CN110770481A - 支撑弹性体泡沫及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

支撑弹性体泡沫(100)包括由弹性体形成的弹性体基质(102)，该弹性体基质包括增强区域(104)和泡沫区域(106)。该泡沫区域包括在弹性体中的充气孔(108)，该增强区域包括多孔层，该多孔层具有至少部分地吸收有弹性体的孔的互连网络。泡沫可以在泡沫的表面处包括粘合剂。包括可压缩主体并且该可压缩主体可以是弹性体泡沫的可压缩密封件还可以包括不连续的粘合剂区域的图案，可压缩主体可以围绕该不连续的粘合剂区域变形以形成密封。

Description

支撑弹性体泡沫及其制备方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年6月15日提交的美国临时申请第62/520,421号的权益，为所有目的其全文通过参考完整地结合于此。
技术领域
本公开一般涉及支撑弹性体泡沫。更具体地，本公开涉及用于密封连接的支撑弹性体基质泡沫。
背景技术
许多行业使用密封剂来防止液体侵入产品或结构中的物理元件之间。常见的密封剂包括油漆、填缝剂、聚合物材料、O形圈和衬垫等，并且会根据具体应用而变化。特别地，航空工业使用密封剂来保护各种界面，以防止例如由于水或化学入侵而引起的腐蚀和表面退化。
飞机制造业中经常使用的一种材料是双组分液体聚硫化物材料，用于增强对各种界面的保护以免发生腐蚀和表面退化。这种做法可用于保护沿机体安装的支架以及其他组件。例如，可以使用螺栓或铆钉将材料(例如铝、纤维增强塑料或碳复合材料)连接到飞机机体的一部分。安装人员可以在连接的部件之间施加液体密封剂，然后使用紧固件将支架固定在机体上。随着紧固件的拧紧，来自紧固件头的压力会使密封剂扩散。根据密封剂的等级，通常必须使密封剂在室温下固化很长时间，例如72小时或更长。该过程耗时，需要仔细的混合和施加技术，并且由于排放的挥发性有机化合物(VOC)，通常需要个人防护设备(PPE)和通风。
使用“干密封”材料(例如O形圈、衬垫或其他柔顺结构)的传统设计需要精确的放置和压力才有效果，并且由于化学侵蚀会随着时间的推移而退化。能够抵抗化学侵蚀的干密封材料通常在冷操作温度和顺应性水平方面存在缺陷。液体密封剂可以更容易地顺应特定的界面几何形状，但具有安装程序有难度的缺陷，并且一旦调整就不能轻易去除而不破坏密封。此外，长时间暴露于某些苛性化学物质(如磷酸酯液压油)后，单独使用的聚硫化物液体密封剂通常无效。因此，需要能够在各种界面轮廓中操作而又不牺牲耐用性或耐化学侵蚀性的密封技术。
发明内容
在一个实施方式中，本公开涉及一种支撑弹性体泡沫。支撑弹性体泡沫包括由弹性体形成的弹性体基质，该弹性体基质包括泡沫区域和增强区域。所述泡沫区域包括在所述弹性体中限定的多个充气孔；所述增强区域包括多孔层，所述多孔层具有至少部分地吸收有所述弹性体的孔的互连网络。在某些实施方式中，增强区域可以由弹性体浸渍的膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)薄膜或膜形成。在各种实施方式中，增强区域可以由任何合适的多孔聚合物层形成，例如织造聚醚醚酮(PEEK)层等。在各种其他实施方式中，增强区域可以由任何合适的多孔层形成，例如玻璃纤维织造或非织造层。
根据一些实施方式，多孔层可以完全吸收有弹性体。根据一些实施方式，该增强区域可以是第一增强区域，并且弹性体泡沫可以包括第二增强区域，该第二增强区域包括第二多孔层，该第二多孔层具有至少部分地吸收有弹性体的孔的第二互连网络。第一增强区域和第二增强区域可以位于泡沫区域的相对侧。
根据一些实施方式，增强区域基本上没有充气孔。例如，根据一些实施方式，嵌入增强区域中的多孔层的孔径小于用于在泡沫区域中形成充气孔的发泡剂的粒度，从而防止了发泡剂渗透到增强区域内并在该区域中膨胀。根据一些实施方式，弹性体基质可以包括多种弹性体，其可以被混合以形成弹性体基质。封闭的充气孔可具有按直径计的从约5μm至约700μm的平均孔尺寸。
根据一些实施方式，增强区域中的多孔层可以由各种材料形成。例如，在一些实施方式中，多孔层可包括织造材料、非织造材料、聚合物膜或非聚合物多孔材料中的任何一种或任何适当的组合。根据一些实施方式，多孔层可包括膨胀含氟聚合物膜、膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜、聚醚醚酮(PEEK)织造材料、PEEK非织造材料、玻璃纤维织造材料、玻璃纤维非织造材料或其他合适的多孔材料。根据一些具体实施方式，多孔层可以包括厚度为8至35μm或1至100μm的ePTFE膜。
根据一些实施方式，可以以各种厚度或构造形成支撑弹性体泡沫。例如，根据一些实施方式，可以将泡沫形成为厚度为85至2000μm的片，该片可以形成为卷。
根据一些实施方式，弹性体基质可包括硅酮、氟硅酮或全氟聚醚弹性体中的一种或多种。根据一些实施方式，弹性体可以包括含氟弹性体。泡沫区域可以由包括任何合适的弹性体和发泡剂的发泡混合物形成，所述发泡剂例如是添加到弹性体中的化学发泡剂，热活化的干发泡剂，或热活化的膨胀聚合物球。根据一些实施方式，泡沫区域具有90μm至1850μm的厚度。
根据一些实施方式，泡沫在16MPa的应力下可压缩至最高达85％的应变。根据各种实施方式，当经受25％的初始应变时，泡沫表现出低至或低于11％的压缩永久变形。泡沫可以对诸如燃料的化学物质基本上是惰性的，并且能够在压缩下形成不透燃料的密封。例如，根据一些实施方式，当泡沫在压缩下在JP-8燃料中浸泡20小时内，泡沫吸收小于2.0重量％的JP-8燃料，并且当泡沫经受15％或更低的压缩应变时，根据液体侵入测试，当泡沫被插入到界面中时可以防止液体侵入。根据一些实施方式，泡沫可以在从-50℃到至少100℃的温度范围内保持密封界面以防止液体侵入的能力。
根据各种实施方式，支撑弹性体泡沫可包括与增强区域和泡沫区域中的一者可移除地连接的释放衬垫，其在安装之前可以去除，并且支撑弹性体泡沫可包括与增强区域和泡沫区域中的另一者可移除地连接的第二释放衬垫。
根据各种实施方式，支撑弹性体泡沫可在一个表面或两个表面上包括粘合处理。粘合处理可包括与弹性体基质的第一表面或第二表面中的至少一者连接的不连续的粘合剂区域的图案，其中当弹性体泡沫在垂直于任一表面的方向上压缩时，弹性体基质能够围绕粘合剂区域贴合以防止流体进入。弹性体泡沫在压缩下变形形成密封件，该密封件将密封件内的粘合剂区域屏蔽以防止流体侵入，从而保护粘合剂区域免受可能与粘合剂材料反应但不与弹性体泡沫反应的流体的侵害。根据各种实施方式，本文描述的任何弹性体泡沫都可以用作干密封衬垫、干密封垫圈或其他形式的干密封剂装置。
在另一个实施方式中，本公开涉及一种用于形成干密封剂泡沫的方法。该方法包括提供具有孔的互连网络的多孔层，以及用弹性体和发泡剂的液体混合物浇注多孔层。液体混合物至少部分地被吸收在多孔层中，或者在一些实施方式中被完全地吸收在多孔层中。发泡剂被活化以在液体混合物中产生多个闭孔。固化至少部分吸收的多孔层和具有多个闭孔的泡沫区域的组件，以形成包含增强区域和泡沫区域的弹性体基质，该增强区域包括多孔层，该泡沫区域含有多个闭孔。
根据一些实施方式，本文描述的方法可以包括提供第二多孔层，其包括第二孔互连网络，将第二多孔层定位在液体混合物的与第一侧相对的第二侧，使得液体混合物润湿第二多孔层，并固化弹性体以形成包含第二增强区域的弹性体基质，该第二增强区域包括第二多孔层。
根据各种实施方式，可以将粘合剂施加到弹性体基质的第一表面和第二表面中的至少一者上。施加粘合剂可以包括将不连续的粘合剂区域的图案施加到第一表面和第二表面中的至少一者上。根据一些实施方式，施加粘合剂可包括将粘合剂施加到第一表面和第二表面中的至少一者的整个面上。
根据一些实施方式，弹性体可以包括热固性含氟弹性体，并且发泡剂为热活化的发泡剂；使发泡剂活化包括将液体混合物加热至活化温度，使得加热周期显著增大了多个封闭的充气孔的尺寸。活化温度可以在100℃至约160℃的范围内；并且活化步骤可以包括将液体混合物加热至活化温度并保持1至10分钟。在某些情况下，活化步骤还可以部分地固化弹性体基质。随后的固化步骤可以包括将液体混合物加热到大约75℃至125℃的固化温度并保持5至180分钟。
在另一个实施方式中，本公开涉及一种可压缩密封件，其包括可压缩主体和与可压缩主体的第一表面或第二表面中的至少一者连接的由粘合剂形成的不连续粘合剂区域的图案。根据一些实施方式，可压缩主体是弹性体泡沫，其可以包括由如上所述的发泡弹性体形成的弹性体基质，其具有或不具有增强区域。当可压缩密封件在垂直于第一或第二表面的方向上压缩时，可压缩主体能够围绕粘合剂区域的图案贴合，从而防止流体经由该图案进入。
根据一些实施方式，可压缩主体具有第一厚度，并且能够在小于1MPa的压缩应力下压缩第一厚度的至少15％，并且其中粘合剂区域的图案具有小于第一厚度的15％的厚度。
根据各种实施方式，不连续粘合剂区域的图案可以包括各种特定的几何形状，包括但不限于圆形粘合剂点或方形粘合剂区域的布置中的任何一种或组合。根据一些特定实施方式，不连续粘合剂区域的图案包括直径为约1mm的圆形点，每个点到下一个最接近点的边缘到边缘的间距为约2.2mm，并且厚度为约0.03mm。根据实施方式，各种特定范围是可能的。例如，粘合剂区域的直径(或者，如果是正方形，则为边长)可以在约0.2mm至约5mm，约0.2mm至1mm，或约1mm至5mm的范围内。粘合剂区域的图案的各粘合剂区域可以以约0.5mm至约25mm，例如，约1mm至20mm，或约2至5mm的距离间隔开。在各个实施方式中，粘合剂区域可以具有小于或等于100μm，小于或等于50μm，小于或等于25μm，或者小于或等于10μm的厚度。根据一些具体的实施方式，粘合剂区域的厚度可以在约10μm至约100μm的范围内；或者，在一些实施方式中，约10μm至约50μm，或约20μm至约50μm。
