CN101122093A - 由杂化树脂组合物制成的气囊涂层 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了特定杂化树脂作为气囊涂层的应用。优选地，本文所述的用于生成这些杂化树脂的聚合物是与丙烯酸酯、乙烯基、聚硅氧烷类及其组合混合在一起的氨基甲酸酯，其中至少一种组分的玻璃化转变温度为20℃或更低。氨基甲酸酯优选为聚碳酸酯、聚丁二醇、硅基二醇或烯烃基二醇。杂化树脂可在水分散体、溶剂中产生，或者通过将聚合物混合在一起而产生，其中一种聚合物直接溶解在第二种聚合物中形成连续基质。得到的杂化树脂表现出的抗张强度为至少1,000p.si.，断裂伸长率为至少大约200％。

Description

由杂化树脂组合物制成的气囊涂层
技术领域
本发明涉及杂化树脂(hybrid resin)组合物作为气囊织物涂层的应用。杂化树脂组合物形成互穿(interpenetrating)的聚合物网络(IPN)，使气囊具有所需的特性，如抗张强度和柔软度，同时比可单独使用或联合使用的其它涂层材料便宜。本文所述的用于形成IPN的聚合物为聚氨酯，其与丙烯酸酯、乙烯基(vinyls)、聚硅氧烷(silicone)及其组合混合在一起。本发明的杂化树脂涂层可以单独使用或者与其它的单组分或多组分气囊涂层组合使用，以实现透气性、抗张强度和断裂伸长率的所需特性。
背景技术
过去，气囊用一层或多层聚合材料涂布，以增强其性能，例如，防止不希望发生的气体通过织物渗透，在较小的程度上，保护织物免受由于接触用于为气囊充气的热气而造成的损坏。早期开发的气囊中选择的聚合物为聚氯丁二烯。但随后发现，当与热接触时，聚氯丁二烯倾向于降解并释放出盐酸成分，从而有可能将有害化学物质引入周围环境中并使织物成分降解。这种降解问题，再加上需要使用更少的涂层材料以减少成品气囊的折叠尺寸，使得人们几乎普遍使用基于聚硅氧烷的材料来替代聚氯丁二烯作为气囊涂层。
更新的气囊设计，尤其是放置于乘客室侧的气囊设计已经考虑了气囊在使用中保持压力时间更长的要求。空气保留时间较长以及所用聚硅氧烷聚合物的涂布水平较低的要求已经开始使如下效应变得很突出：即当缝制接缝处于应力状态下时，天然润滑的聚硅氧烷涂层会使构成织物的纱线发生移位。这种移位可以导致充气的气体通过移位纱线形成的孔隙发生泄漏，或者在严重的情况下，可以导致接缝裂开。由于碰撞事故中气囊必须保持其完整性，以便充分保护驾驶员或乘客，因此，非常需要有为气囊提供有效的空气保留特性并充分限制纱线移位以使其正常发挥作用的涂层。
如上所述，近年来，已经采用了聚硅氧烷涂层来提供这种所需的渗透性和强度特性。但这些涂层材料(如聚二甲基硅氧烷)的相对成本相当高，正在寻求更便宜的可替代物。因此，需要在单股纱线之间提供良好的附着力和坚固的结合力来以实现织物的长期刚度，以防止在切缘或接缝处发生脱线，同时提供老化稳定性和优异的透气性低的特性。
为了提供成本经济的仅含聚硅氧烷的涂层的功能替代物，已经开发出多层涂层系统。用于产生这种涂层的材料包括聚合物，例如聚氨酯、丙烯酸类和类似物，这些聚合物可以单独使用或与聚硅氧烷组合使用。
例如，Veiga等人的美国专利第6,239,046号和第6,641,686号描述了双层气囊涂层的应用，其中织物接触层为粘合性聚氨酯，顶层为弹性聚硅氧烷。Veiga等人的美国专利第6,734,123号中描述的另一种方法使用多层聚氨酯作为气囊涂层材料。在该情况下，使用多层粘合性聚氨酯和弹性聚氨酯实现所需的特性。Veiga的美国专利第6,770,578号中提供了另一种多层涂层系统，其中将聚氨酯底涂层涂布在气囊织物上，然后涂上一层或多层聚合物膜。这些聚合物膜由聚氨酯、聚酰胺或聚烯烃形成。但这些文献均没有教导使用杂化树脂作为气囊涂层。
