专利名称：振动阻尼材料组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及振动阻尼材料组合物，更具体地涉及一种振动阻尼材料组合物，它可以阻尼振动和声音，在汽车、建筑、多种工业机器和工具、家用电器和医疗器械等中用作原材料，或以涂料或其它形式使用，尤其是用作片状成型制品。
背景技术：
在当今工业化社会，考虑到节能和减小环境压力以保护全球环境，对于更轻的振动阻尼和声音绝缘材料有强烈的需求。
然而，常规聚合物基的振动阻尼材料的振动阻尼和声音绝缘功能依赖于各自的粘度效应和摩擦效应，它们分别由所含粘弹性和无机填料成分提供，通过将来自外界的振动能量转化成热能并将热能耗散到空气中以阻尼振动能量，从而实现振动的吸收。这种材料的缺点在于，振动阻尼作用仅限制于由聚合物成分的玻璃化转变温度确定的温度范围内，并且阻尼时间难以随意控制。其另一个缺点是降低重量的限制。
已有建议用聚合物成分掺入多种添加剂的振动阻尼材料可以解决这些缺点。它们包括低分子量化合物聚合物的复合材料，例如，三唑-或受阻酚基化合物。例如，日本专利申请公开(Kokai)No.11-68190披露一种振动阻尼材料，其中含有掺入苯并噻唑基化合物的氯化聚乙烯，和日本专利申请公开(Kokai)No.2000-44818披露一种振动阻尼材料，其中含有带碱性极性侧链的碱性聚合物，并掺入受阻酚基化合物。
然而，受阻酚基化合物被建议用作振动阻尼剂，它有丁基或更高级的烷基，并进而显示与聚合物基质或无机填料受限制的相互作用。因此它涉及试剂/聚合物相互作用减小的问题，以及狭窄的可用温度区间，在此区间内它表现出高损耗角正切(tanδ)或损耗因子(η)，这是振动阻尼所需要的特性，因为相互作用容易在高温耗散。进一步，有很大范围的耐用性改进，这允许在更长时间内表现出振动阻尼性能。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种阻尼材料组合物，它表现出比迄今为止所建议的含酚基化合物的常规材料更好的振动阻尼性能。更具体地，它的损耗角正切(tanδ)和损耗因子(η)更高，每种上述特性的可用温度范围更宽，并有更高的耐用性，使该组合物在更长时间内表现出高水平的振动阻尼性能。
本发明的另一个目的是提供一种生产该阻尼材料组合物的方法。
在对解决常规阻尼材料问题的广泛深入研究后，本发明人已经发现，与常规材料所使用的酚基化合物相比，使用特定的酚基化合物与阻尼材料有机聚合物基质有更强的相互作用，这允许阻尼材料组合物的这些特性在更宽的温度范围内表现更高的损耗角正切(tanδ)和损耗因子(η)，并提供振动阻尼组合物在更宽温度范围内可用，从而实现本发明。
本发明提供一种振动阻尼组合物，其有机聚合物基质材料包含一种振动阻尼剂，其中该振动阻尼剂是通式(I)代表的酚基化合物 (其中，A是1到3个碳原子的链烃基，它可以包含硫和/或氧原子，上述链烃基包含芳香基、或5到8个碳原子的脂环烃基；B是1到3个碳原子的链烃基，它可以包含硫和/或氧原子；A和B可以相同或不同；R1、R2和R3都是1到3个碳原子的烃基、烷醇基或醛基，它们可以相同或不同；“p”、“q”和“r”都是0到3的整数，它们可以相同或不同；X是卤素原子；“s”、“t”和“u”是0或1，它们可以相同或不同；“x”、“y”和“z”都是1到3的整数，它们可以相同或不同；和“n”是0到200的数值)。
本发明也提供一种振动阻尼组合物，其有机聚合物基质材料包含一种振动阻尼剂、和无机和/或有机填料，其中该振动阻尼剂是通式(I)代表的酚基化合物 (其中，A是1到3个碳原子的链烃基，它可以包含硫和/或氧原子，上述链烃基包含芳香基、或5到8个碳原子的脂环烃基；B是1到3个碳原子的链烃基，它可以包含硫和/或氧原子；A和B可以相同或不同；R1、R2和R3都是1到3个碳原子的烃基、烷醇基或醛基，它们可以相同或不同；“p”、“q”和“r”都是0到3的整数，它们可以相同或不同；X是卤素原子；“s”、“t”和“u”是0或1，它们可以相同或不同；“x”、“y”和“z”都是1到3的整数，它们可以相同或不同；和“n”是0到200的数值)。