根据各种实施方式，粘合剂可以包括各种特定形式的粘合剂，包括但不限于压敏粘合剂(PSA)，如以下实例中所述。通常，合适的粘合剂可以以液体或热熔体形式或类似形式沉积。根据一些实施方式，粘合剂类型可以是混合的双组分硅酮压敏粘合剂。根据另外的实施方式，粘合剂类型可以是UV固化丙烯酸类压敏粘合剂。其他实施方式可包括替代的粘合剂材料，包括但不限于硅酮、丙烯酸类、丁基橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯、天然橡胶、腈、苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯或上述粘合剂材料的任何合适的混合物。可以根据任何合适的方式将粘合剂以图案施加，包括例如使粘合剂穿过包含孔图案的模板(form)到可压缩主体上或将粘合剂印刷在可压缩主体上。
根据各种实施方式，可压缩主体可以包括各种特定形式，包括例如弹性体泡沫，该弹性体泡沫包括：泡沫区域，该泡沫区域包括由弹性体限定的多个充气孔；以及增强区域，该增强区域包括具有孔的互连网络的多孔层，所述孔中至少部分地吸收有弹性体；未增强的泡沫或泡沫橡胶；或类似的可压缩密封剂。
在另一个实施方式中，本公开涉及一种形成可压缩密封件的方法，包括将由粘合剂形成的不连续的粘合剂区域的图案施加到可压缩主体的第一表面上以达到粘合剂厚度，所述粘合剂厚度与可压缩密封件的泡沫厚度相比足够薄，使得可压缩密封件能够在压缩时围绕不连续的粘合剂区域的图案贴合。根据一些实施方式，施加不连续的粘合剂区域的图案包括将模板可移除地施加到可压缩主体，其中该模板具有被配置为匹配不连续的粘合剂区域的图案的孔图案。可以将粘合剂施加到模板并通过模板的孔图案施加到第一表面上。根据一些替代实施方式，施加不连续的粘合剂区域的图案可以包括在第一表面上印刷不连续的粘合剂区域的图案。根据一些实施方式，可以通过对粘合剂进行热处理，或者通过对粘合剂施加UV光处理来固化粘合剂区域的图案。
结合以下描述和附图更详细地描述了这些和其他实施方式以及它们的许多优点和特征。
附图简要说明
根据以下非限制性附图，将更好地理解本公开内容。
图1是支撑弹性体泡沫的实施方式的侧视截面图。
图2是显示用于产生支撑弹性体泡沫的示例步骤的侧视截面图。
图3是显示支撑弹性体泡沫的第二实施方式的侧视截面图。
图4A是显示散布有粘合剂的支撑弹性体泡沫的实施方式的侧视截面图。
图4B是显示具有粘合剂层的支撑弹性体泡沫的实施方式的侧视截面图。
图5是显示具有单个增强膜的支撑弹性体泡沫的第一实例的扫描电子显微镜(SEM)图像。
图6是显示具有双增强膜的支撑弹性体泡沫的第二实例的SEM图像。
图7A是显示具有双增强膜的支撑弹性体泡沫的第三实例的SEM图像。
图7B是更详细显示图7A的支撑弹性体泡沫的SEM图像。
图8是显示散布有不连续粘合剂的支撑弹性体泡沫的实例的显微镜图像。
图9是显示图8的支撑弹性体泡沫和不连续粘合剂的侧视图的显微镜图像。
图10是显示经历压缩的具有不连续粘合剂层的支撑弹性体泡沫的实施方式的侧视截面图。
尽管以下内容适于各种修改和替代形式，但是已经通过附图中的非限制性示例示出了特定实施方式，并且在下文中对其进行了详细描述。该描述涵盖其所有修改，等同形式和替代形式。
发明详述
本文公开的各种实施方式通常涉及用于保护例如机身结构或类似结构中的机械界面的干密封剂。在特定实施方式中，干密封剂可以由支撑弹性体泡沫形成。合适的弹性体泡沫可限制液体渗透界面的能力，以防止腐蚀、液体侵入或其他问题。弹性体泡沫可以由化学惰性材料形成，用于防止水、喷气燃料、液压油(包括基于磷酸酯的液压油)、油、除冰剂或其他材料侵入。
支撑弹性体泡沫的具体实施方式包括弹性体基质，该弹性体基质包括限定泡沫区域和增强区域的弹性体。增强区域包括由多孔或微孔材料中的孔的互连网络限定的多孔层，其中孔至少部分地吸收有弹性体。根据各种实施方式，即使不是所有的孔都填充有弹性体，也可以使多孔层吸收弹性体直到弹性体穿透多孔层的厚度为止。根据一些实施方式，可以使多孔层完全地吸收弹性体，直到所有孔都被弹性体填充。根据各种实施方式，多孔层可以是多孔聚合物或含氟聚合物，例如多孔膜，诸如膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜、织造物、非织造物或其他合适的多孔层。根据一些实施方式，多孔层可以是多孔玻璃纤维层，例如玻璃纤维织造物或玻璃纤维非织造物。泡沫区域由弹性体和弹性体中的多个充气闭孔形成。增强区域和泡沫区域通过弹性体连接在一起，从而形成复合结构。增强区域为支撑弹性体泡沫的整体结构提供了增加的强度，而泡沫区域可在负载下收缩以提供具有高工作范围的密封能力，即，能够在宽范围的夹紧压力下或在不平坦的表面之间密封界面中的间隙。
参考附图可以更好地理解本公开内容，在附图中，相似的部件具有相似的编号。
图1是支撑弹性体泡沫100的实施方式的侧视截面图。弹性体泡沫100由包括增强区域104和泡沫区域106的弹性体基质102形成。如本文所示，泡沫区域106被定位成与增强区域104相邻并且在增强区域104上方，但是泡沫区域和增强区域通常可以相对于彼此采用任何合适的构造，例如，增强区域位于泡沫区域的顶侧或底侧，嵌入在泡沫区域中，或作为夹在或定位在泡沫区域中的不同深度处的多个增强区域中的一个增强区域。增强区域104包括通常由聚合物形成的多孔层，任选地以聚合物膜的形式，其具有孔网络，任选地具有结点和原纤维或仅原纤维的互连基质，形成弹性体基质102的弹性体至少部分地吸收在其中。泡沫区域106通过在弹性体中的一系列闭孔充气空隙108而膨胀，所述空隙108通过形成弹性体基质的弹性体或弹性体前体中的发泡剂形成。在一些实施方式中，用于使泡沫区域膨胀的发泡剂与弹性体混合并且由大于位于增强区域104中的多孔层的孔径的颗粒形成。因此，通常将发泡剂排除在增强区域104之外，防止空隙108在增强区域内膨胀。因此，尽管空隙108可以邻接增强区域104，但是增强区域将保持基本上没有由发泡剂形成的大空隙。闭孔充气空隙的大小可以根据所选的发泡剂而变化。根据一些实施方式，所述空隙具有通过SEM截面测量的直径范围为约5μm至700μm的平均孔尺寸。根据某些实施方式，空隙108的按直径计的平均孔尺寸可以从5μm至100μm，或5μm至50μm变化。合适的发泡剂可包括热活化的膨胀聚合物球，中空球填料，热活化的化学发泡剂，注气发泡剂等。
支撑弹性体泡沫100的总厚度114可包括对应于增强区域104的第一厚度110和对应于泡沫区域106的第二厚度112。根据某些实施方式，在约0.5kPa的压力下，总厚度114可以从约100μm至约2000μm(2.0mm)变化，例如200μm至600μm，或220μm至380μm。增强区域104的第一厚度110与总厚度114之间的比率可以任选地在总厚度的1％至50％之间变化，例如，2％至20％，或4％至8％。
根据一些实施方式，增强区域104包括含氟聚合物膜。在一些具体的实施方式中，增强区域包括膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜。这样的ePTFE膜有利地是坚固且耐化学的，同时具有足够的多孔性以吸收液体弹性体或弹性体前体以形成弹性体基质102。在一些具体的实施方式中，合适的ePTFE膜的厚度可在1μm至100μm的量级，例如4μm至40μm，或约34μm，密度在0.02至1.5g/cm3的量级，例如0.1-0.5g/cm3或约0.27g/cm3，孔隙率在30％至98％的量级，例如80-95％，或约88％，并且基质拉伸强度在第一方向上为30MPa至1500MPa，例如240MPa至440MPa，或至少320MPa，并且在第二方向上为至少30MPa至1500MPa，例如130MPa至350MPa，或至少160MPa。本文所述的基质拉伸强度是指膜上的正交方向，该正交方向仅通过参考聚合物的横截面而不是孔结构的横截面或总横截面来定义。通常，基质拉伸强度是指在最大强度方向上的强度和在与该最大值正交的方向上的强度。根据各种实施方式，合适的ePTFE膜的厚度可低至约8μm或更薄，密度可低至约0.18g/cm3。根据一些实施方式，可以根据例如美国专利第3,953,566号中讨论的方法来制造合适的ePTFE膜，该专利在此作为参考引入。在替代实施方式中，增强区域104可包括非ePTFE多孔层，例如替代的多孔聚合物膜，织造或非织造的纤维垫，玻璃纤维织造物或非织造物等。例如，在一些实施方式中，增强区域104是聚醚醚酮(PEEK)织造物。一种合适的PEEK织造物是耐高温化学PEEK网，例如部件号9289T12的PEEK网(加州圣菲泉的麦克马斯特-卡尔公司(McMaster-Carr，SantaFeSprings，CA))，其由PEEK塑料以直径为60至80μm，例如约65至75μm或约71μm的塑料丝的织造网形成，开放区域为12至32％，例如15至29％或约22％。然而，可以使用各种其他的PEEK织造物、非织造物或其他类似的多孔聚合物层。
根据一些实施方式，如果单独的泡沫的厚度不足以覆盖界面，则可以将支撑弹性体泡沫100与另外的泡沫元件或与间隔物堆叠在一起以密封界面。例如，支撑弹性体泡沫100的第一面120和/或第二面118可以与间隔物、垫圈或另外的弹性体泡沫复合物连接。在某些情况下，可以例如用粘合剂或其他材料处理第一面120或第二表118，以改善弹性体泡沫与密封部件之间的连接。
图2是显示用于产生支撑弹性体泡沫的示例步骤的侧视截面图。根据一些实施方式，在第一工艺步骤200a中提供或制备具有多孔微结构的多孔层204，其将成为最终形成的支撑弹性体泡沫中的增强区域，该多孔层204与液体弹性体混合物202结合。可以在例如框架内将多孔层204置于张力下，直到该层处于平坦、无皱纹的状态，然后用液体弹性体混合物202浇注。液态弹性体混合物202可以包括发泡剂，其可以是扩散在整个混合物中的化学发泡剂，或者可以是在整个弹性体202中混合的粉状干发泡剂206。在一些实施方式中，当混合时，通过称量每种组分将发泡剂206和弹性体202混合到目标质量分数。发泡剂206可以包括具有不同性质的不同发泡剂的组合，例如，设计成产生不同尺寸的气腔的发泡剂。如果将第二增强区域用于特定的支撑弹性体泡沫，则可以张紧第二多孔层，然后将其置于液体弹性体混合物202的顶部上，并用液体弹性体混合物浇注，直到使液体弹性体混合物吸收到第二多孔层的孔中为止。