产生多组分气囊涂层的其它努力集中于将聚硅氧烷与不同的聚合物混合在同一聚合物网络中。均授予Parker的美国专利第6,348,543号；第6,468,929号；和第6,545,092号描述了由与含乙烯的共聚物(如乙烯丙烯酸甲酯或乙烯乙酸乙烯酯)交联或混合的含乙烯基的聚硅氧烷制成的气囊涂层的制造。在Parker的美国专利第6,846,004号中所述的另外的方法中，聚硅氧烷聚合物与乙烯和至少一种极性单体的共聚物在挥发性溶剂和任选的固化催化剂的存在下混合。Parker的美国专利申请公开号第2005-0100692中描述了另一种方法，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联反应产物对气囊织物进行涂层，上述产物可以有或没有Si-H端基。
这些系统的一个问题是所选择的聚合物很难形成均一的混合物。而且，聚合物的简单混合不会引起分子的“交错”，这正是目前所需IPN的特性，因为大多数聚合物树脂彼此不相容。当不同的树脂简单地混合在一起时，它们趋向于形成邻接、但分离的微区(domain)。最常见的是，这些聚合物在与另一种聚合物结合之前已经分别发生了聚合。每种树脂成分在混合物中形成其自身的微区，产生物理性质(如熔点或闪点温度)的涂层区域。当作为整体考虑时，混料通常表现的性质是各个树脂的本体特性均衡的结果。两种不同树脂微区之间的界面是混料的弱点，可以导致树脂混料的机械性能差、且长期稳定性差。
为了克服聚合物简单混料的这些问题，已经开发出混杂聚合物树脂。混杂聚合物树脂是至少两种不同的聚合物树脂的混合物，其结合方式是形成互穿的聚合物网络(IPN)。这种互穿网络由两种树脂材料在分子水平上的相互联锁产生，从而提供了与不形成IPN结构而制成的相应的简单混料相比更好的特性(如磨损性和韧性)。这些杂化树脂经常包括物理或化学性质不同的树脂，这些性质例如当杂化树脂用作纺织品基质涂层时所需的阻燃性。
IPN可以使用许多不同的方法产生。它们可以如下形成：将一种单体溶解在另一种聚合物树脂中，然后使单体在其它聚合物基质中聚合。IPN也可以通过两种或更多不同单体的紧密混合物的连续聚合或同时聚合而制成。还可以将两种预聚物混合，形成紧密混合物，并对预聚物进行后聚合，使得最终聚合物形成IPN结构。最后，可以将两种聚合物在熔融状态下或在溶液中混合在一起，形成紧密混合物，随后使至少一种聚合物交联。
发明内容
本发明涉及特定杂化树脂作为气囊涂层的应用。优选地，如本文所述，用于生成这些杂化树脂的聚合物是与丙烯酸酯、乙烯基、聚硅氧烷及其组合混合在一起的氨基甲酸酯，其中至少一种组分的玻璃化转变温度为20℃或更低。氨基甲酸酯的类型优选为聚碳酸酯、聚丁二醇(polytetramethyleneglycol)、硅基二醇、或烯烃基二醇。杂化树脂可以在水性分散体中产生，可以在溶剂中产生，或者通过将聚合物混合在一起产生，其中一种树脂直接溶解在另一种树脂中，形成连续基体。得到的杂化树脂表现出至少1,000p.si.的抗张强度、和至少约200％的断裂伸长率。
具体实施方式
如上所述，互穿聚合物网络通常在反应容器中在水分散体中形成。IPN也可以在织物上原位形成，尽管该方法由于单体成分的挥发性以及难以在连续网络制造工艺中除氧而不太优选。
氨基甲酸酯/丙烯酸酯杂化树脂
在第一个实施方式中，氨基甲酸酯与丙烯酸酯结合形成互穿聚合物网络，从而形成杂化体。杂化树脂的氨基甲酸酯组分提供很高的抗张强度和韧性，优选具有至少1000p.s.i的抗张强度。通常比氨基甲酸酯组分便宜的丙烯酸酯成分为杂化树脂提供柔软度和老化稳定性。通过由高强度氨基甲酸酯和低成本的软性丙烯酸酯形成这种杂化树脂，从而产生气囊涂层，就气囊柔性、老化稳定性和气体压力保留方面而言，其表现出性能优于单个使用的各个成分或两种成分的非杂化简单混合物。进一步，这种性能的增加可以在很低的涂层重量下实现(对应着生产成本降低)。
为了产生上文提及的所需的高强度聚氨酯，需要选择合适的起始原料(多元醇、异氰酸酯和增链剂)、摩尔比(特别是多元醇/异氰酸酯的比例)和反应条件。多元醇/异氰酸酯的摩尔比优选为约0.5∶1至0.98∶1。
产生聚氨酯的优选的多元醇包括聚碳酸酯多元醇、聚四亚甲基乙二醇、硅基二醇、烯烃基二醇及其组合。硅基二醇的例子包括具有如下化学结构的化合物：
