或化學(xué)性質(zhì)不同的樹脂，這些性質(zhì)例如當(dāng)雜化樹脂用作 紡織品基質(zhì)涂層時所需的阻燃性。
IPN可以使用許多不同的方法產(chǎn)生。它們可以如下形成將一種單 體溶解在另一種聚合物樹脂中，然后使單體在其它聚合物基質(zhì)中聚合。 IPN也可以通過兩種或更多不同單體的緊密混合物的連續(xù)聚合或同時 聚合而制成。還可以將兩種預(yù)聚物混合，形成緊密混合物，并對預(yù)聚 物進行后聚合，使得最終聚合物形成IPN結(jié)構(gòu)。最后，可以將兩種聚 合物在熔融狀態(tài)下或在溶液中混合在一起，形成緊密混合物，隨后使 至少一種聚合物交聯(lián)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及特定雜化樹脂作為氣囊涂層的應(yīng)用。優(yōu)選地，如本文 所述，用于生成這些雜化樹脂的聚合物是與丙烯酸酯、乙烯基、聚硅 氧垸及其組合混合在一起的氨基甲酸酯，其中至少一種組分的玻璃化 轉(zhuǎn)變溫度為2(TC或更低。氨基甲酸酯的類型優(yōu)選為聚碳酸酯、聚丁二 醇(polytetramethyleneglycol)、硅基二醇、或烯烴基二醇。雜化樹脂可 以在水性分散體中產(chǎn)生，可以在溶劑中產(chǎn)生，或者通過將聚合物混合 在一起產(chǎn)生，其中一種樹脂直接溶解在另一種樹脂中，形成連續(xù)基體。 得到的雜化樹脂表現(xiàn)出至少1,000 p.si.的抗張強度、和至少約200%的
斷裂伸長率。
具體實施方式
如上所述，互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)通常在反應(yīng)容器中在水分散體中形成。IPN也可以在織物上原位形成，盡管該方法由于單體成分的揮發(fā)性以及 難以在連續(xù)網(wǎng)絡(luò)制造工藝中除氧而不太優(yōu)選。氨基甲酸酯/丙烯酸酯雜化樹脂在第一個實施方式中，氨基甲酸酯與丙烯酸酯結(jié)合形成互穿聚合 物網(wǎng)絡(luò)，從而形成雜化體。雜化樹脂的氨基甲酸酯組分提供很高的抗 張強度和韌性，優(yōu)選具有至少1000p.s.i的抗張強度。通常比氨基甲酸 酯組分便宜的丙烯酸酯成分為雜化樹脂提供柔軟度和老化穩(wěn)定性。通 過由高強度氨基甲酸酯和低成本的軟性丙烯酸酯形成這種雜化樹脂， 從而產(chǎn)生氣囊涂層，就氣囊柔性、老化穩(wěn)定性和氣體壓力保留方面而 言，其表現(xiàn)出性能優(yōu)于單個使用的各個成分或兩種成分的非雜化簡單 混合物。進一步，這種性能的增加可以在很低的涂層重量下實現(xiàn)(對 應(yīng)著生產(chǎn)成本降低)。為了產(chǎn)生上文提及的所需的高強度聚氨酯，需要選擇合適的起始 原料(多元醇、異氰酸酯和增鏈劑)、摩爾比(特別是多元醇/異氰酸酯 的比例)和反應(yīng)條件。多元醇/異氰酸酯的摩爾比優(yōu)選為約0.5:1至 0.98:1。產(chǎn)生聚氨酯的優(yōu)選的多元醇包括聚碳酸酯多元醇、聚四亞甲基乙 二醇、硅基二醇、烯烴基二醇及其組合。硅基二醇的例子包括具有如下化學(xué)結(jié)構(gòu)的化合物HO-R廣[-OSiR2Rr]-R4-OH其中Ri和R4選自芳香族和脂肪族基團，其中R2和R3選自甲基、 羥基、苯基、和氫。烯烴基二醇包括具有聚乙烯、聚丙烯或聚烯烴共 聚物的化合物，其中共聚物在末端和/或側(cè)鏈位置上具有羥基。由于其色穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，優(yōu)選脂肪族異氰酸酯。合適的異氰 酸酯包括，但不限于1,6-六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、異佛爾酮二異 氰酸酯(IPDI)、氫化二苯基甲垸二異氰酸酯(HMDI)和(x,a,a',a'-四