用液体弹性体混合物202浇注张紧的多孔层204，并润湿或填充一些或全部多孔层，直到多孔层至少部分地吸收(即填充)有弹性体，即直到整个多孔层厚度中的至少一些孔被弹性体混合物填充为止(如果留有气穴的话，仅在增强层的多孔结构中留下很少隔离的气穴)，或者直到完全吸收有弹性体为止(在这种情况下，没有气体保留在多孔层204的孔中)。一旦组装好，就可以通过任何合适的工艺步骤组合来任选地将增强区域和液体弹性体层设置为预定厚度，所述工艺步骤组合包括但不限于：所选涂覆方法(例如，滚涂、刷涂、喷涂)，液体弹性体的去除(例如，通过使组件穿过工具间隙)，或工艺参数(例如，线速度、工具间隙等)。然后在第二处理步骤200b中使组合物经受第一发泡加热循环208以活化发泡剂206。发泡加热循环208的具体参数还可以影响组合物的最终厚度，这取决于所用发泡剂的浓度以及热暴露的程度和持续时间。取决于所选择的发泡剂，可以跳过第一加热循环208，或者在室温下进行，例如，对于接触发泡剂或室温发泡剂，或者当发泡剂可操作为在整个支撑泡沫的固化温度下能够完全活化时。在一些实施方式中，可能需要特定的加热循环来活化发泡剂206。例如，在某些情况下，可以在125至175℃的温度下，例如在约150℃下将组件加热循环1至10分钟。根据一些实施方式，第一发泡加热循环208可以至少部分地固化弹性体基质。在一些实施方式中，可以调节发泡加热循环208的各种参数，以在发泡过程中在部分固化的弹性体中保持至少一定程度的迁移率，以避免破裂、变形或其他问题。
一旦液体弹性体混合物已经通过嵌入的发泡剂206膨胀，就可以在第三工艺步骤200c中通过固化热循环210将弹性体固化就位，从而将弹性体混合物凝固成弹性体泡沫基质。取决于所选的特定发泡剂和液体弹性体混合物，固化步骤可能不需要高于室温的温度。但是，在某些情况下，固化步骤可能需要特定弹性体决定的不同操作，例如UV暴露。根据一些实施方式，固化步骤可以包括将液体混合物加热到大约75℃至125℃的固化温度并保持5至180分钟。在替代实施方式中，可以添加多个膜以产生多个增强区域，例如，如参考图3所讨论的，在复合物的两侧上的增强区域。
图3是示出具有双增强区域304、306的支撑弹性体泡沫300的第二实施方式的侧视截面图。每个增强区域304、306以与以上参考图1讨论的增强区域104相似的方式形成，其间具有类似于泡沫区域106的泡沫区域308。弹性体基质302贯穿整个增强区域304、306以及整个泡沫区域308。泡沫区域308通过闭孔充气空隙310、312而膨胀，该闭孔充气空隙310、312类似于以上参考图1描述的空隙108。值得注意的是，空隙310、312可以包括不同尺寸的空隙，可以使用与弹性体混合在一起的不同发泡剂来形成这样的空隙。如图所示，较大的空隙310之间可以夹杂着较小的空隙312。大空隙310和小空隙312的混合物可用于促进由大空隙和小空隙的布置引起的泡沫区域308的更完全地膨胀，当空隙在膨胀过程中相互作用时，大空隙和小空隙将自然取向为形成堆积结构。弹性体基质302的总厚度324包括第一增强区域304和第二增强区域306的相应的第一厚度318和第二厚度320以及泡沫区域308的第三厚度322。根据一些实施方式，第一厚度318和第二厚度320的范围可以从约1μm到100μm，例如4μm至40μm或约34μm。根据一些具体实施方式，总厚度324可以在约100μm至约2000μm之间变化。根据一些实施方式，支撑弹性体泡沫300的第一面316或第二面314可以与间隔物、垫圈或另外的弹性体泡沫复合物连接，以达到可被支撑弹性体泡沫保护的总厚度。在某些情况下，可以例如用粘合剂或其他材料处理第一面316或第二314，以改善弹性体泡沫与密封部件之间的连接。
图4A是显示散布有多个粘合剂区域412的支撑弹性体泡沫400A的实施方式的侧视截面图。根据实施方式并且如上所述，支撑弹性体泡沫400A包括由增强区域404和泡沫区域406构成的弹性体基质402，泡沫区域406中遍布闭孔空隙408。粘合剂区域412可以沿着支撑弹性体泡沫400A的任何合适的表面410印刷、浇注或以其他方式单独沉积，包括邻近增强区域404、邻近泡沫区域406或两者。在支撑弹性体泡沫使用两个将泡沫区域夹在中间的增强区域的替代实施方式中，粘合剂区域412可以被定位成邻近一个或两个增强区域。在使用中，当支撑弹性体泡沫400A被压缩时，粘合剂区域412被压入弹性体基质402中，使得粘合剂区域和弹性体基质彼此大致齐平并且与界面表面大致齐平。即使紧邻粘合剂区域412形成小的空气袋，粘合剂区域之间的中间空间也将阻止液体沿支撑弹性体泡沫400A横向侵入。因此，最多对所有粘合剂区域412都抑制或防止了液体侵入，从而防止了粘合剂区域的化学侵蚀。
支撑弹性体泡沫的实施方式也可以采用粘合剂膜或全表面处理。例如，图4B是显示具有粘合剂层414的支撑弹性体泡沫400B的实施方式的侧视截面图，该粘合剂层414覆盖支撑弹性体泡沫的整个表面410。粘合剂层414可以沿着支撑弹性体泡沫400B的任何合适的表面410印刷、浇注或以其他方式沉积，包括邻近增强区域404、邻近泡沫区域406或两者。在支撑弹性体泡沫使用两个将泡沫区域夹在中间的增强区域的替代实施方式中，粘合剂层414可以被定位成邻近一个或两个增强区域。根据一些实施方式，可以通过转移带、层压或其他类似方式将粘合剂施加到支撑弹性体泡沫的整个表面上。一种合适的粘合剂是ARSEAL8026(宾夕法尼亚州格伦罗克的粘合剂研究公司(Adhesives Research,Glen Rock,PA))，其可以通过有力的手压或层压的方式通过转移带来施加。
在图5-7中再现的扫描电子显微镜(SEM)图像中详细示出了支撑弹性体泡沫的实施方式。
图5是第一扫描电子显微镜(SEM)图像500，其示出了具有单个增强区域510和泡沫区域506的支撑弹性体泡沫502的第一实例。泡沫区域506包含许多充气空隙508，其填充了支撑弹性体泡沫502的总厚度514的大部分。增强区域504的第一厚度510约为25μm，支撑弹性体泡沫502的总厚度514约为270μm，泡沫区域506的第二厚度512约为245μm。
图6是第二SEM图像600，其示出了在250倍放大倍率下支撑弹性体泡沫602的第二实例，其具有将泡沫区域608夹在中间的双增强区域604、606。如上所述，泡沫区域608在整个区域中包含许多充气空隙610。增强区域604、606分别由大约50μm的第一厚度612和大约52μm的第二厚度614限定。泡沫区域608的第三厚度616大约为275μm，因此支撑弹性体泡沫602的总厚度618约为377μm。
图7A和7B示出了支撑弹性体泡沫702的第三实例的不同视图。图7A是第三SEM图像700A，其示出了具有将泡沫区域708夹在中间的双增强区域704、706的支撑弹性体泡沫702，该泡沫区域708含有许多充气空隙710。图7B是第四SEM图像700B，其更详细地示出了图7A的支撑弹性体泡沫702，其中第一增强区域702的第一厚度712和第二增强区域706的第二厚度714是可见的(大约45μm)。泡沫区域708的第三厚度716大约为368μm，第一、第二和第三厚度加和等于支撑弹性体泡沫702的总厚度718，约为377μm。
如上文参考图4A和4B所述的，可将粘合剂层施加到可压缩密封件的一个或两个表面上，以帮助在组件的制造期间放置密封件。根据各种实施方式，可以将粘合剂层施加到由弹性体泡沫形成的可压缩密封件上，所述弹性体泡沫例如是上述的支撑弹性体泡沫；或将粘合剂层与其他合适的可压缩材料形成的密封件一起应用。将粘合剂与密封件一起使用可在安装期间提供优势，例如，允许技术人员将密封件固定到安装位置，原本在该安装位置密封件可能掉落，然后将配合面固定到密封件并拧紧任何紧固件。如图4A所示，可以添加不连续的粘合剂(412)以实现这些优点而不会损害密封件的液体相容性。在连续的粘合剂层(例如，图4B所示的粘合剂层414)的情况下，粘合剂层和弹性体泡沫的边缘暴露于攻击性流体(challengefluid)。如果粘合剂的化学相容性低于弹性体泡沫，则粘合剂可能会通过以下方式允许流体浸润到界面中：允许攻击性流体芯吸到粘合剂层中；粘合剂层溶解在流体中并被液体替代，或其他机制。相反，通过利用不连续的粘合剂层(例如，如图4A所示的粘合剂区域412)，密封界面中的弹性体泡沫将形成对攻击性流体的液密密封，因为块状泡沫在攻击性流体中是化学稳定的。因此，仅在密封件的边缘处暴露的粘合剂的离散部分将允许流体进入，而块状弹性体泡沫将使粘合剂得到保护而免受流体的侵害。根据各种实施方式，当用于密封界面时，如本文所述的任何合适的弹性体泡沫可以与用于固定弹性体泡沫的表面粘合剂结合。根据一些替代实施方式，不连续的粘合剂区域可以被施加到支撑弹性体泡沫之外的其他类型的可压缩干密封剂，例如，可压缩橡胶密封剂、衬垫、泡沫等。根据一些实施方式，弹性体泡沫可以包括所施加的不连续的粘合剂区域，即，粘合剂“点”，如以上关于图4所描述的。下面参照图8-10描述不连续粘合剂区域的具体实例及其在密封操作中的用途。
图8是以10倍的放大倍率拍摄的密封件802的顶表面图像800。点图案化的压敏粘合剂804被粘附到密封件802的接触表面(facing surface)。图案化粘合剂804的每个粘合剂“点”显示为具有约0.97mm的直径，并且每个点到下一个最接近点的边缘到边缘的间隔为约2.19mm。根据实施方式，密封件802是支撑弹性体泡沫，其具有将泡沫区域夹在中间的两个增强区域；然而，不连续的、图案化的粘合剂804可以以类似的方式施加到任何合适的弹性体泡沫(例如，具有一个增强区域)上，或者施加到替代的可压缩密封材料上。可以用点直径808和单位单元宽度810来表征图案化粘合剂804的构造，并且可以根据以下公式从这些值确定密封件802的覆盖百分比，其中U表示单位单元宽度810，D代表“点”宽度。