本发明的第一个方面涉及一种振动阻尼组合物，其有机聚合物基质材料包含由通式(I)代表的酚基化合物作为振动阻尼剂，和第二个方面涉及一种振动阻尼组合物，其中含有(1)一种有机聚合物作为基质材料，(2)由通式(I)代表的酚基化合物作为振动阻尼剂，和(3)无机和/或有机填料。本发明包括以下振动阻尼组合物1)到8)作为优选实施方案1)上述振动阻尼组合物，它用作母料，并用不同于该振动阻尼组合物的有机聚合物稀释，2)上述振动阻尼组合物，其中振动阻尼剂是一种双酚基化合物，并在邻近羟基位置有甲基，3)上述振动阻尼组合物，其中酚基化合物的熔点是100℃或更高，4)上述振动阻尼组合物，其中酚基化合物的分子量是200或更高，5)上述振动阻尼组合物，其中有机填料是山梨醇和/或氟代聚烯烃，6)上述振动阻尼组合物，其中振动阻尼剂(a)和无机和/或有机填料(b)按(a)∶(b)为1∶0.1到1∶5的比率掺入，7)上述振动阻尼组合物，其中有机聚合物基质材料是丙烯酸橡胶和/或聚乳酸树脂，并包含作为振动阻尼剂的至少一种选自下组的酚基化合物2，2’-亚甲基-双(4-甲基苯酚)，2，2’-亚甲基-双(4-羟基-3-甲苯基)丙烷和1，1’-双(4-羟基苯基)环己烷，其重量含量为5到60％，和8)上述振动阻尼组合物，其中有机聚合物基质材料是丙烯酸橡胶和/或聚乳酸树脂，并包含作为振动阻尼剂的至少一种选自下组的酚基化合物2，2’-亚甲基-双(4-甲基苯酚)，2，2’-亚甲基-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷和1，1’-双(4-羟基苯基)环己烷，其重量含量为5到60％，1到20％重量的山梨醇和/或氟代聚烯烃，和1到50％重量的云母。
附图简述
图1表示评估振动阻尼材料组合物损耗因子(η)的装置，其中A测试片，A1样品(振动阻尼材料薄片)，A2基底，B阻抗头，C振动器，和D转移函数分析器(FFT分析用PC)。
优选实施方案详述本发明有更详细的描述。
只要具有给定分子量和熔点、以及极性侧链，对于用作本发明振动阻尼材料成分并起振动阻尼剂基质作用的有机聚合物并没有限制。更具体地说，用于本发明的有机聚合物包括丙烯酸橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、SBR(苯乙烯/丁二烯橡胶)、热塑性弹性体(例如，乙烯/丙烯橡胶)、聚乳酸树脂，还有聚氨酯树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚环氧树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚醚树脂、聚醋酸乙烯酯树脂、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、乙烯/氯乙烯共聚物、聚缩醛树脂、乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯腈/苯乙烯共聚物、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物、和氯化聚烯烃，例如，氯化聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯。
根据振动阻尼材料的特定目的，本发明的有机聚合物可选自以上化合物。然而，它优选具有与振动阻尼剂相互作用的极性基团并对环保有益。这些有机聚合物包括丙烯酸橡胶、乙烯/丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/聚苯乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯树脂、苯乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、聚碳酸酯树脂和聚乳酸树脂。本发明更优选的有机聚合物是丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸橡胶、和聚乳酸树脂及其与聚丙烯酸酯树脂的混合物。
