包括超分子材料层的多层结构体及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及组合至少一个超分子材料层与刚性材料层的多层结构体，其制造方 法以及这样的结构体的用途，特别地用于其中需要冲击、振动和/或声波的阻尼（衰减， damping)的应用，例如用于制造移动交通工具（locomotionvehicles)如机动车、轨道交 通工具、航海交通工具（nauticalvehicles)、航空飞行器（aeronauticalvehicles)或航 空飞行器（aerospacevehicles)，或用于建筑工业。
【背景技术】
[0002] 许多申请借助于组合至少一个弹性体材料层与一个或多个刚性材料层的多层结 构体，以赋予该结构体以阻尼能力。对此可提及用于发动机的阻尼垫或施用于金属片的弹 性体层（例如用于机动车罩（hood)或箱盖（casingcovers))。
[0003] 弹性体材料通常由粘弹性固体或糊状物制备且仅在交联或硫化之后获得其阻尼 性质。由于该原因，难以制造包括均匀且连续铺展的弹性体材料层的多层结构体。除了美 学方面之外，弹性体层中的空气气泡的存在易于削弱结构体。常规技术如注塑极不适合于 制造复杂几何结构的部件。
[0004] 此外，阻尼多层结构体的制造一般需要许多阶段：至少一个模塑所需几何结构的 由非交联弹性体制造的部件的阶段、使该部件交联或硫化的阶段和将该部件与结构体的其 它一个或多个部件组装的阶段通常是必要的。通常通过胶粘粘合进行的组装阶段为关键的 操作，因为它调节之后的结构体的强度：它需要进行制备待组装部件的表面（例如通过脱 月旨、喷砂或化学侵蚀）的第一阶段、由施用粘合底胶组成的第二阶段和最后的施用合适粘 合剂的第三阶段。此外，在弹性体材料和结构体的其它组成材料之间的中间层如粘合底胶 和粘合剂的存在易于大大地降低系统的阻尼效率。
[0005] 替换地，可将弹性体的非交联糊状物施用于待处理表面，然后可在压力下固化该 组合，但这种技术没有使得可填充在难以进入的空隙中。
[0006] 实际上存在某些弹性体材料，如聚氨酯，其显示出如下的优点：能够以液态使用， 并且因而容易填充模具以制造复杂几何结构的部件，但这些是高度反应性且由于某些反应 物的毒性而在它们使用期间需要使用防护装备的体系。
[0007] 另一问题在于常规弹性体材料的粘合性和润湿能力的缺乏，其是在弹性体材料和 构成结构体的其它材料之间的界面处结构体的过早失效的原因。
[0008] 此外，一旦常规弹性体由于撕裂或微裂纹而被破坏，则它们在阻尼中的使用可受 到相当程度的不利影响，其需要拆卸和修理操作。
[0009] 最后，已知的多层结构体不提供、或至少不永久性地提供足够的阻尼潜力 (dampingpotential)〇
[0010] 因此，存在对于至少部分地解决上述问题的需要。
【发明内容】
[0011] 本发明通过多层结构体及其制造方法来将此实现，如在阅读后面的说明之后将变 得清楚明晰的。
[0012] 本发明的第一主题因而是包括至少两个相邻层的多层结构体，一个包括至少一种 超分子材料和另一个包括至少一种刚性材料。
[0013] 本发明的第二主题为根据本发明的用于制造多层结构体的方法，其包括至少：（i) 倾注（倒，pour)包括至少一种超分子材料前体的组合物与包括至少一种刚性材料的层接 触以一起形成两个相邻层的阶段，和（ii)固化阶段，以将所述前体转化为超分子材料。
[0014] 本发明的另一主题是多层结构体或包括多层结构体的物体用于阻尼冲击、振动和 /或声波的用途。
[0015] 本发明还旨在多层结构体或包括多层结构体的物体用于制造移动交通工具如机 动车、轨道交通工具、航海交通工具、航空飞行器或航空飞行器、或用于建筑工业的用途。