Figure BDA0002319709180000141
图9是以57倍的放大倍率拍摄的具有不连续粘合剂区域908的支撑弹性体泡沫900(对应于图8的泡沫800)的截面图像。对于截面，用浸有液氮的钢剃刀刀片切割样品，以保持成像前的横截表面。用于该样品的支撑弹性体泡沫900包括两个增强区域902、906(每个面上有一个增强区域)，以及其中一个面上的点图案的、不连续的压敏粘合剂908。两个支撑区域902、906中的每一个都利用具有约16μm的初始厚度和约0.28g/cm3的初始密度的ePTFE多孔层。选择全氟聚醚弹性体SIFEL 2618作为弹性体，并以6.5:01(13:02)的质量混合比与作为发泡剂的EXPANCEL 920DU 20膨胀聚合物球混合。将该混合物吸入到增强区域902、906的两个ePTFE多孔层中，并用0.076mm的工具间隙下拉，然后在150℃热处理10分钟以活化发泡剂并开始弹性体固化。然后将复合物在100℃热处理60分钟以完成固化并形成支撑弹性泡沫900。使用约0.025mm厚的不锈钢板将压敏粘合剂图案施加到支撑弹性泡沫900上，该不锈钢板具有通孔图案，通过该通孔图案施加不连续的粘合剂908。用于该图案的特定粘合剂是PSA-16(美国俄亥俄州凯霍加福尔斯的有机硅解决方案公司(Silicone Solutions,Ltd.))。PSA-16粘合剂包括双组分混合物，并且通过以质量比16:01混合组分A和组分B这两种组分来制备。将混合的PSA-16施加到钢板的顶部上，并用液体粘合剂选择性地涂覆钢板下面的支撑弹性体泡沫。然后将涂覆有粘合剂的弹性体泡沫900在125℃热处理75分钟以固化粘合剂。粘合剂涂覆的弹性体泡沫900的最终尺寸包括：增强区域902、906的增强区域厚度910、912为约12-13μm；以及泡沫区域厚度914为约251μm。不连续粘合剂908具有约30μm的厚度916。在使用中，涂覆有粘合剂的弹性体泡沫900可以在压力下变形，使得不连续粘合剂908被弹性体基质围绕，从而防止流体进入粘合剂，如下面参考图10所示。
图10显示经历压缩的具有不连续粘合剂区域1012、1014的支撑弹性体泡沫1002的实施方式的侧视截面图。在第一未压缩构造1000a中，支撑弹性体泡沫1002位于两个刚性表面1020、1022之间，但未与两个刚性表面1020、1022接触。支撑弹性体泡沫1002包括沿一侧定位的增强区域1004和沿相对侧定位的泡沫区域1006，并且具有在整个泡沫区域中形成的空隙1008以赋予可压缩性。第一组不连续粘合剂区域1012位于支撑弹性体泡沫1002的第一表面1016上，第二组不连续粘合剂区域1014位于支撑弹性体泡沫的第二表面1018上。在压缩之前，增强区域1004和泡沫区域1006各自具有初始厚度1032a，1034a，其总和为初始总厚度1030a。
当支撑弹性体泡沫1002被压缩时，在第二压缩构造1000b中，第一表面1016和第二表面1018的一部分被压成与第一表面1020和第二刚性表面1022接触，同时在压缩到弹性体泡沫中的每个粘合剂区域1006周围形成小袋1036。第一表面1016和第二表面1018与第一刚性表面1020和第二刚性表面1022之间的接触产生密封，以防止液体沿着那些表面侵入。在压缩之后，增强区域1004和泡沫区域1006各自具有压缩厚度1032b，1034b，其总和为压缩总厚度1030b，其小于初始未压缩厚度1030a。通常，泡沫区域1006将比增强区域1004更大程度地压缩。
结合以下实施例描述关于本公开的更多细节。
支撑弹性体泡沫实施例
实施例1
根据第一实施例，使用具有约34μm的初始厚度和约0.27g/cm3的密度的单个ePTFE多孔层形成增强区域，其在一侧支撑泡沫区域，从而形成支撑弹性体泡沫。选择全氟聚醚弹性体SIFEL 2618(日本东京的信越化学工业株式会社(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.))作为弹性体，并以15:01的质量混合比与作为发泡剂的EXPANCEL 951DU 120膨胀聚合物球(瑞典松兹瓦尔的依科派斯厂(Expancel,Sundsvall,Sweden))混合。将该混合物吸入ePTFE多孔层中，并用1.321mm的工具间隙下拉，然后在150℃热处理10分钟以活化发泡剂。一旦膨胀，复合物在100℃固化60分钟。
实施例2
根据第二实施例，使用具有约34μm的初始厚度和约0.27g/cm3的密度的单个ePTFE多孔层形成增强区域，其在一侧支撑泡沫区域，从而形成支撑弹性体泡沫。选择全氟聚醚弹性体SIFEL 2618(日本东京的信越化学工业株式会社)作为弹性体，并以10:01的质量混合比与作为发泡剂的EXPANCEL 920DU 20膨胀聚合物球(瑞典松兹瓦尔的依科派斯厂)混合。将该混合物吸入ePTFE多孔层中，并用0.229mm的工具间隙下拉，然后在150℃热处理10分钟以活化发泡剂。一旦膨胀，复合物在100℃固化60分钟。
实施例3
根据第三实施例，使用具有约34μm的初始厚度和约0.27g/cm3的密度的单个ePTFE多孔层形成增强区域，其在一侧支撑泡沫区域，从而形成支撑弹性体泡沫。选择全氟聚醚弹性体SIFEL 2618(日本东京的信越化学工业株式会社)作为弹性体，并以10:01的质量混合比与作为发泡剂的EXPANCEL 951DU 120和EXPANCEL 920DU 40膨胀聚合物球(瑞典松兹瓦尔的依科派斯厂)的组合混合。951DU 120与920DU 40的质量比为1:2。将该混合物吸入ePTFE多孔层中，并用0.178mm的工具间隙下拉，然后在150℃热处理10分钟以活化发泡剂。一旦膨胀，复合物在100℃固化60分钟。
实施例4
根据第四实施例，使用具有约34μm的初始厚度和约0.27g/cm3的密度的单个ePTFE多孔层形成增强区域，其在一侧支撑泡沫区域，从而形成支撑弹性体泡沫。选择硅酮弹性体SS-156(美国俄亥俄州凯霍加福尔斯的有机硅解决方案公司)作为弹性体，并以10:01的质量混合比与作为发泡剂的EXPANCEL 920DU 20膨胀聚合物球(瑞典松兹瓦尔的依科派斯厂)混合。将该混合物吸入ePTFE多孔层中，并用0.229mm的工具间隙下拉，然后在150℃热处理10分钟以活化发泡剂。一旦膨胀，复合物在110℃固化30分钟。
实施例5
根据第五实施例，使用具有约34μm的初始厚度和约0.27g/cm3的密度的单个ePTFE多孔层形成增强区域，其在一侧支撑泡沫区域，从而形成支撑弹性体泡沫。选择硅酮弹性体SS-2600(美国俄亥俄州凯霍加福尔斯的有机硅解决方案公司)作为弹性体，其包含预混的发泡剂。将该混合物吸入ePTFE多孔层中，并用1.321mm的工具间隙下拉。使浇注组件在室温下发泡和固化120分钟。
实施例6
根据第六实施例，使用具有约8μm的初始厚度和约0.18g/cm3的密度的单个ePTFE多孔层形成增强区域，其在一侧支撑泡沫区域，从而形成支撑弹性体泡沫。选择全氟聚醚弹性体SIFEL 2618(日本东京的信越化学工业株式会社)作为弹性体，并以10:01的质量混合比与作为发泡剂的EXPANCEL 951DU 120和EXPANCEL 920DU 40膨胀聚合物球(瑞典松兹瓦尔的依科派斯厂)的组合混合。951DU 120与920DU 40的质量比为1:2。将该混合物吸入ePTFE多孔层中，并用0.178mm的工具间隙下拉，然后在150℃热处理10分钟以活化发泡剂。一旦膨胀，复合物在100℃固化60分钟。
实施例7
根据第七实施例，使用具有约71μm的初始厚度和约22％的开口区域的聚醚醚酮(PEEK)织造多孔层形成增强区域，其在一侧支撑泡沫区域，从而形成支撑弹性体泡沫。选择全氟聚醚弹性体SIFEL 2618(日本东京的信越化学工业株式会社)作为弹性体，并以15:01的质量混合比与作为发泡剂的EXPANCEL 951DU 120膨胀聚合物球(瑞典松兹瓦尔的依科派斯厂)混合。将该混合物吸入多孔层中，并用1.321mm的工具间隙下拉，然后在150℃热处理10分钟以活化发泡剂。一旦膨胀，复合物在100℃固化60分钟。在两个加热循环之前，在增强区域的多孔层下方，将释放衬垫施加到复合物，以防止液体混合物在固化之前滴落通过多孔层。
实施例8
根据第八实施例，使用均具有约8μm的初始厚度和约0.18g/cm3的密度的两个ePTFE多孔层形成两个增强区域，其在两侧支撑泡沫区域，从而形成三明治构造的支撑弹性体泡沫。选择全氟聚醚弹性体SIFEL 2618(日本东京的信越化学工业株式会社)作为弹性体，并以10:01的质量混合比与作为发泡剂的EXPANCEL 951DU 120和EXPANCEL 920DU 40膨胀聚合物球(瑞典松兹瓦尔的依科派斯厂)的组合混合。951DU 120与920DU 40的质量比为1:2。将该混合物吸入两个ePTFE多孔层中，并用0.178mm的工具间隙下拉，然后在150℃热处理10分钟以活化发泡剂。一旦膨胀，复合物在100℃固化60分钟。
实施例9
根据第九实施例，使用均具有约34μm的初始厚度和约0.27g/cm3的密度的两个ePTFE多孔层形成两个增强区域，其在两侧支撑泡沫区域，从而形成三明治构造的支撑弹性体泡沫。选择全氟聚醚弹性体SIFEL 2618(日本东京的信越化学工业株式会社)作为弹性体，并以10:01的质量混合比与作为发泡剂的EXPANCEL 920DU 20膨胀聚合物球(瑞典松兹瓦尔的依科派斯厂)混合。将该混合物吸入两个ePTFE多孔层中，并用0.229mm的工具间隙下拉，然后在150℃热处理10分钟以活化发泡剂。一旦膨胀，复合物在100℃固化60分钟。