丙烯酸橡胶是橡胶样弹性体，它是丙烯酸酯的聚合物或以丙烯酸酯为主成分的共聚物。丙烯酸酯包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸己酯；与丙烯酸酯共聚的单体包括甲基乙烯基酮、丙烯酸、丙烯腈、丁二烯和甲基丙烯酸甲酯。
聚乳酸树脂通常是通过交酯开环聚合生产的，它通过乳酸脱水/缩聚和所得乳酸寡聚体的解聚而生产。可通过多种工艺制造聚乳酸树脂，因为其高生物降解性，它对环保有益。
重均分子量200,000到1,000,000，优选300,000到800,000的聚乳酸可用于本发明。其熔点优选是150℃或更高。特别优选地，生产时掺入10到50％重量的多糖(例如，纤维素或淀粉)或另一种添加剂。
聚氨酯树脂在其主链的重复单元中有氨基甲酸键-NHCOO-。通常，通过有机二异氰酸酯和高分子量二醇加聚生产的聚氨酯可用于本发明。用于本发明的有机二异氰酸酯包括4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，p-亚苯基二异氰酸酯，亚甲苯基二异氰酸酯和4，4’-环己基甲烷二异氰酸酯，它们通常用作生产聚氨酯的起始化合物。用于本发明的高分子量二醇和三醇没有限制，并且可以使用聚醚型二醇，例如，聚氧丙二醇和聚氧丙-聚氧乙二醇。聚氨酯树脂作为优选的有机聚合物基质材料，包含平均分子量500到10,000的高分子量二醇，特别优选1,000到7,000。
作为本发明中用作振动阻尼材料的有机聚合物基质材料，在以上引用的多种聚合物中，丙烯酸酯/甲基丙烯酸甲酯基树脂、丙烯酸橡胶、聚乳酸树脂和丙烯酸橡胶和聚乳酸树脂的混合物更优选。可用于本发明的优选混合物的组成是丙烯酸橡胶(A)和聚乳酸树脂(B)的比例是(A)∶(B)为重量(10到90)∶(90到10)，优选(15到35)∶(85到65)。
作为用作基质的有机聚合物，可以使用树脂乳液或由树脂乳液生产的聚合物。这种树脂乳液的一个实例含有分散或乳化于水中或另一种溶剂中的树脂。对于环保来说优选用水生产的水性乳液。进一步，它通过简单方法生产，并可得到均匀质量的涂膜。可选地可设定树脂乳液的固含量，然而，优选20到80％重量，特别优选35到65％重量。乳液中树脂的平均颗粒大小为0.01到50μm，特别优选0.1到10μm。
当振动阻尼材料组合物要用作片状成型制品时，组合物的有机聚合物基质具有稳定片状成型制品的功能，还有振动阻尼剂母料稀释剂的功能。上述聚合物可制造要求有以上特性的基质。
接下来，作为本发明振动阻尼材料组合物的成分之一，振动阻尼剂是由通式(I)代表的一种酚基化合物 通式(I)代表的化合物包括受阻较小类型，即较小空间阻碍类型的，酚基化合物。已发现这种受阻较小类型的酚基化合物表现出与有机聚合物基质材料大大加速的相互作用，因此，与受阻类型的酚基化合物相比，其带来的振动阻尼功能/作用具有更高的最大损耗角正切(tanδ)和更宽的可用温度范围。
通式(I)披露了至少有两个酚环的化合物，并且也披露了这些化合物包括带通过上述A或B基团键合的酚环的高分子量化合物。
在通式(I)中，A是短链烃基，即1到3个碳原子的链烃基，其中可包含硫和/或氧原子。该链烃基是二价的，例如，亚甲基、亚乙基、亚丙基和亚异丙基。这些基团也包括其上键合芳香基团的烃基，例如，键合有苯基的亚甲基 和其上键合有带羟基芳香基的烃基，例如，带酚基的亚甲基。
进一步，A也可以是5到8个碳原子的脂环烃基，例如，环己基 在通式(I)中，B是1到3个碳原子的链烃基，其中可含硫和/或氧原子。更具体地，该基团是二价的，例如，亚甲基、亚乙基、亚丙基和亚异丙基。A和B可以相同或不同。
在通式(I)中，R1、R2和R3都是3个或更少碳原子的烃基、烷醇基或醛基。更具体地，烃基是选自下组的烷基甲基、乙基、丙基和异丙基，烷醇基是，例如甲醇基或乙醇基，以及醛基是，例如甲醛基。R1、R2和R3可以相同或不同。“p”、“q”和“r”分别代表键合到芳香环上的数目，是0到3的整数，优选1或2。它们可以相同或不同。
R1、R2和R3键合到芳香环上的位点可以任选设定，只要产生的酚基化合物是较小受阻类型的。然而，优选R1、R2和R3不会同时占据羟基的两个邻位。