甲基-間二甲苯二異氰酸酯(m-TMXDI)。通過將氨基甲酸酯預(yù)聚物和丙烯酸單體聚合，制備氨基甲酸酯/丙 烯酸酯雜化體。在一個優(yōu)選的實施方式中，二異氰酸酯化合物與每分 子含兩個羥基的聚合二醇和羧酸或磺酸化合物，以及任選的催化劑如 有機-錫化合物或叔胺混合，所用的異氰酸酯/羥基的摩爾比為1:0.5至 約1:0.98。然后將混合物在無水條件下(優(yōu)選在惰性氣體如干燥氮氣和 氬氣中)加熱至4(TC-20(TC的溫度，加熱時間足以基本上將羥基完全 轉(zhuǎn)變?yōu)榘被姿狨ユ溄?，以與異氰酸酯端基形成聚氮酯預(yù)聚物。優(yōu)選的加入到雜化樹脂中的丙烯酸酯包括玻璃化轉(zhuǎn)變溫度很低、 且老化穩(wěn)定性良好的丙烯酸酯。使用玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低的丙烯酸酯 形成的雜化樹脂在低溫下表現(xiàn)出更好的柔性，進一步提高了將涂層氣 囊包裝到其模件中的能力。當(dāng)使用一種以上的單體來制備聚丙烯酸酯 時，聚丙烯酸酯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度由其相應(yīng)的單體共同決定。至少一 種丙烯酸酯單體的均聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度優(yōu)選低于大約0°C，更優(yōu)選 低于大約-l(TC。丙烯酸酯組分的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度優(yōu)選為大約-6(TC至大 約1(TC;更優(yōu)選低于0"C;最優(yōu)選為-l(TC或更低。優(yōu)選的丙烯酸酯組分包括具有丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙 烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸乙基己酯、丙烯酸月桂酯、甲基 丙烯酰丙基三甲氧基硅烷(methacrylopropyltrimethoxysilane)、羥甲基 丙烯酰胺的單體及其組合的聚丙烯酸酯。典型的由自由基聚合制備的 軟性聚丙烯酸酯樹脂的抗張強度小于900 p.s.i。 一種這樣的市售樹脂 一RHOPLEX⑧TR-3082，可購自Rohm & Haas—抗張強度為大約430 p.s丄，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為大約-2(TC，斷裂伸長率為大約620%。一旦產(chǎn)生氨基甲酸酯預(yù)聚物(如上所述)，將其與至少一種丙烯酸 單體或低聚物混合，溫度降低至大約2(TC至大約IO(TC。如果使用二 羥基羧酸來制備氨基甲酸酯預(yù)聚物，則還可以包括堿，例如氫氧化鉀 或有機胺，和分散劑/表面活性劑。合適的有機胺的例子是三乙胺(或 二甲基乙醇胺)。然后將氨基甲酸酯預(yù)聚物和丙烯酸酯單體的混合物加 入到水中并攪拌。在此時還將二氨基有機化合物(通常稱作"增鏈劑") 加入到水中，其與氨基甲酸酯預(yù)聚物的異氰酸酯端基反應(yīng)，以進一步 增加氨基甲酸酯組分的分子量和物理特性。由此獲得氨基甲酸酯和丙 烯酸酯單體的水分散體。交聯(lián)丙烯酸酯單體也可以包括在上述的分散體中。交聯(lián)單體可以 誘發(fā)所得到的聚丙烯酸酯和/或聚氨酯成分的交聯(lián)。合適的交聯(lián)單體的 例子包括N-羥甲基丙烯酰胺、N-羥甲基甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基 丙烯酸、二乙烯基苯、和其它的多官能丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯單體。 另外可選地，交聯(lián)可以通過這樣的多官能交聯(lián)劑完成，例如環(huán)氧樹脂、 氨基樹脂(如三聚氰胺甲醛樹脂或尿素甲醛樹脂)、聚異氰酸酯、聚碳 二亞胺和封端聚異氰酸酯。然后將分散體用惰性氣體如氮氣和氬氣吹掃，以去除任何氧。