实施例10
根据第十实施例，使用均具有约34μm的初始厚度和约0.27g/cm3的密度的两个ePTFE多孔层形成两个增强区域，其在两侧支撑泡沫区域，从而形成三明治构造的支撑弹性体泡沫。选择硅酮弹性体SS-156(美国俄亥俄州凯霍加福尔斯的有机硅解决方案公司)作为弹性体，并以10:01的质量混合比与作为发泡剂的EXPANCEL 920DU 20膨胀聚合物球(瑞典松兹瓦尔的依科派斯厂)混合。将该混合物吸入两个ePTFE多孔层中，并用0.229mm的工具间隙下拉，然后在150℃热处理10分钟以活化发泡剂。一旦膨胀，复合物在110℃固化30分钟。
实施例11
根据第十一实施例，使用均具有约8μm的初始厚度和约0.18g/cm3的密度的两个ePTFE多孔层形成两个增强区域，其在两侧支撑泡沫区域，从而形成三明治构造的支撑弹性体泡沫。选择全氟聚醚弹性体SIFEL 2661(日本东京的信越化学工业株式会社)作为弹性体，并以10:01的质量混合比与作为发泡剂的EXPANCEL 951DU 120和EXPANCEL 920DU 40膨胀聚合物球(瑞典松兹瓦尔的依科派斯厂)的组合混合。951DU 120与920DU 40的质量比为1:2。将该混合物吸入ePTFE多孔层中，并用0.178mm的工具间隙下拉，然后在150℃热处理10分钟以活化发泡剂。一旦膨胀，复合物在100℃固化60分钟。
实施例12
根据第十二实施例，使用均具有约34μm的初始厚度和约0.27g/cm3的密度的两个ePTFE多孔层形成两个增强区域，其在两侧支撑泡沫区域，从而形成三明治构造的支撑弹性体泡沫。选择硅酮弹性体SS-2600(美国俄亥俄州凯霍加福尔斯的有机硅解决方案公司)作为弹性体，其包含预混的发泡剂。将该混合物吸入两个ePTFE多孔层中，并用1.321mm的工具间隙下拉。使浇注组件在室温下发泡和固化120分钟。
实施例13
根据第十三实施例，使用均具有约34μm的初始厚度和约0.27g/cm3的密度的两个ePTFE多孔层形成两个增强区域，其在两侧支撑泡沫区域，从而形成三明治构造的支撑弹性体泡沫。选择氟硅酮弹性体FL 60-9201(美国密歇根州奥本的道康宁公司(Dow CorningCo.))作为弹性体，并以10:01的质量混合比与作为发泡剂的EXPANCEL 920DU 20膨胀聚合物球(瑞典松兹瓦尔的依科派斯厂)混合。将甲乙酮(MEK)作为溶剂添加到弹性体和发泡剂的混合物中，使混合物达到17重量％的MEK，以降低混合物的粘度并使浸渍基材孔的过程容易进行。将该混合物吸入两个ePTFE多孔层中，并用0.229mm的工具间隙下拉，然后干燥2分钟，然后在150℃热处理10分钟以活化发泡剂。一旦膨胀，复合物在100℃固化60分钟。
实施例14
根据第十四实施例，使用具有约34μm的初始厚度和约0.27g/cm3的密度的单个ePTFE多孔层形成增强区域，其在一侧支撑泡沫区域，从而形成支撑弹性体泡沫。选择全氟聚醚弹性体SIFEL 2618(日本东京的信越化学工业株式会社)作为弹性体，并以10:01的质量混合比与作为发泡剂的EXPANCEL 951DU 120和EXPANCEL 920DU 40膨胀聚合物球(瑞典松兹瓦尔的依科派斯厂)的组合混合。951DU 120与920DU 40的质量比为1:2。将该混合物吸入ePTFE多孔层中，并用0.178mm的工具间隙下拉，然后在150℃热处理10分钟以活化发泡剂。一旦膨胀，复合物在100℃固化60分钟。弹性体基质固化后，将粘合剂施加在复合物的支撑侧上。将有机硅压敏粘合剂PSA-16(美国俄亥俄州凯霍加福尔斯的有机硅解决方案公司)的圆点作为液体施加到复合物的面上，然后使用热来固化。将液体粘合剂混合至基质:催化剂的比例为16:1，将其施加到复合物上，然后加热到150℃约两分钟以进行固化。
上面已经参考实施例1-14描述了支撑弹性体泡沫的各种实施例。上面讨论的任何实施例都可以与粘合剂材料结合，例如点状粘合剂、印刷粘合剂或粘合剂膜，以促进与表面的粘合。根据以下参考的测试方法对示例性弹性体泡沫进行了测试，以确定物理属性，例如部件的厚度和密度，性能标准，例如可压缩性(即在不同施加应力下的压缩应变)，以及内部结构特征，例如多孔层厚度占总结构厚度的比例(支撑百分比)。下面参考表1-4讨论参考实施例的选择性能指标。
测试方法
厚度，密度和压缩百分比
为了测试物理厚度、密度和压缩百分比指标，进行了以下程序。首先，用冲头将每个支撑弹性体泡沫样品切成直径为2.263厘米，在精密天平上称重，然后放在INSTRON 5565动态机械分析仪(美国马萨诸塞州英斯特朗工具工程公司(Instron Tool Works,Inc.))的台板上。将直径为1.786cm的压缩盘置于样品的顶部。开始进行压缩应力-应变测试，其中分析仪头以0.06mm/分钟的应变速率移动，直到达到0.74N的负载。再加上压缩盘的质量和尺寸，这会导致样品上的压力为3.45kPa。在0.48kPa下获取样品厚度，该压力刚好在称重传感器的本底噪声之上。使用该厚度和较早测量的质量，计算每个样品的密度。一旦分析仪达到0.74N，它会继续以0.6mm/分钟的应变速率压缩样品，同时在其称重传感器上采集负载数据以建立应力-应变曲线。在1MPa和16MPa的压力下获取样品上的压缩应变以表示该曲线。
支撑百分比
相对于总厚度，每个增强区域的相对厚度根据以下程序通过目测支撑弹性体泡沫的截面来测量。用浸有液氮的钢剃刀刀片切割各样品，以试图保持横截表面。将这些切割的样品安装到粘合剂上，并放置在SEM中进行测量。测量每个样品的总厚度和每个支撑层的总厚度。通过将每个增强区域的厚度除以每个样品的总厚度来计算支撑百分比。在每个样品的泡沫区域中产生的空隙的尺寸可以通过目测横截表面来确定，在该横截表面中可以看到所选择的空隙的截面。
滞后
用冲头将每个样品切成约8mm的预定直径，并将其放在RS17动态机械分析仪(美国特拉华州新塞的TA仪器公司(TA Instruments,New Castle,DE,USA))的台板上。通过压缩至目标应变(如下所述)来“加载”样品，同时测量应力以生成应力-应变加载曲线。然后通过将压缩盘抬回到其原始位置来“卸载”样品，同时测量应力以生成应力-应变卸载曲线。通常，在达到0％应变之前，卸载曲线在名义应变下测得的应力可忽略不计或为零。获取在卸载曲线期间不再存在压缩应力时仍施加到样品的压缩应变的量作为样品的度量。通过采用该卸载应变度量并将其除以样品上的峰值压缩应变来计算压缩永久变形。加载和卸载曲线中的总能量差被用来表示每个样本可以存储和返回的机械能量，而不是在循环压缩过程中作为热损失的能量。通过近似计算0％应变和样品达到的峰值应变之间的定积分，可以计算出每个加载曲线中的总机械能。通过近似计算样品达到的峰值应变和达到零应力的应变(压缩永久变形)之间的定积分，可以计算出每个卸载曲线中的总机械能。通过从卸载曲线中获取积分并将其除以来自加载曲线的积分，可以计算出所保持的应变能百分比。
应力松弛
用冲头将每个样品切成约8mm的预定直径，并将其放在RS17动态机械分析仪(美国特拉华州新塞的TA仪器公司)的台板上。将每个样品压缩到目标应变,同时动态测量材料模量。在保持该目标应变的同时，在卸载样品之前连续监测材料模量一段预设时间。通过将达到目标应变后五分钟测得的模量除以达到目标应变时测得的模量，计算出保留的应力百分比。
液体侵入/密封和重量吸收
用模头在压力机中将每个防侵入样品(Ingress sample)切成具有中心孔的正方形。称重该切割样品，并作为浸没前团块收集起来。将每个切割样品在具有与样品相同的面积尺寸的不锈钢板和抛光的有机玻璃板之间进行压缩。每个堆叠体都用机器螺栓和防松螺母固定在一起。通过将没有样品的堆积高度的千分尺测量结果与未压缩和压缩样品的测量结果进行比较，计算出每个样品的压缩百分比。一旦达到目标压缩百分比，就将每个堆叠体浸入到JP8喷气燃料中，直到玻璃板侧，并从上方通过玻璃拍照，以目测流体渗透情况，持续20小时。在这段时间之后，将样品从螺栓连接的界面上移开，用纸巾将表面液体轻轻干燥，然后再次称重样品，并作为浸没后团块收集起来。重量吸收百分比是浸没后和浸没前样品质量的百分比差异。然后，通过将压缩百分比与上述应力-应变关系进行比较，来估算防侵入密封处的应力。
测试数据
表1涉及上述实施例1-14的各个实施例的结构特征。在约0.5kPa的标准施加压力下，获得实施例以及比较例的厚度和密度，比较例包括比较例1：聚硫化物液体密封剂PR-1782B2(美国宾夕法尼亚州匹兹堡的PPG工业公司(PPG Industries，Inc.))；比较例2：氟硅酮密封剂FLUOROSILICONE 50A，其肖氏A硬度为50硬度(durometer)，标称厚度为1毫米；比较例3：简单的ePTFE膜INTERTEX ePTFE，可以部件号SQ-S PTFE薄衬垫购得，厚度为0.5毫米(美国加利福尼亚州蒙特利市的因特技术公司(Inertech,Inc.))。比较例表示为CE-1，CE-2和CE-3。
表1：实施例1-14和比较例的结构特征
Figure BDA0002319709180000221
如表1所示，实施例的支撑弹性体泡沫的厚度从约246μm变化至约1.85mm，容许压缩应变为约16至48％(在1MPa下)或约31至71％(在16MPa下)，表明实施例泡沫具有非常高的可压缩性，并具有根据材料组成调节可压缩性的能力。根据实施方式，支撑弹性体泡沫可以压缩约20％至80％(在16MPa下)。在表1中，“N/A”表示在16MPa下开始塑性变形或显示出损坏迹象的样品。在相同的近似厚度范围内制备由替代材料(即液体密封剂，ePTFE层)形成的比较密封剂层，但是值得注意的是，这些比较密封剂在1MPa范围内的压缩值下没有表现出相当的压缩应变。氟硅酮比较例CE-1是一种完全致密的弹性体片材，在负载下仅压缩约4％，因此不能具有良好的工作范围。类似地，聚硫化物比较例CE-2在16MPa下仅压缩约8％，因此其工作范围也低。在16Mpa下，ePTFE比较例CE-3的压缩为51％，比氟酮或聚硫化物比较例大得多。但是，ePTFE比较例的压缩永久变形为48％(参见表2)，这表明压缩后恢复不良。