HO-R1-[-OSiR2R3-]-R4-OH
其中R1和R4选自芳香族和脂肪族基团，其中R2和R3选自甲基、羟基、苯基、和氢。烯烃基二醇包括具有聚乙烯、聚丙烯或聚烯烃共聚物的化合物，其中共聚物在末端和/或侧链位置上具有羟基。
由于其色稳定性和热稳定性，优选脂肪族异氰酸酯。合适的异氰酸酯包括，但不限于1，6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯(HMDI)和α，α，α′，α′-四甲基-间二甲苯二异氰酸酯(m-TMXDI)。
通过将氨基甲酸酯预聚物和丙烯酸单体聚合，制备氨基甲酸酯/丙烯酸酯杂化体。在一个优选的实施方式中，二异氰酸酯化合物与每分子含两个羟基的聚合二醇和羧酸或磺酸化合物，以及任选的催化剂如有机-锡化合物或叔胺混合，所用的异氰酸酯/羟基的摩尔比为1∶0.5至约1∶0.98。然后将混合物在无水条件下(优选在惰性气体如干燥氮气和氩气中)加热至40℃-200℃的温度，加热时间足以基本上将羟基完全转变为氨基甲酸酯链接，以与异氰酸酯端基形成聚氨酯预聚物。
优选的加入到杂化树脂中的丙烯酸酯包括玻璃化转变温度很低、且老化稳定性良好的丙烯酸酯。使用玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯形成的杂化树脂在低温下表现出更好的柔性，进一步提高了将涂层气囊包装到其模件中的能力。当使用一种以上的单体来制备聚丙烯酸酯时，聚丙烯酸酯的玻璃化转变温度由其相应的单体共同决定。至少一种丙烯酸酯单体的均聚物的玻璃化转变温度优选低于大约0℃，更优选低于大约-10℃。丙烯酸酯组分的玻璃化转变温度优选为大约-60℃至大约10℃；更优选低于0℃；最优选为-10℃或更低。
优选的丙烯酸酯组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(methacrylopropyl trimethoxysilane)、羟甲基丙烯酰胺的单体及其组合的聚丙烯酸酯。典型的由自由基聚合制备的软性聚丙烯酸酯树脂的抗张强度小于900p.s.i。一种这样的市售树脂-RHOPLEXTR-3082，可购自Rohm&Haas-抗张强度为大约430p.s.i.，玻璃化转变温度为大约-20℃，断裂伸长率为大约620％。
一旦产生氨基甲酸酯预聚物(如上所述)，将其与至少一种丙烯酸单体或低聚物混合，温度降低至大约20℃至大约100℃。如果使用二羟基羧酸来制备氨基甲酸酯预聚物，则还可以包括碱，例如氢氧化钾或有机胺，和分散剂/表面活性剂。合适的有机胺的例子是三乙胺(或二甲基乙醇胺)。然后将氨基甲酸酯预聚物和丙烯酸酯单体的混合物加入到水中并搅拌。在此时还将二氨基有机化合物(通常称作“增链剂”)加入到水中，其与氨基甲酸酯预聚物的异氰酸酯端基反应，以进一步增加氨基甲酸酯组分的分子量和物理特性。由此获得氨基甲酸酯和丙烯酸酯单体的水分散体。
交联丙烯酸酯单体也可以包括在上述的分散体中。交联单体可以诱发所得到的聚丙烯酸酯和/或聚氨酯成分的交联。合适的交联单体的例子包括N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、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单体。另外可选地，交联可以通过这样的多官能交联剂完成，例如环氧树脂、氨基树脂(如三聚氰胺甲醛树脂或尿素甲醛树脂)、聚异氰酸酯、聚碳二亚胺和封端聚异氰酸酯。
然后将分散体用惰性气体如氮气和氩气吹扫，以去除任何氧。然后将自由基引发剂，例如2，2′-偶氮二异丁腈(AIBN)或硫酸钾和亚硫酸氢钠的混合物，加入到分散体中，在大约50℃至大约90℃的温度下引发丙烯酸酯单体的自由基聚合。因为丙烯酸酯单体与氨基甲酸酯聚合物密切混合，通过该方式聚合的丙烯酸酯聚合物在分子水平上与氨基甲酸酯聚合物混合。换句话说，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/聚丙烯酸酯杂化体可以制成机械性能与聚氨酯树脂类似，但柔软度更好，且成本更低。一种这样的市售树脂-RU6000，可获自Stahl USA-是通过与上述类似的方法产生的聚丙烯酸酯/聚氨酯杂化体。该杂化体表现出大约3345p.s.i.的抗张强度和大约415％的断裂伸长率。