然后將自由基引發(fā)劑，例如2,2'-偶氮二異丁腈(AIBN)或硫酸鉀和亞硫 酸氫鈉的混合物，加入到分散體中，在大約5(TC至大約9(TC的溫度下 引發(fā)丙烯酸酯單體的自由基聚合。因為丙烯酸酯單體與氨基甲酸酯聚 合物密切混合，通過該方式聚合的丙烯酸酯聚合物在分子水平上與氨 基甲酸酯聚合物混合。換句話說，丙烯酸酯聚合物和氨基甲酸酯聚合 物形成IPN。如上所述的聚氨酯/聚丙烯酸酯雜化體可以制成機械性能與聚氨酯 樹脂類似，但柔軟度更好，且成本更低。 一種這樣的市售樹脂一RU 6000，可獲自StahlUSA—是通過與上述類似的方法產(chǎn)生的聚丙烯酸酯 /聚氨酯雜化體。該雜化體表現(xiàn)出大約3345 p.s.i.的抗張強度和大約 415%的斷裂伸長率。氨基甲酸酯/丙烯酸酯雜化樹脂(溶劑基)在第二個實施方式中，使用有機溶劑形成IPN樹脂(不生成水分 散體)。使用該方法，氨基甲酸酯和丙烯酸酯聚合物或共聚物溶解在有 機溶劑中，如N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、環(huán)己酮、甲苯、異丙 醇、甲基乙基酮，或類似溶劑，形成緊密的分子混合物。氨基甲酸酯 可以是完全反應(yīng)的聚合物或如上所述產(chǎn)生的預(yù)聚物。然后使用任意已 知的涂布方法將混合物涂布在氣囊織物上。然后在大約60'C至大約200 'C的溫度下將溶劑蒸發(fā)，使得至少一部分丙烯酸酯聚合物和氨基甲酸 酯混合物形成IPN。涂布混合物中可以進一步包括交聯(lián)劑和增粘劑，例 如，異氰酸酯、環(huán)氧樹脂和聚碳二亞胺。
聚氨酯組分和丙烯酸酯組分中的一種或兩種可以含有反應(yīng)性基 團，使這些組分在干燥過程中相互反應(yīng)，從而防止組分主要形成兩個 分離相，而不產(chǎn)生IPN (即，避免形成簡單混合物)。相容劑，例如， 含有丙烯酸酯部分的聚氮酯的共聚物，或者含有氨基甲酸酯部^J、的丙 烯酸酯的共聚物，也可包括在內(nèi)，以促進雜化樹脂的形成。在一個實 施方式中，聚氨酯組分含有反應(yīng)性異氰酸酯端基，聚丙烯酸酯組分含 有反應(yīng)性羥基，例如，該反應(yīng)性羰基通過在單體混合物中包括丙烯酸 羥乙酯而形成。當(dāng)這些聚氨酯和聚丙烯酸酯組分在有機溶劑(或溶劑 混合物)中在分子水平上混合在一起時，這些組分相互反應(yīng)，形成化 學(xué)連接，即使在有機溶劑蒸發(fā)后也能避免相分離的發(fā)生。
在第一個和第二個實施方式的一個可能優(yōu)選的方式中，通過使用 聚碳酸酯二醇、脂肪族二異氰酸酯、二羥甲基丙酸酯，以三乙胺作為 中和堿，制備聚碳酸酯氨基甲酸酯預(yù)聚物。在另一種方式中，使用聚 醚二醇(例如聚丁二醇)和脂肪族異氰酸酯制備聚醚氨基甲酸酯預(yù)聚 物。優(yōu)選的與聚碳酸酯氨基甲酸酯預(yù)聚物或聚醚氨基甲酸酯預(yù)聚物一 起使用的丙烯酸酯單體包括丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸 丁酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸乙基己酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯 酰丙基三甲氧基硅垸、羥甲基丙烯酰胺及其組合。還優(yōu)選地，氨基甲 酸酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯和/或聚硅氧烷丙烯酸酯的低聚物單獨地 或與丙烯酸酯單體一起包括在雜化樹脂中。
氨基甲酸酯/乙烯基雜化樹脂在第三個實施方式中，丙烯酸酯聚合物替換為乙烯基聚合物，產(chǎn)生了 IPN，即氨基甲酸酯/乙烯基雜化體。合適的乙烯基化合物的例子 包括乙烯基酯(如乙酸乙烯酯)、己酸乙烯酯、氯乙烯、乙烯醇、丁酸 乙烯酯、1,1-二氯乙烯、l，l-二氟乙烯、甲酸乙烯酯、乙烯基吡咯烷酮 和其它能夠在自由基引發(fā)劑的存在下聚合的乙烯基單體。這些聚合物 的制造方法與所述的丙烯酸酯聚合物的制造方法相同。