表2列出了选定样品的应变恢复滞后值，包括在25％至30％应变下压缩后，保持的应变能百分数和压缩永久变形百分数。保持的应变能％是复合物在恢复时施加的回复力与最初使复合物变形所使用的力相比的量度，并且是根据卸载样品时获得的应力-应变曲线下的面积与加载样品时获得的应力-应变曲线下的面积相比来计算的。具体而言，保持的应变能％可以定义为在卸载样品(变形后)时测得的应变能除以最初加载样品时测得的应变能。压缩永久变形是施加应变后样品永久变形的量度，是通过在完全卸载样品后测量最终应变，然后用该值除以原始挠度或峰值应变来测量的。
表2：选定实施例的滞后值
Figure BDA0002319709180000231
Figure BDA0002319709180000241
如表2所示，大多数测试的支撑弹性体泡沫在压缩后几乎达到了完全恢复，对于大多数实施例，压缩永久变形大致为11-24％(基于施加的应变的％)，实施例13为44％。实施例13具有比表2中列出的其他样品更高的增强区域厚度，并且与其他实施例的不同之处在于具有部分吸收的增强区域(大约20-60％填充)而不是完全吸收的增强区域。在此，“*”表示施加的应变大于或等于30％。比较例表明压缩永久变形从14％(氟硅酮)到48％(ePTFE层)。特别地，CE-1、CE-2是橡胶密封剂，应具有良好的压缩永久变形性能。橡胶比较例的值表明压缩永久变形为14％(氟硅酮)至29％(聚硫化物)，表明在压缩永久变形方面，支撑弹性体泡沫的性能至少与比较例橡胶密封剂相当或更好。ePTFE比较例CE-3的压缩永久变形性能显示为48％，不如比较例橡胶密封剂，但比较例CE-3在16MPa下的压缩为51％，明显高于CE-1和CE-2(见表1)。支撑弹性体泡沫兼具橡胶密封剂和ePTFE密封剂的理想性能，既显示出良好的压缩永久变形性能，又具有压缩至高应变的能力。因此，实施例的弹性体泡沫表现出良好的压缩永久形变行为，同时表现出优异的压缩范围。如实施例所示，保持的高应变能表明它们将形成良好的动态密封，因为它们恢复得很好(如低压缩永久变形所示)，同时在恢复过程中还保持了良好的回复力(密封所需)。因此，保留的应变能的这些值表明实施例的弹性体泡沫将随时间保持良好的密封完整性。
表3显示在恒定应变下经过五分钟的松弛时间后，选定样品中保持的应力百分比。样品上保持的应变在18％到25％的应变之间，除了用“*”表示的选定实施例之外，对这些“*”表示的实施例施加了较低的应变(例如，小于16％的应变)。通过在施加峰值应变后立即以及一段时间后测量每个样品的模量，并将峰值应变之后5分钟时的模量除以峰值应变时的模量，来获得该值。
表3：应力松弛
Figure BDA0002319709180000251
注意，*表示样品应变小于或等于16％。如表3所示，实施例的支撑弹性体泡沫在恒定压缩期间通常保持高百分比的回复力，如应力保持率在45％至95％的水平上所指示的。回复力的这种保持对于紧固的组件非常重要，例如，可能与随着时间推移螺栓上保持的较高的扭矩和铆钉上保持的较高的压缩压力有关。
表4显示对于选定的实施例，选定的支撑弹性体泡沫的抵抗喷气燃料进入由支撑弹性体泡沫保护的单元中的压缩密封能力和重量吸收率(weight pickup)。将实施例的支撑弹性体泡沫装入包括透明顶部的单元中，并压缩至标称压力以实现小于15％的应变。然后将样品引入JP8燃料的染色溶液中，目测评估喷气燃料是否渗入加载的泡沫中，然后取样以获取(喷气燃料的)重量吸收率。
表4：重量吸收率和喷气燃料进入
Figure BDA0002319709180000252
Figure BDA0002319709180000261
喷气燃料用作实际的工作液体，以证明上述支撑弹性体泡沫的实施方式在密封界面以防止侵蚀性攻击流体中的有效性。如表4所示，代表性的支撑弹性体泡沫在防止液体侵入方面是有效的，在相对较低的施加应变下对喷气燃料的吸收最小。在某些情况下，将测试设备重置为一到两个依次下降的施加应变，从大约15％的应变开始，并进行测试，直到观察到喷气燃料的可见进入。当浸没在染色的JP8中20小时后，观察到最小(即<1％)的JP8可见进入，则表示“通过”，表明选定的样品在选定的压缩应变％下形成了进入密封。参考在进入密封处施加的应变，列出了在达到进入密封的一系列测试应变的最小应变下每个样品上的应力。但是，每个实施例还可以在低于达到“通过”的最小测试应力/应变的应变下密封。包括根据实施例2和9的支撑弹性体泡沫的测试组件仅吸收少量的喷气燃料，导致各支撑弹性体泡沫的吸收为约0.6重量％。使用实施例14的支撑性弹性体泡沫的测试组件实际上损失了少量的质量，这可能是由于一个或多个粘合剂点在测试组件的外周处与喷气燃料接触并由于粘合剂的降解而损失了质量。因此，实施例2的支撑弹性体泡沫在10％或更低的压缩应变和0.59MPa的压缩应力下对JP8喷气燃料产生了进入密封；实施例9的泡沫在11.5％或更低的压缩应变和0.88MPa的压缩应力下产生了进入密封；实施例14的泡沫在13.7％或更低的压缩应变和0.11MPa的压缩应力下产生了进入密封。
取决于特定的支撑弹性体泡沫和其他结构因素，例如界面表面的粗糙度等，支撑弹性体泡沫可防止在低至10％或低于10％的应变下的进入。在一些实施方式中，取决于施加的压力，弹性体泡沫的变形量可以大于或等于50％、60％或70％；并且弹性体泡沫将在任何合适的施加压力水平下防止液体进入。因此，支撑弹性体泡沫可在非常宽的工作范围内，即在低至10％或低于10％至大于70％的应变范围内密封界面。
粘合剂实施例
为了证明不连续粘合剂涂层对密封剂的好处，制备并测试了一些密封剂实例(包括支撑弹性体泡沫)。
实施例15是由ePTFE膜支撑的弹性体泡沫形成的密封剂。支撑弹性体泡沫包括两个增强区域(每个面上有一个增强区域)，以及在其中一个面上的点图案的压敏粘合剂。两个增强区域中的每一个都使用由W.L.戈尔及同仁股份有限公司(W.L.Gore andAssociates)制备的嵌入式多孔ePTFE层，其初始厚度约为16μm，初始密度约为0.28g/cm3。选择全氟聚醚弹性体SIFEL 2661(日本东京的信越化学工业株式会社)作为弹性体，并以6.7:01的质量混合比与作为发泡剂的EXPANCEL 920DU 20膨胀聚合物球(瑞典松兹瓦尔的依科派斯厂)混合。将该混合物吸入两个ePTFE多孔层中，并用0.076mm的工具间隙下拉，然后在150℃热处理10分钟以活化发泡剂，并使弹性体开始固化。然后将复合物在100℃热处理60分钟以完成固化。使用由具有孔图案的约0.025mm厚的不锈钢片制成的模板来施加双组分压敏粘合剂PSA-16(美国俄亥俄州凯霍加福尔斯的有机硅解决方案公司)的图案。通过以质量比16:01混合组分A和组分B来制备PSA-16压敏粘合剂。将混合的PSA-16粘合剂施加到钢板的顶部上，并用液体粘合剂选择性地涂覆钢板下面的支撑弹性体泡沫。然后将涂覆有粘合剂的复合物在125℃热处理75分钟以固化粘合剂。在图8和9中均示出了该示例性密封剂；其中图8示出以10倍的放大倍数拍摄的顶表面图像，图9示出了以57倍的放大倍数拍摄的截面图像。对于截面，用浸有液氮的钢剃刀刀片切割样品，以试图保持横截表面。粘合图案采用直径为约0.97mm的粘合剂“点”，每个点到下一个最接近点的边到边间距为约2.19mm，每个粘合剂点的厚度为约0.031mm。
实施例16是由与实施例15类似的支撑弹性体泡沫形成的密封剂，即使用基于SIFEL 2661的支撑弹性体泡沫，但SIFEL与EXPANCEL发泡剂的质量比为07:01，并且粘合剂的几何形状相同，但使用不同的粘合剂。与需要热处理以固化粘合剂的实施例15不同，实施例16使用了UV固化压敏丙烯酸类粘合剂SP-7555(3M公司，美国明尼苏达州圣保罗)。使用Dymax Bluewave 75高强度紫外光源(美国康涅狄格州托灵顿的迪麦克斯公司(Dymax，Inc.))在距离复合物表面0.5-3英寸的距离处固化实施例16的UV固化压敏丙烯酸类粘合剂至少30秒。
实施例17是使用与实施例15类似的支撑弹性体泡沫和压敏粘合剂形成的密封剂，即使用基于SIFEL 2661的支撑弹性体泡沫，且具有不同的粘合剂几何形状。在实施例17中，以松散间隔的、不连续的方形形式施加PSA-16压敏粘合剂，所述方形之间的间隔约4.24mm并且尺寸为约1mm。
根据一些实施方式，可以将不连续的粘合剂施加到支撑弹性体泡沫之外的可压缩密封剂层上。因此，实施例18是由可商购的Buna-N泡沫(丙烯腈丁二烯)形成的密封剂，该Buna-N泡沫可以部件号1887T32购自麦克马斯特-卡尔公司(美国加州圣菲泉的麦克马斯特-卡尔公司)。在实施例18中，使用1/16”泡沫(1.5875mm)以及与以上关于实施例15所述相同的粘合剂和粘合剂几何形状，即，采用PSA-16压敏粘合剂的粘合剂“点”的粘合剂图案，所述粘合剂“点”具有约0.97mm的直径，每个点到下一个最接近的点的边到边间隔为约2.19mm，并且每个粘合剂点的厚度为约0.031mm。
测量实施例15和实施例18的实施例密封剂(其采用不连续的粘合剂区域)的性能，并与具有连续粘合剂涂层的比较例密封剂的性能进行比较。
比较例CE-4和CE-5显示了在测试样品中使用的两种密封类型的基线性能，所述两种密封类型是膜支撑的Sifel 2661泡沫(CE-4)和Buna-N泡沫(CE-5)，并且不含粘合剂涂层。用上述方法获得的最佳结果是浸入后质量百分比变化略为正，这表明复合材料中没有一种溶解在攻击性流体中，并且攻击性流体几乎没有渗透到密封件中。CE-4显示值为0.3％，符合此说明。CE-5显示出更高的16.4％的值，这意味着少量的攻击性流体能够渗透到密封件中，但是材料没有溶解。