X是卤素原子，“s”、“t”和“u”是0或1，它们可以相同或不同。卤素原子包括氯和溴，前者更优选。
“x”、“y”和“z”代表键合到芳香环上的羟基数，是0到3的整数，它们可以相同或不同。
“n”代表重复单元的重复次数， 是0到200的数值，这意思是指高分子量化合物可用作振动阻尼剂。通常所用化合物的“n”为0到10。然而，“n”超过10的化合物除作为振动阻尼剂的功能外，还表现出作为本发明振动阻尼材料的有机聚合物基质的功能。
通式(I)代表的化合物表现出显著的振动阻尼作用，包括2，2’-亚甲基-双(4-甲基苯酚)；2，2’-亚甲基-双(4-乙基苯酚)；2，2’-亚甲基-双(4-丙基苯酚)；2，2’-亚甲基-双(4-氯苯酚)；4，4’-亚甲基-双(2，5-二甲基苯酚)；4，4’-亚甲基-双(2-甲基-5-乙基苯酚)；4，4’-亚甲基-双(2-甲基-5-丙基苯酚)；2，6-双(2-羟基-5-甲基苯酚)-4-甲基苯酚；
2，2’-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷；1，1’-双(4-羟基苯基)环己烷；α，α’(4-羟基苯基)-1，4-二异丙基苯；双(2-羟基-3-羟甲基-5-甲基苯基)甲烷；双(4-羟基-3-羟甲基-5-甲基苯基)甲烷；双(3-甲酰基-4-羟基-2-甲基苯基)甲烷；双(4，5-二羟基-2-甲基苯基)苯甲烷；双(4-羟基-3-甲基苯基)-2-羟苯基甲烷；双(4-羟基-3-(2-羟基-5-甲基苄基)-5-甲基苯基)甲烷；1，1，2，2-四(4-羟苯基)乙烷；a，a，a’，a’-四(4-羟苯基)-对-二甲苯；和2，2’-双[4-羟基-3，5-双(2-羟基-5-甲基苄基)-苯基]丙烷。
它们可以被引用作为本发明振动阻尼材料组合物中振动阻尼剂的酚基化合物，在这些化合物中，特别优选的是2，2’-亚甲基-双(4-甲基苯酚)；2，2’-亚甲基-双(4-乙基苯酚)；2，2’-亚甲基-双(4-丙基苯酚)；2，2’-亚甲基-双(4-氯苯酚)；4，4’-亚甲基-双(2，5-二甲基苯酚)；4，4’-亚甲基-双(2-甲基-5-乙基苯酚)；4，4’-亚甲基-双(2-甲基-5-丙基苯酚)；2，6-双(2-羟基-5-甲基苯酚)-4-甲基苯酚；2，2’-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷；1，1’-双(4-羟基苯基)环己烷；和α，α’(4-羟基苯基)-1，4-二异丙基苯。
然而更优选的酚基化合物是2，2’-亚甲基-双(4-甲基苯酚)；2，2’-亚甲基-双(4-丙基苯酚)；2，2’-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷；和1，1’-双(4-羟基苯基)环己烷。
进一步，2，2’-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷尤其优选。
作为振动阻尼剂，这些酚基化合物在宽温度范围内具有非常显著的振动阻尼作用。不需要复杂的方法即可生产并因此成本低，因为其相对简单的化学结构，因此这对工业界来讲非常有益。
振动阻尼剂的掺入量可占全部振动阻尼材料组合物重量的5到70％，优选10到60％，更优选15到50％。少于5％时，可能不能产生期望的振动阻尼作用。另一方面，超过70％时，可能引起与有机聚合物基质材料的相分离。
本发明的振动阻尼材料组合物可以母料形式供应，其中包含高浓度振动阻尼剂，并在用前稀释。在此情况下，基础聚合物可以包含较早前描述的极性基团。稀释剂树脂可以选自基础聚合物以外的那些，例如，缺乏极性基团的聚烯烃。可选地可以根据组合物的具体目的来选择。
接下来，描述作为振动阻尼材料组合物成分的填料。只要与有机聚合物基质有强烈相互作用，填料类型没有限制。可以是无机、碳基或有机和压电材料。
用于本发明的无机填料包括层状化合物，包含SiO2、Al2O3、MgO、Na2O等，例如，皂土、绿土、蒙脱土、蛭石、硬硅钙石、云母、粉状不锈钢、电气石、BaTiO3和PbTiZrO3；以及滑石、碳酸钙、天然和合成沸石、中孔沸石和片状硅石。用于本发明的碳基填料包括Ketjen的碳黑和片状石墨。
