用于高性能隔音和减震应用的压敏胶粘层压板的制作方法
【专利摘要】本发明提供了具有优异胶粘和阻尼性能的压敏胶粘组合物和层压板。该胶粘层压板包括丙烯酸阻尼组合物，所述丙烯酸阻尼组合物包含具有丙烯酸主链和大分子单体侧链的接枝共聚物。
【专利说明】用于局性能隔首和减震应用的压敏股粘层压板
发明领域
[0001]本发明涉及一种胶粘组合物，所述胶粘组合物当涂覆于两个约束层和/或用于减震带中时提供优异的胶粘和阻尼性能。该胶粘组合物还提供优异的可成形性和具有良好老化特征的增强材料。
[0002]发明背景
[0003]减震材料在工业中广泛用于机械系统诸如汽车、飞行器和电器诸如洗衣机、烘干机和冰箱的隔音和减震。主要有两种不同的方式来实现阻尼解决方案:自由层阻尼(FLD)和约束层阻尼(CLD)。自由层阻尼涉及在待被阻尼的表面或粘附体上直接涂覆粘弹性层。约束层阻尼涉及将阻尼材料附接于两个硬(高弹性模量)材料诸如金属板之间。一般来说，约束对于指定厚度的阻尼材料允许较大的阻尼效率，并且因此对于指定的应用来说，CLD结构体与FLD结 构体相比往往更薄、更轻和更紧凑。许多阻尼应用诸如在车身的底板或侧板部分中也具有强的结构上的考虑因素。在许多这样的情况中，自由层阻尼不能被便利地采用。在粘弹性阻尼层中也具有良好的物理和胶粘特性以及宽的阻尼剖面(damping profile)的约束层阻尼可用于此类应用中。
[0004]对用于汽车、家庭用品和其他应用的允许在宽的温度范围内具有良好的阻尼性能的粘弹性材料一直存在着不断增加的需求。对于指定的材料自由层阻尼不如约束层阻尼那样有效。对于此类阻尼器的结构性质也一直存在着不断增加的需求。例如，当粘弹性阻尼材料夹在两个金属层之间时，预期层压板具有与原始金属薄板类似的可成形性和可点焊性从而允许冲压和其他的部件成形步骤。还预期层压板具有与原始金属类似的热和老化稳定性，因为大多数应用总是需要高温(180-20(TC )烤漆周期。此外，层压板应当在特定的感兴趣应用中具有良好的阻尼行为。例如，在汽车应用中，对于发动机油盘的阻尼要求主要在较高的温度下，而对于底盘金属薄板的阻尼要求则在大约环境温度下。不管阻尼范围如何，两种应用均要求优异的成形和增强行为。
[0005]常规的约束阻尼器，尽管集中于提供它们各自系统的良好阻尼性能，但通常不能同时满足粘弹性阻尼材料所要求的胶粘和物理性能从而能够进行宽范围的阻尼应用。
[0006]发明概述
[0007]在本发明的一个方面中，提供了一种阻尼层压板，其包括第一约束层；第二约束层；和所述第一和第二约束层之间的丙烯酸减震组合物层。所述丙烯酸阻尼组合物包含接枝共聚物，所述接枝共聚物包含:(a)约75wt%至约90wt%的丙烯酸主链,所述丙烯酸主链包含在烷基中具有约4至约8个碳原子并且具有低于(TC的Tg的丙烯酸烷基酯和至少一个具有氢键结合官能团的单体的聚合单元；和(b)约10wt%至约25wt%的侧接所述丙烯酸主链的侧链。所述侧链包含至少一个大分子单体，所述大分子单体包含能够进行自由基共聚的末端反应基团或能够与所述主链上的合适的官能团偶联的末端端基。所述大分子单体具有约4，000至约25，000克/摩尔的数均分子量和50°C或者以上的Tg。
[0008]在一个实施方式中，接枝共聚物的丙烯酸主链包括丙烯酸2-乙基己酯、乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸的聚合单元。在一个实施方式中，大分子单体的末端反应基团包括丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
[0009]在本发明的另一个方面中，提供了一种自粘减震带，其包括背衬层；和粘附于所述背衬层的丙烯酸减震组合物层。所述丙烯酸阻尼组合物包含接枝共聚物，所述接枝共聚物包含:(a)约75wt%至约90wt%的丙烯酸主链,所述丙烯酸主链包含在烷基中具有约4至约8个碳原子并且具有低于0°C的Tg的丙烯酸烷基酯和至少一个具有氢键结合官能团的单体的聚合单元；和(b)约10wt%至约25wt%的侧接所述丙烯酸主链的侧链。所述侧链包含至少一个大分子单体，所述大分子单体包含能够进行自由基共聚的末端反应基团或能够与所述主链上的合适的官能团偶联的末端端基。所述大分子单体具有约4，000至约25，(K^1克/摩尔的数均分子量和50°C或者以上的Tg。