CE-6和CE-7分别采用与CE-4和CE-5类似的构造，并增加了连续的粘合剂涂层。这些实施例可用于评估添加连续粘合剂层将如何影响密封件限制进入的能力并表征粘合剂降解的量。比较例CE-6是由与实施例15-17和CE-4类似的支撑弹性体泡沫形成的密封剂，即由基于SIFEL 2661的支撑弹性体泡沫形成的密封剂，且具有不同的粘合剂几何形状。在实施例CE-6中，以厚度为约0.025mm的连续涂层的形式施加PSA-16粘合剂。
比较例CE-7是由与实施例18和CE-5类似的Buna-N泡沫形成的密封剂，并且具有不同的粘合剂几何形状。在实施例CE-7中，以厚度为约0.025mm的连续涂层的形式施加PSA-16粘合剂。
比较例CE-6和CE-7包括连续的粘合剂涂层，并且显示出连续和不连续的粘合剂涂层之间在密封性能和化学相容性方面的差异。值得注意的是，CE-6和CE-7在压缩浸入JP-8后均经历了显著的负质量变化，表明连续粘合剂上的化学侵蚀。使用膜支撑的Sifel 2661泡沫的所有实施例均使用与实施例15中所述类似的泡沫。所有使用Buna-N泡沫的实施例均使用购自麦克马斯特-卡尔公司的1/16”厚的Buna-N泡沫片(部件号1887T32)。使用PSA-16硅酮PSA的所有实施例均使用与实施例15中所述类似的施加和固化步骤。所有使用3MSP-7555UV固化丙烯酸类压敏粘合剂的实施例均采用与实施例15中所述类似的施加步骤，但使用Dymax Bluewave 75高强度UV光源在距离表面0.5-3英寸的距离处进行固化，该固化至少持续30秒。
表5显示对于选定的实施例，选定的涂布有粘合剂的支撑弹性体泡沫和Buna-N泡沫的压缩重量吸收率，所述泡沫用于阻止喷气燃料进入由泡沫保护的单元中。将实施例的涂布有粘合剂的泡沫装入包括透明顶部的单元中，并压缩至标称压力以实现10-25％之间的压缩应变。然后将样品引入JP8燃料的染色溶液中，取样以获得(JP喷气燃料的)重量吸收率。
表5：粘合剂实施例：重量吸收率和喷气燃料进入
Figure BDA0002319709180000291
Figure BDA0002319709180000301
喷气燃料用作实际的工作液体，以证明上述不连续的图案化粘合剂区域的实施方式在抵抗被侵蚀性攻击流体降解方面的有效性。所使用的两种密封类型(即支撑弹性体泡沫和Buna-N泡沫)中的每一种在JP8喷气燃料中都是稳定的。所使用的PSA-16压敏粘合剂在JP8喷气燃料是不稳定的。如上所述，在连续涂层的情况下，粘合剂的切割边缘与燃料接触并且可以允许燃料进入界面并使粘合剂降解。在不连续的粘合剂图案的情况下，密封件的可压缩主体可以在每个粘合剂区域周围压缩并保护其免受化学侵蚀。如表5所示，对于支撑弹性体泡沫，具有不连续的粘合剂图案的实施例15显示出最小的粘合剂降解迹象，具有-0.6％的重量吸收率。然而，实施例CE-6的具有连续粘合剂涂层的类似密封件的重量吸收率为-13.6％，表明明显更多的降解和进入。类似地，对于Buna-N泡沫样品，连续粘合剂涂层的实施例CE-7显示出比具有不连续粘合剂图案的实施例18明显更负的重量吸收率，即实施例CE-7的-4.6％与实施例18的14.0％相比。对每个可压缩基材进行了对照测试，即对Buna-N泡沫以及支撑弹性体泡沫进行了对照测试，其中在没有粘合剂的情况下使用每种对应的密封剂进行了重量吸收和喷气燃料进入测试。弹性体泡沫的对照测试的重量吸收率为0.3％。Buna-N泡沫的对照测试的重量吸收率为16.4％。表6示出了相同的压缩浸泡测试结果，其表示为相对于对照样品实施例CE-4和CE-5的归一化数据。对于两种密封剂类型，当添加粘合剂的紧密点图案时，重量吸收率的百分值会略微降低，对于支撑弹性体泡沫和Buna-N分别降低0.9％和2.4％，显示出切边附近的点略有降解。同样，对于两种密封剂类型，当添加粘合剂的连续涂层时，重量吸收率的百分值会明显降低，对于支撑弹性体泡沫和Buna-N分别降低13.9％和21.0％，这表明相比于点图案的不连续粘合剂，连续粘合剂发生明显更多的降解。
在两种密封类型(即，支撑弹性体泡沫和Buna-N泡沫)的情况中，当施加连续的粘合剂层(在喷气燃料中是化学不稳定的)时，由于粘合剂在接触喷气燃料时溶解导致质量百分比变化为明显的负值。当以不连续粘合剂涂层施加相同的粘合剂时，质量百分比变化的幅度显著降低，这是因为大多数粘合剂区域被在喷气燃料中稳定的顺应性密封材料密封而不会与燃料接触。下表6提供了归一化的压缩数据，该数据说明了具有不连续粘合剂和连续粘合剂的可比较材料之间质量变化的差异。
表6：归一化的压缩浸泡数据
Figure BDA0002319709180000311
为了清楚和理解的目的，现已经详细描述了本发明。然而，本领域技术人员应理解，可以在所附权利要求的范围内进行某些改变和修改。
在前面的说明中，为了进行解释，已经阐述了许多细节以提供对本公开的各种实施方式的理解。然而，对本领域技术人员显而易见的是，某些实施方式可以在没有这些具体细节中的一些、或具有另外细节的情况下实施。此外，除了明确禁止的地方以外，可以结合或使用如参考一个实施方式所述的特定材料和材料特性(例如，材料密度、孔隙率、厚度、替代材料等)来代替在其他实施方式中描述的材料。
虽然已经描述了一些实施方式，但是本领域技术人员能够认识到，可以在不背离实施方式精神的前提下进行各种改良、替代结构和等价方式。另外，为了避免不必要地使本公开模糊不清，并未描述许多已知的方法和元件。因此，以上描述不应被视为对本公开或权利要求范围进行限制。
提供数值范围时，也应视作具体公开了该范围的上限和下限之间的以下限单位的最小分数为间隔的各中间数值，除非上下文另有明确说明。涵盖了在所述范围内的任何规定值或未规定的中间值之间的任意更窄的范围以及该规定范围内的任意其它所述值或中间值。所述范围可独立地包含或排除这些较小范围的上限、下限，本公开也包括这些较小范围不包含限值、包含任一或两个限值的各范围，以设定范围内任何限值的明确排除为准。设定范围包含一个或两个限值时，也包括了排除所述限值中的任一或两个的范围。
除非上下文另有明确说明，本文和所附权利要求书所用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数含义。而且当在本说明书和所附权利要求书中使用时，词语“包含”、“包括”、“含有”、“含”、“具有”、“有”、“拥有”旨在表示存在所示特征、整数、步骤或组分，但不排除存在或添加一种或多种其他特征、整数、步骤或组分或其组合。
在下文中，描述了其它示例以便于理解本公开：
E1.支撑弹性体泡沫包括弹性体基质，该弹性体基质包括泡沫区域和增强区域。所述泡沫区域包括弹性体和由该弹性体限定的多个充气孔，所述增强区域包括多孔层，所述多孔层具有至少部分地吸收有所述弹性体的孔的互连网络。
E2.如前述实例中任一实例所述的泡沫，其中，所述多孔层完全吸收有弹性体。
E3.如前述实例中任一实例所述的泡沫，其中，所述增强区域是第一增强区域，并且还包括第二增强区域，所述第二增强区域包括第二多孔层，所述第二多孔层具有至少部分地吸收有所述弹性体的孔的第二互连网络，其中所述第一增强区域位于泡沫区域的第一侧，第二增强区域位于泡沫区域的与第一侧相对的第二侧。
E4.如前述实例中任一实例所述的泡沫，其中，增强区域基本上没有充气孔。
E5.如前述实例中任一实例所述的泡沫，其中，所述弹性体是第一弹性体，所述弹性体基质还包括第二弹性体，其中将第一弹性体和第二弹性体混合以形成弹性体基质。
E6.如实例1-5中任一实例所述的泡沫，其中，所述多孔层包括织造材料。
E7.如前述实例中任一实例所述的泡沫，其中，所述多孔层包括膨胀含氟聚合物膜。
E8.如前述实例中任一实例所述的泡沫，其中，所述多孔层包括膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜。
E9.如实例1-5中任一实例所述的泡沫，其中，所述多孔层包括聚醚醚酮(PEEK)织造物。
E10.如实例1-5中任一实例所述的泡沫，其中，所述多孔层包括玻璃纤维材料。
E11.如前述实例中任一实例所述的泡沫，其为片形式，厚度为85至2000μm。
E12.如实例1-10中任一实例所述的泡沫，其为卷的形式。
E13.如实例1-5中任一实例所述的泡沫，其中，所述多孔层包括厚度为8至35μm的ePTFE膜。
E14.如实例1-5中任一实例所述的泡沫，其中，所述多孔层包括厚度为1至100μm的ePTFE膜。
E15.如前述实例中任一实例所述的泡沫，其中，所述充气孔具有按直径计约5μm至约700μm的平均孔尺寸。
E16.如前述实例中任一实例所述的泡沫，其中，所述弹性体包括硅酮、氟硅酮或全氟聚醚。
E17.如实例1-15中任一实例所述的泡沫，其中，所述弹性体包括含氟弹性体。
E18.如前述实例中任一实例所述的泡沫，其中，所述泡沫区域由包含弹性体和发泡剂的泡沫混合物形成。
E19.如前述实例中任一实例所述的泡沫，其中，所述泡沫区域是通过添加至所述弹性体的化学发泡剂形成的。
E20.如实例1-18中任一实例所述的泡沫，其中，所述泡沫区域由包含弹性体和热活化的干发泡剂的泡沫混合物形成。
E21.如实例20所述的泡沫，其中，所述发泡剂包括热活化的膨胀聚合物球。
E22.如前述实例中任一实例所述的泡沫，其中，所述泡沫区域的厚度为90μm至1850μm。
E23.如前述实例中任一实例所述的泡沫，其中，所述泡沫在16MPa的应力下压缩至最高达85％的应变。
E24.如前述实例中任一实例所述的泡沫，其中，当经受25％的初始应变时，所述泡沫表现出低至11％或低于11％的压缩永久变形。
E25.如前述实例中任一实例所述的泡沫，其中，当所述泡沫在压缩下浸入JP-8燃料中20小时内，泡沫吸收小于2.0重量％的JP-8燃料。
E26.如前述实例中任一实例所述的泡沫，其中，当泡沫经受15％或更低的压缩应变时，根据液体侵入测试，当将泡沫插入界面时，泡沫能够防止液体侵入。
E27.前述实例中任一实例所述的泡沫，其中，泡沫可以在从-50℃到至少100℃的温度范围内用于密封界面以防止液体侵入。