当有机聚合物是酸性时，无机填料特别优选碱性。用于本发明的碱性无机填料包括TiO2、MgO、CaO和滑石。层状硅酸盐粘土矿物也可用作酸性无机填料。这种矿物优选2∶1型，特别是具有较大基面距离的类型，即较大的单元结构厚度或垂直于层平面的环，例如，约14到15或更大的距离。具体说，除了云母之外，用于本发明的那些还包括绿土、蒙脱土、皂土、蛭石及其混合物。
用于本发明的有机填料包括二亚苄基山梨醇、聚四氟乙烯、gelolD、纤维素粉、无纺布、木屑、糖、纸、纤维素和FRP和液晶聚合物材料。优选的液晶聚合物包括芳香族聚酯、芳香族聚酯酰胺和相关化合物。例如，作为商品有机填料可用POLYARYLATE纤维。
作为上述的压电材料，它们没有限制，但优选钛酸钡粉、聚酰胺、聚偏二氟乙烯、玻璃化碳。
无机和有机填料组合可以显著扩大保持高水平损耗因子(η)的温度范围。无机或有机填料优选用细颗粒形式，特别是薄片或纤维。平均颗粒直径在1到200μm，特别是40到100μm的那些，将大大有助于振动和声音的吸收。
特别地，用有机填料、有机填料和无机填料部分替代酚基化合物的组合，对于在宽温度范围内、尤其是在高温范围内达到高损耗因子(η)具有显著作用。
掺入填料(无机或有机填料、或其组合)占全部振动阻尼材料组合物的重量比为2到70％，优选20到50％。低于2％时，可能不足以改善振动吸收效果。另一方面，高于70％时，可能带来例如相分离的问题，这可能破坏组合物强度，致使组合物难以保持足够强度。特别是当使用有机填料时，掺入比例优选为2到30％重量，特别优选5到20％。
本发明振动阻尼材料组合物中，有机聚合物基质材料(a)、酚基化合物(b)和无机和/或有机填料(c)成分的优选含量是(a)5到50％，优选10到40％，(b)5到60％，优选10到40％，和(c)2到70％，优选10到60％，所有百分比都是重量比。
有机或无机填料可用作树脂组合物的母料，其中有基础树脂和振动阻尼剂，在本例中是有振动阻尼剂。
在本发明的振动阻尼材料组合物中，必要时作为有机聚合物可以进一步掺入基础树脂，以及根据组合物的特定目的和另一种有机聚合物一起掺入。除了用作基础树脂的以外，用于本发明的这些有机聚合物包括三聚氰胺树脂、酚树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯和聚烯烃。
进一步，本发明的振动阻尼材料组合物可掺入一种或多种其它添加剂，例如，润滑剂、防老化剂和发泡剂。
本发明的振动阻尼材料用作纤维、颗粒、微粒等形式。对于机器和工具、建筑等需要振动阻尼以及使用它的地方，可以使用任何形式。特别优选的使用形式是片状成型制品。可根据特定目的和需要的性能可选地设定其厚度。然而，优选0.05到7mm，特别优选1到4mm。
本发明的振动阻尼材料组合物也可以所有其它类型结构的涂料形式供应，例如，需要振动阻尼的建筑、机器和工具、和运输设备。
在放入层压物之间的一或多个空间中后或者压到表面上之后，片状成型制品可施加到一或多个需要振动阻尼的平面上。
本发明的振动阻尼材料组合物也可以液体形式供应，例如涂料。在铺展到层压物之间的空间或其表面之后，它会带来振动阻尼功能。
生产上述本发明的振动阻尼材料组合物的方法没有限制。为生产片状成型制品和涂料，可使用以下方法。具体工艺条件的选用可根据，例如组合物的起始材料和特定目的。
(1)片状成型制品有机聚合物(a)和振动阻尼剂(b)颗粒、或有机聚合物(a)、振动阻尼剂(b)和有机和/或无机填料(c)颗粒以既定比例在正常温度或高温下捏合，并在混合物压制所需温度/压力条件下压制或伸展以形成片状，例如60到300℃，优选100到200℃，和100到300kgf/cm2，优选150到250kgf/cm2。
(2)涂覆材料准备涂料溶液，其中含分散/混合有振动阻尼剂(b)的有机聚合物(a)乳液，或者分散/混合有振动阻尼剂(b)和有机和/或无机填料(c)的有机聚合物(a)乳液。涂料中每种起始原料的混合比例可以调节，以获得振动阻尼材料组合物。
实施例本发明将以实施例和比较实施例进行更详细描述，它们决不是对本发明的限制。
