[发明专利]条形弹性体型件、特别是风挡刮水器片的涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种适于条形弹性体型件的涂层，该涂层包含嵌于聚合物基质中的固体润滑剂。本发明还涉及包含该涂层的风挡刮水器的刮片以及制备按本发明涂覆过的条形弹性体型件的方法。

背景技术

风挡刮水器的刮片通常可适配于汽车挡风玻璃的轮廓，并在各种温度下保持足够的柔性。因此刮片常由弹性体型件和橡胶材料如天然橡胶或氯丁二烯制备。以外该刮片还可由如硅橡胶或聚氨酯橡胶等材料制成。

与其它材料如玻璃或塑料相比，弹性体有高的滑动摩擦系数。在风挡刮水器的刮片情况下，该风挡刮水器沿挡风玻璃水平运动所需施加的力数倍于通过与挡风玻璃接触而垂直施加在刮片型件上的压力。为减小摩擦，可为该刮片施加具有低摩擦系数的涂层。

刮片常使用于具有疏水特性的挡风玻璃上。在疏水性挡风玻璃上刮片犹如在干表面上滑动。由于该挡风玻璃的疏水性表面，在表面和刮片之间不能形成减少摩擦的水膜。适于刮片的附加涂层因此需满足滑动特性、耐磨性和无条纹刮擦的要求。

适于刮片的常用涂层含石墨或二硫化钼作为颗粒状固体润滑剂，以降低刮片在玻璃表面上的摩擦系数。石墨作为固体润滑剂的效力在很大程度上取决于其在涂层中的相对浓度。

含颗粒状石墨作为固体润滑剂的已知涂层的缺点是，由于该石墨颗粒的柔软性和所需高的相对份量而降低了在涂层中的相互粘附性。由此增加了运行中该涂层的磨损。为达到所需的低摩擦系数，涂层中的石墨份量通常调节到高于临界的颜料体积浓度。因此降低了内聚力和减小了涂层的耐久性。

使用硬质固体润滑剂来增加耐磨性会由于形成条纹和拖尾而导致较差的刮擦质量。降低石墨份量如降到低于30％会导致各石墨颗粒的表面主要由粘合剂所涂覆。由此降低了该石墨的润滑作用及增加了该涂层的摩擦系数。

US 2003/0087767 A1公开了一种在刮片边缘部分的两表面上有涂层膜的橡胶刮片，其中该涂层膜含颗粒状的固体润滑剂和粘合剂。该粘合剂在干燥或硬化后的0.5％模量为1MPa或更大，其断裂伸长为1％或更大。按该文献，该粘合剂已呈聚合物形态。为涂覆要将其溶于溶剂并涂于刮片上。需要时用硬化剂预先交联后再去除该溶剂，并形成最终涂层。但该文献未涉及该涂层的抗磨强度和该刮片的寿命。如果需使用过量有机溶剂以将粘合剂和固体润滑剂涂于刮片上，从经济角度看是不利的。再则，过量使用有机溶剂对环保也是有害的。

发明内容

本发明提供一种适于条形弹性体型件的涂层，该涂层包含嵌于聚合物基质中的固体润滑剂，并且通过在无聚合物粘合剂存在下聚合含固体润滑剂和低分子量交联剂的混合物而获得含嵌入的固体润滑剂的聚合物基质。

聚合物粘合剂意指其分子的分子量≥1000g/mol的粘合剂。不存在这种聚合物粘合剂意指不加入该粘合剂或仅加入在工艺上不可避免量的该粘合剂。例如其含量可≤0.1重量％或≤0.01重量％。

本发明中的低分子量交联剂是至少双官能团的单体化合物或低聚化合物。其分子量≤1000g/mol，优选≤500g/mol。该交联剂分子通过反应性基团可相互发生粘合。该反应性基团也可被封闭，以致在加热时才释放出并参与反应。该交联剂的聚合例如可经热、自由基或辐射诱导进行。缩聚反应和加聚反应均属聚合概念之内。聚合结束后，存在一种其中嵌有固体润滑剂的聚合物基质。该固体润滑剂宜以颗粒状态存在。其平均粒度为≥0.1μm-≤15μm。

按本发明已知，以高含量存在的软性固体润滑剂和耐磨基质的相互矛盾的要求可如此协调，即为形成基质不使用聚合物粘合剂，而代之的是将交联剂本身聚合。甚至在固体润滑剂与基质的高体积比情况下，在基质内也存在足够的内聚力以粘合固体润滑剂。同时该基质是如此坚固，以致改进了耐磨强度。通过不使用聚合物粘合剂可简化制备方法，因为无待计量加入的成分。

在该涂层的一个实施方案中，该固体润滑剂的材料选自石墨、二硫化钼、六方形氮化硼、玻璃微球、聚四氟乙烯、聚乙烯和/或聚丙烯。特别优选是天然大晶形石墨，因为由其鳞状结构提供了特别低的摩擦系数。天然大晶形石墨和高密度聚乙烯(HDPE)的组合也是优选的。

在该涂层的另一个实施方案中，低分子量交联剂选自完全烷氧基化的密胺衍生物、部分烷氧化的密胺衍生物和/或六甲氧基甲基密胺。特别优选是六甲氧基甲基密胺。该所述的交联剂也可在有利实现的工艺条件下可于无粘合剂时聚合成基质。所得基质具有所需的对固体润滑剂的粘聚性，同时具有耐磨性所需的硬度。此外，这种交联剂的优点是，需要时也可与共溶剂一起溶于水中。