E28.如前述实例中任一实例所述的泡沫，其还包括与所述增强区域和泡沫区域中的一者可移除地连接的第一释放衬垫。
E29.如实例28所述的泡沫，其还包括与所述增强区域和泡沫区域中的另一者可移除地连接的第二释放衬垫。
E30.如前述实例中任一实例所述的泡沫，其还包括与弹性体基质的第一表面或第二表面中的至少一者连接的不连续的粘合剂区域的图案，其中当弹性体泡沫在垂直于第一或第二表面的方向上压缩时，弹性体基质能够围绕粘合剂区域贴合以防止流体经粘合剂区域进入。
E31.一种干密封衬垫，其包括前述实例中任一实例所述的泡沫。
E32.一种干密封垫圈，其包括前述实例中任一实例所述的泡沫。
E33.一种形成干密封剂泡沫的方法，该方法包括：
提供包括孔互连网络的多孔层；
用弹性体和发泡剂的液体混合物浇注多孔层，将多孔层定位在液体混合物的第一侧，使得液体混合物润湿多孔层；
活化发泡剂以在液体混合物中产生多个充气闭孔，和
使弹性体固化以形成弹性体基质，该弹性体基质包括增强区域和泡沫区域，所述增强区域包括多孔层，所述泡沫区域含有多个充气孔。
E34.如前述实例中任一实例所述的方法，其中，所述多孔层是第一多孔层，所述增强区域是第一增强区域，所述方法还包括：
提供包括第二孔互连网络的第二多孔层；
将第二多孔层定位在液体混合物的与第一侧相对的第二侧上，以使液体混合物润湿第二多孔层；和
使弹性体固化以形成包含第二增强区域的弹性体基质，所述第二增强区域包括第二多孔层。
E35.如前述实例中任一实例所述的方法，其还包括：
将粘合剂施加到弹性体基质的第一表面和第二表面中的至少一者上。
E36.如实例35所述的方法，其中，施加粘合剂包括将不连续的粘合剂区域的图案施加到第一表面和第二表面中的至少一者上。
E37.如实例35所述的方法，其中，施加粘合剂包括将粘合剂施加到第一表面和第二表面中的至少一者的整个面上。
E38.如前述实例中任一实例所述的方法，其中，所述发泡剂包括干颗粒发泡剂，其粒度大于孔网络的孔径。
E39.如前述实例中任一实例所述的方法，其中，所述多孔层包括厚度为1至100μm的高强度ePTFE膜。
E40.如前述实例中任一实例所述的方法，其中：
所述弹性体包括热固性含氟弹性体，所述发泡剂包括热活化的发泡剂；和
活化发泡剂包括将液体混合物加热至活化温度，使得发泡剂形成多个充气闭孔。
E41.如前述实例中任一实例所述的方法，其中，活化温度在100℃至约160℃的范围内；活化步骤包括将液体混合物加热至活化温度并保持1至10分钟。
E42.如前述实例中任一实例所述的方法，其中，固化步骤包括将液体混合物加热到约75℃至125℃的固化温度并保持5至180分钟。
E43.一种可压缩密封件，其包括：具有第一表面和第二表面的可压缩主体；和与可压缩主体的第一表面或第二表面中的至少一者连接的由粘合剂形成的不连续的粘合剂区域的图案，其中，当可压缩主体在垂直于第一或第二表面的方向上压缩时，可压缩主体能够围绕粘合剂区域的图案贴合以防止流体进入，例如经由该图案进入。
E44.如前述实例中任一实例所述的可压缩密封件，其中不连续的粘合剂区域的图案与可压缩主体的第一表面和第二表面连接。
E45.如前述实例中任一实例所述的可压缩密封件，其中，所述可压缩主体包括包含弹性体的弹性体基质。
E46.如前述实例中任一实例所述的可压缩密封件，其中，所述可压缩主体具有第一厚度，并且可在小于1MPa的压缩应力下压缩第一厚度的至少15％，其中粘合剂区域的图案具有小于第一厚度的15％的厚度。
E47.如前述实例中任一实例所述的可压缩密封件，其中，所述不连续的粘合剂区域的图案包括多个圆形粘合剂点。
E48.如前述实例中任一实例所述的可压缩密封件，其中，所述不连续的粘合剂区域的图案包括多个方形粘合剂区域。
E49.如前述实例中任一实例所述的可压缩密封件，其中，不连续的粘合剂区域的图案包括直径为约0.2至5mm的圆点，每个点到下一个最接近点的边缘到边缘的间距为约0.5到25mm，并且厚度为约10μm至约100μm。
E50.如前述实例中任一实例所述的可压缩密封件，其中，所述粘合剂区域的图案的各粘合剂区域的厚度为10至50μm。
E51.如前述实例中任一实例所述的可压缩密封件，其中，每个粘合剂区域的厚度为小于或等于100μm，优选小于或等于50μm，或小于或等于25μm，或小于或等于10μm。
E52.如前述实例中任一实例所述的可压缩密封件，其中，所述粘合剂包括能够以液体或热熔体形式沉积的压敏粘合剂(PSA)，所述粘合剂包括以下中的至少一种：硅酮，丙烯酸类，丁基橡胶，乙烯-乙酸乙烯酯，天然橡胶，腈，苯乙烯嵌段共聚物，聚氨酯或它们的任何合适组合的混合物。
E53.如前述实例中任一实例所述的可压缩密封件，其中，所述粘合剂包括混合的双组分硅酮压敏粘合剂。
E54.如实例E43-E52中任一实例所述的可压缩密封件，其中，粘合剂包括丙烯酸类粘合剂。
E55.如前述实例中任一实例所述的可压缩密封件，其中，粘合剂区域的图案由UV固化接触粘合剂形成。
E56.如前述实例中任一实例所述的可压缩密封件，其中，粘合剂区域的图案是通过使粘合剂穿过包含孔图案的模板到可压缩主体上而形成的。
E57.如前述实例中任一实例所述的可压缩密封件，其中，粘合剂区域的图案通过将粘合剂印刷在可压缩主体上而形成。
E58.如前述实例中任一实例所述的可压缩密封件，其中，所述可压缩主体包括弹性体基质，该弹性体基质包括：
泡沫区域，其包括由弹性体限定的多个充气孔；和
增强区域，其包括多孔层，该多孔层具有至少部分地吸收有弹性体的孔的互连网络。
E59.如实例E43-E57中任一实例所述的可压缩密封件，其中，可压缩主体包括泡沫橡胶。
E60.如实例E59所述的可压缩密封件，其中，可压缩主体包括Buna-N泡沫。
E61.一种形成可压缩密封件的方法，该方法包括：提供具有第一表面的可压缩主体；将由粘合剂形成的不连续的粘合剂区域的图案施加到可压缩主体的第一表面上至粘合剂厚度，所述粘合剂厚度与可压缩主体的未压缩的主体厚度相比足够薄，使得可压缩主体能够在压缩时围绕不连续的粘合剂区域的图案贴合。
E62.如前述实例中任一实例所述的方法，其中，所述可压缩主体包括弹性体泡沫。
E63.如前述实例中任一实例所述的方法，其中，施加不连续的粘合剂区域的图案包括：可移除地施加具有孔图案的模板到第一表面，该孔图案被配置为与不连续的粘合剂区域的图案匹配；将粘合剂施加到模板，并通过模板的孔图案施加到第一表面；以及从第一表面移除模板。
E64.如前述实例中任一实例所述的方法，其中，施加不连续的粘合剂区域的图案包括在第一表面上印刷不连续的粘合剂区域的图案。
E65.如前述实例中任一实例所述的方法，其还包括通过对粘合剂施加热处理来固化粘合剂区域的图案。
E66.如前述实例中任一实例所述的方法，其还包括通过对粘合剂施加UV光处理来固化粘合剂区域的图案。

Claims (15)

1.一种支撑弹性体泡沫，其包括：
包含弹性体的弹性体基质，所述弹性体基质包括：
泡沫区域，其包括由弹性体限定的多个充气孔；和
增强区域，其包括多孔层，所述多孔层具有至少部分地吸收有弹性体的孔的互连网络。
2.如前述权利要求中任一项所述的泡沫，其中，所述多孔层完全吸收有弹性体。
3.如前述权利要求中任一项所述的泡沫，其中，所述增强区域是第一增强区域，并且所述泡沫还包括第二增强区域，所述第二增强区域包括第二多孔层，所述第二多孔层具有至少部分地吸收有弹性体的孔的第二互连网络，其中，
第一增强区域位于泡沫区域的第一侧，和
第二增强区域位于泡沫区域的与第一侧相反的第二侧。
4.如前述权利要求中任一项所述的泡沫，其中，增强区域基本上没有充气孔。
5.如前述权利要求中任一项所述的泡沫，其中，所述弹性体是第一弹性体，所述弹性体基质还包括第二弹性体，其中将第一弹性体和第二弹性体混合以形成弹性体基质。
6.如权利要求1-5中任一项所述的泡沫，其中，多孔层包括织造材料、膨胀含氟聚合物膜、膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜，聚醚醚酮(PEEK)织造物或玻璃纤维材料中的一种。
7.如权利要求1-5中任一项所述的泡沫，其中，所述多孔层包括厚度为约1至100μm，优选8至35μm的ePTFE膜。
8.如前述权利要求中任一项所述的泡沫，其中，所述弹性体包括硅酮、氟硅酮、全氟聚醚或其他含氟弹性体。
9.如前述权利要求中任一项所述的泡沫，其中，泡沫区域由以下中的一种形成：包含弹性体和发泡剂的发泡混合物，添加到弹性体中的化学发泡剂，或包含弹性体和热活化的干发泡剂的发泡混合物，所述热活化的干发泡剂任选地包括热活化的膨胀聚合物球。
10.如前述权利要求中任一项所述的泡沫，其中，所述泡沫在16MPa的应力下压缩至最高达85％的应变。
11.如前述权利要求中任一项所述的泡沫，其中，当经受25％的初始应变时，所述泡沫表现出低至11％或低于11％的压缩永久变形。
12.如前述权利要求中任一项所述的泡沫，其中，当泡沫在低至或低于10％应变的压缩下浸入JP-8燃料中20小时的时间，泡沫吸收小于2.0重量％的JP-8燃料。
13.如前述权利要求中任一项所述的泡沫，其还包括与弹性体基质的第一表面或第二表面中的至少一者连接的不连续的粘合剂区域的图案，其中当弹性体泡沫在垂直于第一或第二表面的方向上压缩时，弹性体基质能够围绕粘合剂区域贴合以防止流体经粘合剂区域进入。
14.一种干密封衬垫或干密封垫圈，其包括如前述权利要求中任一项所述的泡沫。
15.一种形成干密封剂泡沫的方法，所述方法包括：
提供包括孔互连网络的多孔层；
用弹性体和发泡剂的液体混合物浇注多孔层，将多孔层定位在液体混合物的第一侧，使得液体混合物润湿多孔层；
活化发泡剂以在液体混合物中产生多个充气闭孔，和
使弹性体固化以形成弹性体基质，该弹性体基质包括增强区域和泡沫区域，所述增强区域包括多孔层，所述泡沫区域含有多个充气孔。
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