对于每个实施例和比较实施例中制备的振动阻尼材料组合物，在-50到100℃的温度范围、50Hz频率和5℃/min加热速率以及0.1％动态应力的拉伸模式下，通过动态粘弹性测试仪测量其损耗角正切(tanδ)。测试片大小约20mm长×5mm宽×1mm厚。
根据JIS G-0602(1993)用图1所示的测量装置通过中心振动法测量损耗因子(η)，其中A测试样品，其中含振动阻尼材料薄片A1，它粘合到冷轧钢片A2基底上，B阻抗头，C振动器，和D分析器(用于通过半宽法由共振峰测量损耗因子(η)，在其经模型分析软件的傅里叶变换之后)。基底大小是200mm长×10mm宽×0.8mm厚，并调节样品使样品表面密度是2kg/m2。
实施例1到6对于每个实施例1-6制备的振动阻尼材料组合物，其中100重量份的丙烯酸橡胶作为有机聚合物基质材料(此后称为聚合物基质)掺入表1所示的酚基化合物，它们作为振动阻尼剂，掺入量也在表1中给出。在200℃和200kgf/m2对每种混合物热压20分钟，形成1mm厚的片状振动阻尼材料组合物。
根据上述方法测量其最大损耗角正切(tanδ)和tanδ保持大于1的温度范围。结果见表1。
表1
注1)丙烯酸橡胶(Nippon Zeon Corp，A R32)注2)聚乳酸树脂(Shimadzu Corp，Lacty 5000)注3)PH12，2’-亚甲基-双(4-甲基苯酚)(Tokyo Kasei Kogyo，M1134)注4)PH42，2’-亚甲基-双(4-氯苯酚)(Tokyo Kasei Kogyo，M213)注5)PH101，1’-双(4-氯苯酚)(Tokyo Kasei Kogyo，B1568)注6)PH92，2’-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷(Tokyo Kasei Kogyo，B1567)注7)PH21α，α’(4-羟基苯基)-1，4-二异丙基苯(Tokyo Kasei Kogyo，B1563)比较实施例1除了用2，2’-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)替代振动阻尼剂外，用与实施例1相同的起始材料并在相同条件下制备振动阻尼材料组合物，这是一种受阻型酚基化合物。评估结果见表2。
比较实施例2除了不用振动阻尼剂外，用与比较实施例1相同的起始材料并在相同条件下制备振动阻尼材料组合物。评估结果见表2。
比较实施例3除了用聚乳酸树脂替代丙烯酸橡胶作为有机聚合物外，用与比较实施例1相同的起始材料并在相同条件下制备振动阻尼材料组合物。评估结果见表2。
表2
注1)丙烯酸橡胶(Nippon Zeon Corp，A R32)注2)聚乳酸树脂(Shimadzu Corp，Lacty 5000)注3)PH101亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(OuchishinkoChemical Industrial，NS6)实施例11到18
制备实施例11到18中的振动阻尼材料组合物，其中将作为有机聚合物基质的丙烯酸橡胶、酚基化合物和无机和有机填料混合，所有这些在表3给出，混合比例也在表3给出。评估结果见表3。
表3
注1)丙烯酸橡胶(Nippon Zeon Corp，A R32)注2)PH12，2’-亚甲基-双(4-甲基苯酚)(Tokyo Kasei Kogyo，M1134)
注3)PH42，2’-亚甲基-双(4-氯苯酚)(Tokyo Kasei Kogyo，M213)注4)PH101，1’-双(4-氯苯酚)(Tokyo Kasei Kogyo，B1568)注5)PH92，2’-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷(Tokyo Kasei Kogyo，M1567)注6)PH21α，α’(4-羟基苯基)-1，4-二异丙基苯(Tokyo Kasei Kogyo，B1563)注7)PH82，6-双(2-羟基-5-甲基苯基)-4-甲基苯酚(Tokyo KaseiKogyo，B1972)注8)OF1二亚苄基山梨醇(Chiba Specialty Chemical，IRD)注9)OF2聚四氟乙烯(Dupont-Mitsui Polychemical，PTFE40-J)注10)IFi云母(Kuraray，suzorite 200H mica)实施例19除了用丙烯酸橡胶和聚碳酸酯80/20混合物替代丙烯酸橡胶外，用与实施例11相同的起始材料并在相同条件下制备振动阻尼材料组合物。评估结果见表4。