[0010] 在一个合适的实施方式中，氢键结合官能团选自羧基、酰胺、羟基、氨基、吡啶基、氧基和氨基甲酰基。在另一个合适的实施方式中，丙烯酸烷基酯选自丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸异辛酯。在又另一个实施方式中，丙烯酸烷基酯包括丙烯酸2-乙基己酯。
[0011]在一个实施方式中，丙烯酸主链包含丙烯酸2-乙基己酯、乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸的聚合单元。合适地，丙烯酸主链包含基于丙烯酸主链的总重量约80至约85wt %的丙烯酸2-乙基己酯；约15至约20wt%的乙烯基吡咯烧酮；和约O至约5wt%的丙烯酸。任选地，丙烯酸主链还包含乙烯基酯。
[0012]在一个合适的实施方式中，丙烯酸阻尼组合物还包含交联剂。任选地，交联剂包含量为干聚合物的至多约2wt％的乙酰丙酮铝。
[0013]在又另一个实施方式中，丙烯酸阻尼组合物还包含至少一种添加剂，其中所述添加剂是颜料、填料、固化剂、增稠剂、润湿剂、增粘剂、杀生物剂、粘合促进剂、阻燃剂、消泡剂、着色剂、uv稳定剂、导电颜料或抗氧化剂。在又另一个实施方式中，至少一个添加剂是填料，所述填料是高表面积无机填料。任选地，高表面积无机填料是炭黑、二氧化硅、云母、滑石或高岭土。
[0014]在一个实施方式中，大分子单体包含至少一个单体，所述单体具有至少一个选自羧基、羟基、氨基和环氧的官能团。在另一个实施方式中，大分子单体具有通式:
[0015]
【权利要求】
1.一种阻尼层压板，包括: 第一约束层； 第二约束层；和 所述第一约束层和第二约束层之间的丙烯酸减震组合物层，所述丙烯酸阻尼组合物包含接枝共聚物，所述接枝共聚物包含: 约75wt%至约90wt%的丙烯酸主链,所述丙烯酸主链包含在烷基中具有约4至约8个碳原子并且具有低于0°C的Tg的丙烯酸烷基酯和至少一个具有氢键结合官能团的单体的聚合单元；和 约IOwt %至约25?1:%的侧接所述丙烯酸主链的侧链,所述侧链包含大分子单体,所述大分子单体包含能够进行自由基共聚的末端反应基团或能够与所述主链上的合适的官能团偶联的末端端基，其中所述大分子单体具有约4，000至约25，000克/摩尔的数均分子量和50°C或者以上的Tg。
2.权利要求1所述的阻尼层压板，其中所述氢键结合官能团选自羧基、酰胺、羟基、氨基、批淀基、氧基和氣基甲酸基。
3.根据前述任一项权利要求所述的阻尼层压板，其中所述丙烯酸烷基酯选自丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸异辛酯。
4.根据前述任一项权利要求所述的阻尼层压板，其中所述丙烯酸烷基酯包括丙烯酸2-乙基己酯。
5.根据前述任一项权利要求所述的阻尼层压板，其中所述丙烯酸主链包含丙烯酸2-乙基己酯、乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸的聚合单元。
6.根据前述任一项权利要求所述的阻尼层压板，其中所述丙烯酸主链还包含乙烯基酯。
7.根据前述任一项权利要求所述的阻尼层压板，其中所述丙烯酸阻尼组合物还包含交联剂。
8.权利要求7所述的阻尼层压板，其中所述交联剂包含量为干聚合物的至多约2wt%的乙酰丙酮铝。
9.根据前述任一项权利要求所述的阻尼层压板，其中所述丙烯酸阻尼组合物还包含至少一种添加剂，其中所述添加剂是颜料、填料、 固化剂、增稠剂、润湿剂、增粘剂、杀生物剂、粘合促进剂、阻燃剂、消泡剂、着色剂、UV稳定剂、导电颜料或抗氧化剂。