氨基甲酸酯/丙烯酸酯杂化树脂(溶剂基)
在第二个实施方式中，使用有机溶剂形成IPN树脂(不生成水分散体)。使用该方法，氨基甲酸酯和丙烯酸酯聚合物或共聚物溶解在有机溶剂中，如N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、环己酮、甲苯、异丙醇、甲基乙基酮，或类似溶剂，形成紧密的分子混合物。氨基甲酸酯可以是完全反应的聚合物或如上所述产生的预聚物。然后使用任意已知的涂布方法将混合物涂布在气囊织物上。然后在大约60℃至大约200℃的温度下将溶剂蒸发，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。涂布混合物中可以进一步包括交联剂和增粘剂，例如，异氰酸酯、环氧树脂和聚碳二亚胺。
聚氨酯组分和丙烯酸酯组分中的一种或两种可以含有反应性基团，使这些组分在干燥过程中相互反应，从而防止组分主要形成两个分离相，而不产生IPN(即，避免形成简单混合物)。相容剂，例如，含有丙烯酸酯部分的聚氨酯的共聚物，或者含有氨基甲酸酯部分的丙烯酸酯的共聚物，也可包括在内，以促进杂化树脂的形成。在一个实施方式中，聚氨酯组分含有反应性异氰酸酯端基，聚丙烯酸酯组分含有反应性羟基，例如，该反应性羰基通过在单体混合物中包括丙烯酸羟乙酯而形成。当这些聚氨酯和聚丙烯酸酯组分在有机溶剂(或溶剂混合物)中在分子水平上混合在一起时，这些组分相互反应，形成化学连接，即使在有机溶剂蒸发后也能避免相分离的发生。
在第一个和第二个实施方式的一个可能优选的方式中，通过使用聚碳酸酯二醇、脂肪族二异氰酸酯、二羟甲基丙酸酯，以三乙胺作为中和碱，制备聚碳酸酯氨基甲酸酯预聚物。在另一种方式中，使用聚醚二醇(例如聚丁二醇)和脂肪族异氰酸酯制备聚醚氨基甲酸酯预聚物。优选的与聚碳酸酯氨基甲酸酯预聚物或聚醚氨基甲酸酯预聚物一起使用的丙烯酸酯单体包括：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烷、羟甲基丙烯酰胺及其组合。还优选地，氨基甲酸酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯和/或聚硅氧烷丙烯酸酯的低聚物单独地或与丙烯酸酯单体一起包括在杂化树脂中。
氨基甲酸酯/乙烯基杂化树脂
在第三个实施方式中，丙烯酸酯聚合物替换为乙烯基聚合物，产生了IPN，即氨基甲酸酯/乙烯基杂化体。合适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、1，1-二氟乙烯、甲酸乙烯酯、乙烯基吡咯烷酮和其它能够在自由基引发剂的存在下聚合的乙烯基单体。这些聚合物的制造方法与所述的丙烯酸酯聚合物的制造方法相同。
聚氨酯/乙烯基杂化体也可使用美国专利第5,571,681号所公开的方法制造，在此将其公开内容引入作为参考，该方法包括，将(i)对热和潮湿老化稳定的多元醇和(ii)玻璃化转变温度为10℃或更低的乙烯基组分结合。用于这种结合的合适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/乙烯基杂化树脂
另外可选地，丙烯酸酯和乙烯基聚合物的组合可以在与氨基甲酸酯预聚物合并之后聚合，形成具有三种分子键合的聚合物的IPN。
如上所述，通过将二异氰酸酯化合物与多元醇和羧酸或磺酸化合物混合来形成氨基甲酸酯预聚物。尽管二异氰酸酯化合物可以选自脂肪族和芳香族异氰酸酯，但在本实施方式中优选脂肪族异氰酸酯。合适的脂肪族异氰酸酯包括但不限于：1，6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯(HMDI)和α，α，α′，α′-四甲基-间二甲苯二异氰酸酯(m-TMXDI)。