实施例20-23制备实施例20到23中每种的振动阻尼材料组合物，其中将聚苯乙烯-丙烯酸橡胶或聚苯乙烯-乙烯-醋酸乙烯酯作为有机聚合物基质、酚基化合物和无机和有机填料混合，所有这些在表4给出，混合比例也在表4给出。评估结果见表4。
表4
注1)丙烯酸橡胶(Nippon Zeon Corp，A R32)注2)聚碳酸酯(Teijin Chemical，粉末)注3)高苯乙烯橡胶(JSR Corp，JSR 0061)注4)乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂(Toyosoda，U750)注5)PH92，2’-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷(Tokyo Kasei Kogyo，B1567)注6)OF3；炭黑(Tokai Carbon Co.，Seast 300 HAF)注7)OF4；聚芳基化合物纤维(Kuraray，Vectran短切纤维)注8)IF1钛酸钡(KCM corporation，BT-SA)注9)IF2；Kuraray，suzorite 200HK mica。
比较实施例21除了用2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)代替2，2’-亚甲基双(4-甲基苯酚)外，用与实施例11相同的起始材料并在相同条件下制备振动阻尼材料组合物。评估结果见表5。
比较实施例22仅仅评估有机聚合物基质的性能，评估结果见表5。
表5
注1)丙烯酸橡胶(Nippon Zeon Corp，A R32)注2)PH101亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(OuchishinkoChemical Industrial，NS6)注3)IF1；云母(Kuraray，suzorite 200HK mica)发明效果本发明可提供一种振动阻尼材料组合物，它具有如上述的性质，最大损耗角正切(tanδ)较高并且tanδ保持大于1的从正常温度到高温的温度范围较宽，这是因为其中含有有机聚合物基质(a)和振动阻尼剂(b)。本发明也可提供这种振动阻尼材料组合物，它具有高损耗因子(η)，因为它含有有机聚合物基质(a)、振动阻尼剂(b)和有机和/或无机填料(c)。进一步，本发明也提供在最大损耗角正切(tanδ)和损耗因子(η)方面都有改进的振动阻尼材料组合物，比掺入已知振动阻尼剂带来大大改善的振动阻尼作用。
权利要求
1.一种振动阻尼组合物，其有机聚合物基质材料包含一种振动阻尼剂，其中该振动阻尼剂是通式(I)代表的酚基化合物 其中，A是1到3个碳原子的链烃基，它可以包含硫和/或氧原子，上述链烃基包含芳香基、或5到8个碳原子的脂环烃基；B是1到3个碳原子的链烃基，它可以包含硫和/或氧原子；A和B可以相同或不同；R1、R2和R3都是1到3个碳原子的烃基、烷醇基或醛基，它们可以相同或不同；“p”、“q”和“r”都是0到3的整数，它们可以相同或不同；X是卤素原子；“s”、“t”和“u”是0或1，它们可以相同或不同；“x”、“y”和“z”都是1到3的整数，它们可以相同或不同；和“n”是0到200的数值。
2.一种振动阻尼组合物，其有机聚合物基质材料包含一种振动阻尼剂、和无机和/或有机填料，其中该振动阻尼剂是通式(I)代表的酚基化合物 其中，A是1到3个碳原子的链烃基，它可以包含硫和/或氧原子，上述链烃基包含芳香基、或5到8个碳原子的脂环烃基；B是1到3个碳原子的链烃基，它可以包含硫和/或氧原子；A和B可以相同或不同；R1、R2和R3都是1到3个碳原子的烃基、烷醇基或醛基，它们可以相同或不同；“p”、“q”和“r”都是0到3的整数，它们可以相同或不同；X是卤素原子；“s”、“t”和“u”是0或1，它们可以相同或不同；“x”、“y”和“z”都是1到3的整数，它们可以相同或不同；和“n”是0到200的数值。