聚氨酯/乙烯基雜化體也可使用美國專利第5,571,681號所公開的 方法制造，在此將其公開內(nèi)容引入作為參考，該方法包括，將(i)對 熱和潮濕老化穩(wěn)定的多元醇和(ii)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為l(TC或更低的乙 烯基組分結(jié)合。用于這種結(jié)合的合適的多元醇包括聚碳酸酯多元醇、 聚丁二醇和聚丙二醇。氨基甲酸酯/丙烯酸酯/乙烯基雜化樹脂另外可選地，丙烯酸酯和乙烯基聚合物的組合可以在與氨基甲酸酯預(yù)聚物合并之后聚合，形成具有三種分子鍵合的聚合物的IPN。如上所述，通過將二異氰酸酯化合物與多元醇和羧酸或磺酸化合 物混合來形成氨基甲酸酯預(yù)聚物。盡管二異氰酸酯化合物可以選自脂 肪族和芳香族異氰酸酯，但在本實施方式中優(yōu)選脂肪族異氰酸酯。合 適的脂肪族異氰酸酯包括但不限于1，6-六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、 異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、氫化二苯基甲烷二異氰酸酯(HMDI) 和a,a,a',a'-四甲基-間二甲苯二異氰酸酯(m-TMXDI)。合適的多元醇包括但不限于聚丁二醇、聚六亞甲基碳酸酯二醇、 具有羥基端基的線性或支化聚烯烴、具有羥基端基的聚酯、和具有羥基端基的聚二甲基硅氧烷化合物。具體來說，可以成功地使用具有HO-R廣[-OSiR2Rr]-R4-OH結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷化合物，其中R,和R4選自脂肪族和芳香族基 團，其中R2和R3選自甲基、羥基、苯基和氫。也可使用其它多元醇， 如聚丙二醇和聚乙二醇，但由于其耐氧化性差，僅能作為次要成分。具有羥基官能團的羧酸或磺酸特別適合用作內(nèi)部乳化成分，以促 進聚氨酯和聚氨酯/丙烯酸酯雜化體的水分散。具有雙羥基的合適的羧 酸的一個例子是二羥甲基丙酸。這種酸化合物與二異氰酸酯化合物和 多元醇反應(yīng)，形成能夠以良好的分散穩(wěn)定性分散在水中的聚氨酯。異氰酸酯和聚合二醇之間反應(yīng)的合適催化劑包括叔胺、有機錫化 合物和用于此目的的其它催化劑。用于與上述氨基甲酸酯預(yù)聚物結(jié)合的丙烯酸酯單體包括丙烯酸 乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯腈、丙烯酸乙基己酯、丙 烯酸月桂酯、甲基丙烯酰丙基三甲氧基硅烷、羥甲基丙烯酰胺、及其 組合，以及其它能夠經(jīng)自由基機制聚合的類似單體。上面提供了合適 的乙烯基單體。也可以使用丙烯酸酯單體和乙烯基單體的低聚物來制 備IPN樹脂。丙烯酸酯、氨基甲酸酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯、聚酯
丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚硅氧烷丙烯酸酯和類似物的單官能、雙 官能、三官能和多官能低聚物也適合于與聚氨酯預(yù)聚物混合形成IPN 樹脂。最后，可以包括額外的單體，例如乙烯、丁二烯、異戊二烯和 氯丁二烯，以與上述的單體和低聚物共聚。氨基甲酸酯/聚硅氧烷雜化樹脂 在另一個實施方式中，通過將聚氨酯(具有乙烯基、丙烯酸酯、 或甲基含氫甲硅垸基)和加成固化的聚硅氧垸混合物混合，產(chǎn)生聚硅氧垸和氨基甲酸酯的IPN。聚氨酯和聚硅氧垸均被混合，同時固化形成 IPN樹脂。據(jù)信，IPN混合物中氨基甲酸酯和聚硅氧垸聚合物之間存在 有一些共價連接，其進一步穩(wěn)定了IPN結(jié)構(gòu)，并提高了IPN的機械性 能。同樣，氨基甲酸酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和類 似物的低聚物也可以在任選的溶劑的存在下與聚硅氧垸樹脂混合，形 成IPN雜化體。在一個實施方式中，將具有甲基丙烯酸酯官能團的氨基甲酸酯與 具有鉑催化劑體系的加成固化的雙組分硅橡膠樹脂結(jié)合在一起。