合适的多元醇包括但不限于：聚丁二醇、聚六亚甲基碳酸酯二醇、具有羟基端基的线性或支化聚烯烃、具有羟基端基的聚酯、和具有羟基端基的聚二甲基硅氧烷化合物。具体来说，可以成功地使用具有
HO-R1-[-OSiR2R3-]-R4-OH结构的聚二甲基硅氧烷化合物，其中R1和R4选自脂肪族和芳香族基团，其中R2和R3选自甲基、羟基、苯基和氢。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，仅能作为次要成分。
具有羟基官能团的羧酸或磺酸特别适合用作内部乳化成分，以促进聚氨酯和聚氨酯/丙烯酸酯杂化体的水分散。具有双羟基的合适的羧酸的一个例子是二羟甲基丙酸。这种酸化合物与二异氰酸酯化合物和多元醇反应，形成能够以良好的分散稳定性分散在水中的聚氨酯。
异氰酸酯和聚合二醇之间反应的合适催化剂包括叔胺、有机锡化合物和用于此目的的其它催化剂。
用于与上述氨基甲酸酯预聚物结合的丙烯酸酯单体包括：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、羟甲基丙烯酰胺、及其组合，以及其它能够经自由基机制聚合的类似单体。上面提供了合适的乙烯基单体。也可以使用丙烯酸酯单体和乙烯基单体的低聚物来制备IPN树脂。丙烯酸酯、氨基甲酸酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚硅氧烷丙烯酸酯和类似物的单官能、双官能、三官能和多官能低聚物也适合于与聚氨酯预聚物混合形成IPN树脂。最后，可以包括额外的单体，例如乙烯、丁二烯、异戊二烯和氯丁二烯，以与上述的单体和低聚物共聚。
氨基甲酸酯/聚硅氧烷杂化树脂
在另一个实施方式中，通过将聚氨酯(具有乙烯基、丙烯酸酯、或甲基含氢甲硅烷基)和加成固化的聚硅氧烷混合物混合，产生聚硅氧烷和氨基甲酸酯的IPN。聚氨酯和聚硅氧烷均被混合，同时固化形成IPN树脂。据信，IPN混合物中氨基甲酸酯和聚硅氧烷聚合物之间存在有一些共价连接，其进一步稳定了IPN结构，并提高了IPN的机械性能。同样，氨基甲酸酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和类似物的低聚物也可以在任选的溶剂的存在下与聚硅氧烷树脂混合，形成IPN杂化体。
在一个实施方式中，将具有甲基丙烯酸酯官能团的氨基甲酸酯与具有铂催化剂体系的加成固化的双组分硅橡胶树脂结合在一起。然后使用任意公知的涂布方法将氨基甲酸酯/聚硅氧烷混合物涂布在气囊织物上，达到约0.7盎司每平方码至约3.0盎司每平方码的涂层湿重。一种可能优选的实现该所需添加水平的涂布方法是用浮刀刮涂。然后将涂层在烘箱内在约300至约400的温度下进行固化。氨基甲酸酯的甲基丙烯酸酯成分与聚硅氧烷树脂在铂催化剂的存在下通过形成甲基含氢硅氧烷基而共同固化。反应显示如下：
Figure A20071014039200131
其中Y是由化学结构
-R1-[-OCNH-R2-HNCO-(Z)-]x-CNH-R2-HNCO-R1
所代表的聚氨酯链段，其中R1和R2选自脂肪族和芳香族基团；其中Z选自聚醚、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷、聚烯烃及其组合；且x是大于1的数字。
聚硅氧烷是玻璃化转变温度为60℃或更低的软性聚合物。聚硅氧烷树脂不具备高抗张强度或高撕裂强度。但是，当聚氨酯与聚硅氧烷以上述方式结合形成IPN时，聚氨酯成分能为涂层组合物提供所需的高强度，而不会对涂层的柔软度有负面影响。因此，根据本文所教导的内容形成的IPN满足了这些相互对立的目标。相反，氨基甲酸酯和聚硅氧烷的简单混合物产生的涂层的机械性能通常比单独使用各个成分要差。
添加剂
本文所述的杂化树脂特别适合于对气囊织物和气囊进行涂层。通过包括一种或更多种下列的任选添加剂，可以将杂化树脂配制成涂层组合物：热稳定剂、抗氧化剂、交联剂、流变改性剂、阻燃剂、溶剂、助粘剂、防结块剂、着色剂和类似物。