10.根据前述任一项权利要求所述的阻尼层压板，其中所述至少一种添加剂是填料，所述填料是高表面积无机填料。
11.根据权利要求10所述的阻尼层压板，其中所述高表面积无机填料是炭黑、二氧化硅、云母、滑石或高岭土。
12.根据前述任一项权利要求所述的阻尼层压板，其中所述丙烯酸主链包含基于丙烯酸主链的总重量约80至约85￥丨％的丙烯酸2-乙基己酯；约15至约20wt%的乙烯基吡咯烧酮；和约O至约5wt%的丙烯酸。
13.根据前述任一项权利要求所述的阻尼层压板，其中所述大分子单体包含至少一个具有至少一个选自羧基、羟基、氨基和环氧的官能团的单体。
14.根据权利要求1-12中任一项所述的阻尼层压板，其中所述大分子单体具有通式:
15.根据权利要求1-12中任一项所述的阻尼层压板，其中所述大分子单体包含具有可聚合端基或官能端基的聚甲基丙烯酸甲酯单元。
16.根据前述任一项权利要求所述的阻尼层压板，其中所述接枝共聚物包含至少两个不同的大分子单体。
17.根据前述任一项权利要求所述的阻尼层压板，其中所述接枝共聚物包含聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯侧链两者。
18.根据权利要求1-12中任一项所述的阻尼层压板，其中所述大分子单体包含丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯和聚甲基丙烯酸甲酯的共聚物。
19.根据前述任一项权利要求所述的阻尼层压板，其中所述组合物通过施加作为能量源的热、紫外线、红外线或电子束辐射来固化。
20.根据前述任一项权利要求所述的阻尼层压板，其具有在约-10至约85°C的温度范围为0.05的最小复合损耗因子和500Hz的共振频率。
21.根据权利要求1-19中任一项所述的阻尼层压板，其具有在约5至约125°C的温度范围为0.05的最小复合损耗因子和IOOHz的共振频率。
22.根据权利要求1-19中任一项所述的阻尼层压板，其具有在约-10至约80°C的温度范围为0.05的最小复合损耗因子和1000Hz的共振频率。
23.根据权利要求1-19中任一项所述的阻尼层压板，其具有在约5至约70°C的温度范围为0.1的最小复合损耗因子和500Hz的共振频率。
24.根据权利要求1-19中任一项所述的阻尼层压板，其具有在约10至约75°C的温度范围为0.1的最小复合损耗因子和IOOHz的共振频率。
25.根据权利要求1-19中任一项所述的阻尼层压板，其具有在约O至约65°C的温度范围为0.1的最小复合损耗因子和1000Hz的共振频率。
26.根据前述任一项权利要求所述的阻尼层压板，其中所述丙烯酸减震组合物包含具有至少2.5N/mm2的动态抗剪强度的压敏胶粘剂。
27.一种自粘减震带，包括: 背衬层；和粘附于所述背衬层的丙烯酸减震组合物层，所述丙烯酸阻尼组合物包含接枝共聚物，所述接枝共聚物包含: 约75wt%至约90wt%的丙烯酸主链,所述丙烯酸主链包含在烷基中具有约4至约8个碳原子并且具有低于0°C的Tg的丙烯酸烷基酯和至少一个具有氢键结合官能团的单体的聚合单元；和 约IOwt %至约25?1:%的侧接所述丙烯酸主链的侧链,所述侧链包含大分子单体,所述大分子单体包含能够进行自由基共聚的末端反应基团或能够与所述主链上的合适的官能团偶联的末端端基，其中所述大分子单体具有约4，000至约25，000克/摩尔的数均分子量和50°C或者以上的Tg。
28.权利要求27所述的减震带，其中所述氢键结合官能团选自羧基、酰胺、羟基、氨基、吡啶基、氧基和氣基甲酸基。
29.根据权利要求27或28所述的减震带，其中所述丙烯酸烷基酯选自丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸异辛酯。
30.根据权利要求27-29中任一项所述的减震带，其中所述丙烯酸烷基酯包括丙烯酸2-乙基己酯。
31.根据权利要求27-30中任一项所述的减震带，其所述丙烯酸主链包含丙烯酸2-乙基己酯、乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸的聚合单元。