3.根据权利要求1或2的振动阻尼组合物，其中所述有机聚合物基质材料是选自下组的至少一种高分子量化合物醋酸乙烯酯基树脂，乙烯/醋酸乙烯酯基树脂，聚苯乙烯/醋酸乙烯酯树脂，环氧基树脂，醇酸基树脂，聚酯基树脂，聚氨酯基树脂，聚碳酸酯基树脂，聚乳酸基树脂，聚醚基树脂，聚缩醛类树脂，乙烯/甲基丙烯酸酯基树脂，丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯基树脂，丙烯酸酯/聚苯乙烯基树脂，丙烯腈/苯乙烯基共聚物，丙烯腈/丁二烯/苯乙烯基共聚物，丙烯酸橡胶，丁基橡胶，卤化聚烯烃，聚乙烯和聚丙烯。
4.根据权利要求1或2的振动阻尼组合物，其中所述有机聚合物基质材料是丙烯酸橡胶和/或丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯基树脂。
5.根据权利要求1或2的振动阻尼组合物，其中所述基质材料是聚乳酸树脂或聚乳酸树脂与丙烯酸橡胶的混合物。
6.根据权利要求1或2的振动阻尼组合物，其中所述基质材料是丙烯酸橡胶和/或10到40％的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯基树脂和90到60％的聚乳酸树脂的混合物。
7.根据权利要求1或2的振动阻尼组合物，其中所述有机聚合物基质材料的起始材料是水性树脂乳液。
8.根据权利要求1或2的振动阻尼组合物，其中所述振动阻尼剂是空间阻碍受限的酚基化合物，其化学组成中在羟基的两个邻位没有4个或更多碳原子的支链烃基。
9.根据权利要求1或2的振动阻尼组合物，其中代表所述振动阻尼剂的通式(I)中的A和B是键合到羟基的2-或4-位的链烃基。
10.根据权利要求1或2的振动阻尼组合物，其中通式(I)中的R1、R2和R3分别键合到选自羟基2-、4-和5-位的至少一个位点上，每个分别键合到相同或不同位点，如果A或B不键合到那个位点上的话。
11.根据权利要求6到8之一的振动阻尼组合物，其中所述酚基化合物是选自下组的至少一种类型2，2’-亚甲基-双(4-甲基苯酚)；2，2’-亚甲基-双(4-乙基苯酚)；2，2’-亚甲基-双(4-丙基苯酚)；2，2’-亚甲基-双(4-氯苯酚)；4，4’-亚甲基-双(2，5-二甲基苯酚)；4，4’-亚甲基-双(2-甲基-5-乙基苯酚)；4，4’-亚甲基-双(2-甲基-5-丙基苯酚)；2，6-双(2-羟基-5-甲基苯酚)-4-甲基苯酚；2，2’-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷；1，1’-双(4-羟基苯基)环己烷；和α，α’(4-羟基苯基)-1，4-二异丙基苯。
12.根据权利要求1到8之一的振动阻尼组合物，其中所述振动阻尼剂的掺入量为全部组合物重量的5到70％。
13.根据权利要求2到8之一的振动阻尼组合物，其中所述无机填料是选自下组的至少一种类型的无机化合物碱性无机填料，酸性无机填料和压电材料。
14.根据权利要求2的振动阻尼组合物，其中所述无机和/或有机填料的掺入量为全部组合物重量的5到80％。
15.根据权利要求2的振动阻尼组合物，其中所述有机填料是液晶聚合物材料。
16.根据权利要求1或2的振动阻尼组合物，它被成型为0.05到7mm厚的片状制品。
17.根据权利要求1或2的振动阻尼组合物，它被铺展在一种结构上并在其上形成涂层膜。
全文摘要
本发明目的是提供具有高损耗角正切(tanδ)和损耗因子(η)、以及宽可用温度范围的振动阻尼组合物。本发明提供的振动阻尼组合物，其有机聚合物基质材料包含振动阻尼剂和无机和/或有机填料，其中振动阻尼剂是空间阻碍受限的酚基化合物，其化学组成中在羟基的两个邻位没有4个或更多碳原子的支链烃基。
文档编号G10K11/162GK1488664SQ0310228
公开日2004年4月14日 申请日期2003年1月28日 优先权日2002年10月10日
发明者三浦正, 伊藤哲也, 也 申请人:株式会社泰特克斯