然后 使用任意公知的涂布方法將氨基甲酸酯/聚硅氧烷混合物涂布在氣囊織 物上，達到約0.7盎司每平方碼至約3.0盎司每平方碼的涂層濕重。一 種可能優(yōu)選的實現(xiàn)該所需添加水平的涂布方法是用浮刀刮涂。然后將 涂層在烘箱內(nèi)在約300。F至約400。F的溫度下進行固化。氨基甲酸酯的 甲基丙烯酸酯成分與聚硅氧烷樹脂在鉑催化劑的存在下通過形成甲基 含氫硅氧烷基而共同固化。反應(yīng)顯示如下按照實施例l的工藝方法，取高錳酸鉀0.2份，低聚合度聚丙烯酰胺50份；再取戊二 醛45份，對粘膠纖維表面進行濕強度增強處理,制得高濕強度的粘膠纖維。 實施例4按照實施例l的工藝方法，取高錳酸鉀0.3份，丙烯酰胺50份；KH-550取4份，對粘 膠纖維表面進行濕強度增強處理，制得高濕強度的粘膠纖維。 實施例5按照實施例l的工藝方法，取高錳酸鉀0.3份，丙烯酰胺50份；再取戊二醛45份，對 粘膠纖維表面進行濕強度增強處理，制得高濕強度的粘膠纖維。 實施例6按照實施例l的工藝方法，取硫酸0.1份，丙烯酰胺70份；再取戊二醛45份，對粘膠 纖維表面進行濕強度增強處理，制得高濕強度的粘膠纖維。 實施例7按照實施例1的工藝方法，取氧化氫異丙苯0.1份，丙烯酰胺100份；再取戊二醛45 份，對粘膠纖維表面進行濕強度增強處理,制得高濕強度的粘膠纖維。 實施例8按照實施例l的工藝方法，取高錳酸鉀O. l份，丙烯酰胺70份；再取戊二醛20份，對 粘膠纖維表面進行濕強度增強處理，制得高濕強度的粘膠纖維。 實施例9按照實施例l的工藝方法，取高錳酸鉀0.1份，丙烯酰胺70份；再取戊二醛40份，對 粘膠纖維表面進行濕強度增強處理，制得高濕強度的粘膠纖維。 實施例10按照實施例l的工藝方法，取高錳酸鉀O. l份，丙烯酰胺70份；再取戊二醛80份，對 粘膠纖維表面進行濕強度增強處理。上述各實施例中，通過對pH值與反應(yīng)溫度的調(diào)節(jié)，來控制自由基的活性，從而控制接 枝聚合的反應(yīng)速度，再通過反應(yīng)時間與反應(yīng)物濃度的控制，來控制反應(yīng)進行程度，最終達到 控制表面包覆層厚度與交聯(lián)度的目的。 加入帶二異氰酸酯和多元醇的反應(yīng)產(chǎn)物中，以進一步增加聚氨酯樹脂 的分子量。二氨基化合物包括任意具有兩個伯胺基的有機分子，例如， 乙二胺、己二胺、肼和類似物。應(yīng)用于氣囊織物然后將涂層組合物通過任意公知的涂布方法涂布在氣囊織物上， 這些方法包括浮刀涂布、輥襯刀涂、噴涂、浸涂、淋涂、逆轉(zhuǎn)輥涂布、傳遞輥式涂布和篩網(wǎng)涂布。然后將涂層在6(TC至20(TC的溫度下干燥， 更優(yōu)選在12(TC至18(TC的溫度下干燥，如果使用交聯(lián)基則任選地進行 固化。涂層組合物的干燥時的添加重量優(yōu)選為0.3 oz/yf至3.0 oz/yd2， 更優(yōu)選為0.6 oz/yd2至1.5 oz/yd2。本發(fā)明的IPN涂層也可以與其它涂層結(jié)合使用，可以通過將IPN 樹脂作為一種組分與其它涂層材料摻合在一起，或者使用IPN涂層作 為多層涂層系統(tǒng)中的一層。雜化樹脂也可以作為相容劑使用，例如， 用于聚氨酯和聚丙烯酸酯樹脂混料，以改善樹脂混料的涂層性能。另 外，本發(fā)明的IPN樹脂還可以用作氣囊織物上的底涂層，在其上可以 涂布二次涂層。另外可選地，IPN樹脂可以用作單片層(monolithic layer),或者，用作具有兩層的底漆系統(tǒng)的表面涂層，每層顯示出不同 的特性。本文所述雜化樹脂的抗張強度為至少大約1,000 p.s丄；更優(yōu)選為至 少2,000 p.s丄；最優(yōu)選為至少3,000 p.s.i.。這些雜化樹脂還表現(xiàn)出至少 約200%的斷裂伸長率。除機械性能比簡單聚合物混料提高的性質(zhì)之 外，雜化樹脂提供的老化穩(wěn)定性和耐磨性比常規(guī)樹脂混料更好。而且， 使用較低的涂層附加水平就可以使氣囊具有所需的特性，從而使氣囊 模件的重量更輕、且包裝體積更小。最后，根據(jù)本方法制造雜化樹脂 的成本低于使用100%聚硅氧烷涂層系統(tǒng)的成本。