32.根据权利要求27-31中任一项所述的减震带，其中所述丙烯酸主链还包含乙烯基酯。
33.根据权利要求27-32中任一项所述的减震带，其中所述丙烯酸阻尼组合物还包含交联剂。
34.根据权利要求33所述的减震带，其中所述交联剂包含量为干聚合物的至多约2界七％的乙酰丙酮铝。
35.根据权利要求27-34中任一项所述的减震带，其中所述丙烯酸阻尼组合物还包含至少一种添加剂，其中所述添加剂是颜料、填料、固化剂、增稠剂、润湿剂、增粘剂、杀生物剂、粘合促进剂、阻燃剂、消泡剂、着色剂、UV稳定剂、导电颜料或抗氧化剂。
36.根据权利要求27-35中任一项所述的减震带，其中所述至少一种添加剂是填料，所述填料是高表面积无机填料。
37.根据权利要求36所述的减震带，其中所述高表面积无机填料是炭黑、二氧化硅、云母、滑石或高岭土。
38.根据权利要求27-37中任一项所述的减震带，其中所述丙烯酸主链包含基于丙烯酸主链的总重量约80至约85wt%的丙烯酸2-乙基己酯；约15至约20wt%的乙烯基吡咯烧酮；和约O至约5wt%的丙烯酸。
39.根据权利要求27-38中任一项所述的减震带，其中所述大分子单体包含至少一个具有至少一个选自羧基、羟基、氨基和环氧的官能团的单体。
40.根据权利要求27-38中任一项所述的减震带，其中所述大分子单体具有通式:
41.根据权利要求27-38中任一项所述的减震带，其中所述大分子单体包含具有可聚合端基或官能端基的聚甲基丙烯酸甲酯单元。
42.根据权利要求27-41中任一项所述的减震带，其中所述接枝共聚物包含至少两个不同的大分子单体。
43.根据权利要求27-42中任一项所述的减震带，其中所述接枝共聚物包含聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯侧链两者。
44.根据权利要求27-38中任一项所述的减震带，其中所述大分子单体包含丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯和聚甲基丙烯酸甲酯的共聚物。
45.根据权利要求27-44中任一项所述的减震带，其中所述组合物通过施加作为能量源的热、紫外线、红外线或电子束辐射来固化。
46.根据权利要求27-45中任一项所述的减震带，其具有在约-5至约85°C的温度范围为0.05的最小复合损耗因子和500Hz的共振频率。
47.根据权利要求27-45中任一项所述的减震带，其具有在约5至约125°C的温度范围为0.05的最小复合损耗因子和IOOHz的共振频率。
48.根据权利要求27-45中任一项所述的减震带，其具有在约-10至约80°C的温度范围为0.05的最小复合损耗因子和1000Hz的共振频率。
49.根据权利要求27-45中任一项所述的减震带，其具有在约5至约70°C的温度范围为0.1的最小复合损耗因子和500Hz的共振频率。
50.根据权利要求27-45中任一项所述的减震带，其具有在约10至约75°C的温度范围为0.1的最小复合损耗因子和IOOHz的共振频率。
51.根据权利要求27-45中任一项所述的减震带，其具有在约O至约65°C的温度范围为0.1的最小复合损耗因子和1000Hz的共振频率。
52.根据权利要求27-51中任一项所述的减震带，其中所述丙烯酸减震组合物包含具有至少2.5N/mm2的动态抗剪强度的压敏胶粘剂。
53.根据权利要求27-52中任一项所述的减震带，其具有约I密耳(0.025mm)至约4密耳(0.1Omm)的厚度。
【文档编号】C09J7/02GK103917615SQ201180074357
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2011年8月23日 优先权日:2011年8月23日
【发明者】S·帕塔克, P·玛利亚, D·L·奥尔古因, X-V·李, N·斯里瓦斯坦 申请人:艾利丹尼森公司