杂化化合物还可以包括二氨基化合物，常称作增链剂，通常将其加入带二异氰酸酯和多元醇的反应产物中，以进一步增加聚氨酯树脂的分子量。二氨基化合物包括任意具有两个伯胺基的有机分子，例如，乙二胺、己二胺、肼和类似物。
应用于气囊织物
然后将涂层组合物通过任意公知的涂布方法涂布在气囊织物上，这些方法包括浮刀涂布、辊衬刀涂、喷涂、浸涂、淋涂、逆转辊涂布、传递辊式涂布和筛网涂布。然后将涂层在60℃至200℃的温度下干燥，更优选在120℃至180℃的温度下干燥，如果使用交联基则任选地进行固化。涂层组合物的干燥时的添加重量优选为0.3oz/yd2至3.0oz/yd2，更优选为0.6oz/yd2至1.5oz/yd2。
本发明的IPN涂层也可以与其它涂层结合使用，可以通过将IPN树脂作为一种组分与其它涂层材料掺合在一起，或者使用IPN涂层作为多层涂层系统中的一层。杂化树脂也可以作为相容剂使用，例如，用于聚氨酯和聚丙烯酸酯树脂混料，以改善树脂混料的涂层性能。另外，本发明的IPN树脂还可以用作气囊织物上的底涂层，在其上可以涂布二次涂层。另外可选地，IPN树脂可以用作单片层(monolithiclayer)，或者，用作具有两层的底漆系统的表面涂层，每层显示出不同的特性。
本文所述杂化树脂的抗张强度为至少大约1,000p.s.i.；更优选为至少2,000p.s.i.；最优选为至少3,000p.s.i.。这些杂化树脂还表现出至少约200％的断裂伸长率。除机械性能比简单聚合物混料提高的性质之外，杂化树脂提供的老化稳定性和耐磨性比常规树脂混料更好。而且，使用较低的涂层附加水平就可以使气囊具有所需的特性，从而使气囊模件的重量更轻、且包装体积更小。最后，根据本方法制造杂化树脂的成本低于使用100％聚硅氧烷涂层系统的成本。
由于这些原因，使用本发明所述的杂化树脂作为气囊涂层材料是对现有技术的进步。
实施例1
将下列成分组合在一起，制成氨基甲酸酯/丙烯酸酯杂化树脂：
聚碳酸酯氨基甲酸酯/丙烯酸酯杂化树脂    50重量份
(例如，Stahl USA的RU6000杂化树脂，带有40％固体)
水                     27重量份
十溴二苯醚(70％固体)   20重量份
(用作阻燃剂)
50％四[(亚甲基-(3，5-二叔丁基-4-羟基氢化-肉桂酸酯)]甲烷的活性
水分散液                                 2重量份
(用作抗氧化剂；例如，Akron Dispersions的BOSTEX537)
增稠剂                              1重量份
(例如，Hercules Inc.的NATROSOL250HHXR)
当合并在一起时，上述成分形成浓稠液体。然后使用锐边浮刀将该液体刮涂在420-丹尼尔的49×49平纹组织的尼龙6，6气囊织物上，涂层湿重为大约1盎司每平方码。然后立即将涂层在350烘箱内干燥约1.5分钟。得到的涂层干重为大约0.25盎司每平方码。
根据ASTM D-737“纺织品透气性(Air Permeability of TextileFabrics)”标准检测时，得到的涂层织物的透气性为0cfm。上述织物也很柔软，因此能折叠成很小的包装尺寸。然后将该织物切开并缝制成气囊，有涂层的一面位于气囊内部。与涂布聚硅氧烷的气囊相比，实施例1的织物所显示的耐精梳性得到很大提高。
实施例2
将下列成分组合在一起，制成另一种氨基甲酸酯/丙烯酸酯杂化树脂：
聚碳酸酯氨基甲酸酯树脂                 40重量份
(例如，Stahl USA的RU 40-350)
聚丙烯酸酯树脂                         39重量份
(例如，Rohm&Haas的RHOPLEXTR3082树脂)
聚碳酸酯氨基甲酸酯/丙烯酸酯杂化树脂    20重量份
(例如，Stahl USA的RU6000杂化树脂，带有40％固体)