由于這些原因，使用本發(fā)明所述的雜化樹脂作為氣囊涂層材料是 對現(xiàn)有技術(shù)的進步。實施例l將下列成分組合在一起，制成氨基甲酸酯/丙烯酸酯雜化樹脂 聚碳酸酯氨基甲酸酯/丙烯酸酯雜化樹脂 50重量份 (例如，StahlUSA的RU6000雜化樹脂，帶有40%固體) 水 27重量份十溴二苯醚(70%固體) 20重量份(用作阻燃劑)50%四[(亞甲基-(3,5-二叔丁基-4-羥基氫化-肉桂酸酯)]甲烷的活性 水分散液 2重量份(用作抗氧化劑；例如，Akron Dispersions的BOSTEX⑧537)增稠劑 1重量份(例如，Hercules Inc.的NATROSOL 250 HHXR)當(dāng)合并在一起時，上述成分形成濃稠液體。然后使用銳邊浮刀將 該液體刮涂在420-丹尼爾的49x49平紋組織的尼龍6，6氣囊織物上， 涂層濕重為大約1盎司每平方碼。然后立即將涂層在35(TF烘箱內(nèi)干燥 約1.5分鐘。得到的涂層干重為大約0.25盎司每平方碼。根據(jù)ASTM D-737 "紡織品透氣性(Air Permeability of Textile Fabrics)"標(biāo)準(zhǔn)檢測時，得到的涂層織物的透氣性為0 cfm。上述織物 也很柔軟，因此能折疊成很小的包裝尺寸。然后將該織物切開并縫制 成氣囊，有涂層的一面位于氣囊內(nèi)部。與涂布聚硅氧烷的氣囊相比， 實施例1的織物所顯示的耐精梳性得到很大提高。實施例2將下列成分組合在一起，制成另一種氨基甲酸酯/丙烯酸酯雜化樹脂聚碳酸酯氨基甲酸酯樹脂 40重量份(例如，StahlUSA的RU40-350) 聚丙烯酸酯樹脂 39重量份(例如，Rohm & Haas的RHOPLEX TR3082樹脂) 聚碳酸酯氨基甲酸酯/丙烯酸酯雜化樹脂 20重量份(例如，Stahl USA的RU6000雜化樹脂，帶有40%固體) 增稠劑 1重量份(例如，Noveon Corporation的CARBOPOL PKS ) 當(dāng)合并在一起時，上述成分形成濃稠液體。然后使用帶有圓底的 浮刀將該液體刮涂在由尼龍6，6紗線形成的一片式提花機織氣囊的兩面上，涂層濕重為大約2盎司每平方碼。然后立刻將涂層在35(TF下在 烘箱內(nèi)干燥約1.5分鐘。提花機織氣囊織物每一面上形成的涂層干重為 大約0.8盎司每平方碼。將滑石粉涂布在涂層氣囊的兩面，以提供較小 的滑動摩擦和無阻塞(non-blocking)特性。據(jù)信，該雜化樹脂有助于三種不同的聚合物組分之間形成更強的 相互作用和更均勻的混合形貌。結(jié)果，涂層氣囊表現(xiàn)出的抗張強度類 似于單獨的聚氨酯，柔性類似于單獨的丙烯酸酯，并且總成本很低。 使用該類型雜化樹脂制成的氣囊即使在膨脹到10-20 p.s.i.的壓力時表 現(xiàn)出的泄漏率也非常低，使其非常適合用作翻車保護用的側(cè)簾式氣囊。實施例3產(chǎn)生如下混合物聚碳酸酯氨基甲酸酯/丙烯酸酯雜化樹脂 98.5重量份(例如，StahlUSA的RU6000雜化樹脂，帶有40%固體)增稠劑 1.5重量份(例如，Noveon Corporation的CARBOPOL PKS )然后使用圓角刃口的浮刀將該液體刮涂在由尼龍6,6紗線形成的 一片式提花機織氣囊的兩面上，涂層濕重為大約2盎司每平方碼。然 后立即將涂層在300。F下在烘箱內(nèi)干燥大約2分鐘。提花機織氣囊織物 每一面上形成的涂層干重為大約0.8盎司每平方碼。下一步，將100%固體的2組分加成固化聚硅氧垸樹脂刮涂在聚氨 酯/聚丙烯酸酯涂層上，涂層重量為大約0.9盎司每平方碼。然后將涂 層在36(TF下干燥大約2分鐘。然后將充氣體積為大約0.2立方英尺的涂層氣囊充氣至氣壓10 p.s丄。氣囊在10 p.s丄下顯示出的泄漏率為每小時8個標(biāo)準(zhǔn)立方英尺。 該氣囊從10p.s丄放氣至8p.s丄需要12秒，表明泄漏時間為大約90秒。
權(quán)利要求