增稠剂                                 1重量份
(例如，Noveon Corporation的CARBOPOLPKS)
当合并在一起时，上述成分形成浓稠液体。然后使用带有圆底的浮刀将该液体刮涂在由尼龙6，6纱线形成的一片式提花机织气囊的两面上，涂层湿重为大约2盎司每平方码。然后立刻将涂层在350下在烘箱内干燥约1.5分钟。提花机织气囊织物每一面上形成的涂层干重为大约0.8盎司每平方码。将滑石粉涂布在涂层气囊的两面，以提供较小的滑动摩擦和无阻塞(non-blocking)特性。
据信，该杂化树脂有助于三种不同的聚合物组分之间形成更强的相互作用和更均匀的混合形貌。结果，涂层气囊表现出的抗张强度类似于单独的聚氨酯，柔性类似于单独的丙烯酸酯，并且总成本很低。使用该类型杂化树脂制成的气囊即使在膨胀到10-20p.s.i.的压力时表现出的泄漏率也非常低，使其非常适合用作翻车保护用的侧帘式气囊。
实施例3
产生如下混合物：
聚碳酸酯氨基甲酸酯/丙烯酸酯杂化树脂    98.5重量份
(例如，Stahl USA的RU6000杂化树脂，带有40％固体)
增稠剂                                 1.5重量份
(例如，Noveon Corporation的CARBOPOLPKS)
然后使用圆角刃口的浮刀将该液体刮涂在由尼龙6，6纱线形成的一片式提花机织气囊的两面上，涂层湿重为大约2盎司每平方码。然后立即将涂层在300下在烘箱内干燥大约2分钟。提花机织气囊织物每一面上形成的涂层干重为大约0.8盎司每平方码。
下一步，将100％固体的2组分加成固化聚硅氧烷树脂刮涂在聚氨酯/聚丙烯酸酯涂层上，涂层重量为大约0.9盎司每平方码。然后将涂层在360下干燥大约2分钟。
然后将充气体积为大约0.2立方英尺的涂层气囊充气至气压10p.s.i.。气囊在10p.s.i.下显示出的泄漏率为每小时8个标准立方英尺。该气囊从10p.s.i.放气至8p.s.i.需要12秒，表明泄漏时间为大约90秒。

Claims (12)

1.一种气囊织物，其包括织物基质和涂布在所述织物基质的至少一面上的聚合物涂层，其中所述聚合物涂层包括下列组分的杂化树脂混合物：
(i)第一组分，所述第一组分是包括至少一种选自聚丁二醇、聚碳酸酯、硅基二醇和烯烃基二醇的多元醇链段的氨基甲酸酯；和
(ii)第二组分，所述第二组分选自聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、乙烯基聚合物、聚硅氧烷及其组合；
其中所述聚合物涂层的特征在于其抗张强度为至少1000p.s.i.，其中至少一种组分的特征在于其玻璃化转变温度为大约20℃或更低。
2.根据权利要求1所述的气囊织物，其中所述的氨基甲酸酯是聚碳酸酯氨基甲酸酯。
3.根据权利要求1所述的气囊织物，其中所述的氨基甲酸酯是聚醚氨基甲酸酯。
4.根据权利要求1所述的气囊织物，其中所述的第二组分是聚丙烯酸酯。
5.根据权利要求4所述的气囊织物，其中所述的聚丙烯酸酯包括如下单体：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、羟甲基丙烯酰胺及其组合。
6.根据权利要求1所述的气囊织物，其中所述的第二组分是乙烯基聚合物。
7.根据权利要求1所述的气囊织物，其中所述的第二组分是聚硅氧烷。
8.根据权利要求1所述的气囊织物，其中所述的第二组分含有至少一种玻璃化转变温度低于0℃的均聚物。
9.根据权利要求1所述的气囊织物，其中所述的杂化树脂表现出的断裂伸长率为大约200％。
10.根据权利要求1所述的气囊织物，其中所述的织物被包含在一片式机织气囊中。
11.根据权利要求1所述的气囊织物，其中所述的织物被包含在裁剪缝制气囊中。
12.根据权利要求1所述的气囊织物，其中所述涂层的干重为大约0.3oz/yd2至大约3.0oz/yd2。
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