1. 一種氣囊織物，其包括織物基質(zhì)和涂布在所述織物基質(zhì)的至少 一面上的聚合物涂層，其中所述聚合物涂層包括下列組分的雜化樹脂 混合物(0第一組分，所述第一組分是包括至少一種選自聚丁二醇、聚 碳酸酯、硅基二醇和烯烴基二醇的多元醇鏈段的氨基甲酸酯；和(ii)第二組分，所述第二組分選自聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、 乙烯基聚合物、聚硅氧烷及其組合；其中所述聚合物涂層的特征在于其抗張強度為至少1000p.s丄，其 中至少一種組分的特征在于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為大約2(TC或更低。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣囊織物，其中所述的氨基甲酸酯是聚 碳酸酯氨基甲酸酯。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣囊織物，其中所述的氨基甲酸酯是聚 醚氨基甲酸酯。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣囊織物，其中所述的第二組分是聚丙 烯酸酯。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣囊織物，其中所述的聚丙烯酸酯包括 如下單體丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙 烯腈、丙烯酸乙基己酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酰丙基三甲氧基硅 烷、羥甲基丙烯酰胺及其組合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣囊織物，其中所述的第二組分是乙烯 基聚合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣囊織物，其中所述的第二組分是聚硅 氧垸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣囊織物，其中所述的第二組分含有至 少一種玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于0"C的均聚物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣囊織物，其中所述的雜化樹脂表現(xiàn)出 的斷裂伸長率為大約200%。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣囊織物，其中所述的織物被包含在一 片式機織氣囊中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣囊織物，其中所述的織物被包含在裁 剪縫制氣囊中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣囊織物，其中所述涂層的干重為大約 0.3 oz/yd2至大約3.0 oz/yd2。
全文摘要
本發(fā)明公開了特定雜化樹脂作為氣囊涂層的應(yīng)用。優(yōu)選地，本文所述的用于生成這些雜化樹脂的聚合物是與丙烯酸酯、乙烯基、聚硅氧烷類及其組合混合在一起的氨基甲酸酯，其中至少一種組分的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為20℃或更低。氨基甲酸酯優(yōu)選為聚碳酸酯、聚丁二醇、硅基二醇或烯烴基二醇。雜化樹脂可在水分散體、溶劑中產(chǎn)生，或者通過將聚合物混合在一起而產(chǎn)生，其中一種聚合物直接溶解在第二種聚合物中形成連續(xù)基質(zhì)。得到的雜化樹脂表現(xiàn)出的抗張強度為至少1,000p.si.，斷裂伸長率為至少大約200％。
文檔編號D06N3/12GK101122093SQ20071014039
公開日2008年2月13日 申請日期2007年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月10日
發(fā)明者R·凱沙瓦拉吉, S·李 申請人:美利肯公司