[0016] "相邻"层理解为是指至少部分地、实际上甚至完全地彼此接触地延展（extend)的 邻近层。
[0017] "刚性"材料理解为是指这样的材料，其挠曲模量在本发明的多层结构体的使用温 度下大于1800MPa、优选大于2500MPa和更优选大于3000MPa。
[0018] "超分子材料"理解为是指包括树状分子的材料，所述树状分子各自由通过单独的 或与酰胺或者脲桥组合的酯或硫酯桥彼此连接的至少双官能片段和至少三官能片段组成， 所述桥由不同片段携带的两个官能团形成，所述分子在位于树状末端处的片段上另外包含 末端缔合基团，所述末端缔合基团能经由氢键彼此缔合且共价连接到不参与所述桥的官能 团。这种超分子材料的实施方式已经由申请人公司描述于例如申请W0 2009/071554和TO 2010/112743 中。
[0019] 在申请W0 2010/112743中，超分子材料的制备包括如下的阶段：倾注到PTFE型的 非粘附载体中，以使得可从模具移除在PTFE模具中固化的超分子材料。最后的超分子材料 不是多层结构体且不包括粘附于超分子层的刚性材料层。
[0020] 根据本发明，"树状"理解为是指支化分子（含支链分子），其骨架包含至少两个分 支。该定义不排除同一分子的多个分支能够再结合以形成环。
[0021] "缔合基团"理解为是指能够经由氢键、有利地经由1至6个氢键彼此缔合的基团。 根据本发明可使用的缔合基团的实例为咪唑烷酮基、三唑基、三嗪基、双脲基（bis-ureyl) 和脲基-嘧啶基，优选咪唑烷酮基。优选所述材料的每分子的末端缔合基团的平均数为至 少3。其有利地最多为6。这些基团共价连接到所述分子。"共价"理解为是指所述缔合基 团经由直接键或优选经由链、特别地亚烷基链连接到所述分子的末端官能团。
[0022] "官能团"或"反应性基团"理解为是指能与其它化学官能团反应形成共价键的化 学官能团，特别地导致形成酯、硫酯、酰胺、脲或氨基甲酸酯桥和特别地酯与酰胺桥。"双官 能"化合物表示携带两个相同或不同的反应性官能团的化合物。"至少三官能"化合物表示 携带至少三个相同或不同的反应性官能团的化合物。
[0023] 在本发明意义内，"片段"理解为是指位于两个或三个如上定义的桥之间的分子的 单元。"双官能"片段能够由双官能化合物获得和"三官能"片段能够由三官能化合物获得。 根据本发明的树状分子包含至少双官能片段、有利地双官能片段，和至少三官能片段、有利 地三官能片段。
[0024] 用于本发明的超分子材料及其前体的优点为氢键是物理键，其为可逆的，特别地 在温度的影响下或通过选择性溶剂的作用。
[0025] 与用于制备弹性体的常规组合物相反，本发明的超分子材料的前体具有如下的优 点：在高于一定温度下能液化，这有利于其加工，特别是其令人满意的铺展以在本发明的结 构体内形成均匀且连续的层，以及结构体的再循环。此外，它展示出对包括刚性材料的层的 良好的粘合性和优异的润湿，产生根据本发明的多层结构体。
[0026] 借助于本发明的通过倾注的制造方法，因而可以简单的方式制造组合至少一种阻 尼材料与至少一种刚性材料的多层结构体；特别地，此后可省去形成和组装由弹性体材料 制造的部件以及常规的表面处理的在前阶段。
[0027] 像常规弹性体一样，用于本发明的超分子材料能够在非常长的时间内显示出尺寸 稳定性并且在大的形变之后恢复其初始形状。
[0028] 本发明的多层结构体展示出：在固化之后，在宽的温度范围内优异的对冲击、振动 和/或声波的阻尼能力，构成其的层的优异内聚性，和良好的对机械应力、特别地对压缩、 弯曲、剪切和拉伸的耐受性。
[0029] 在本发明的多层结构体内，包括超分子聚合物的层另外地展示出在由该结构体 的高机械应力，特别地在拉伸中、在弯曲中或在剪切中导致的撕裂的情况下自愈合的能 力。与需要使断裂的表面恢复接触以让愈合发生的单独使用的超分子材料（从申请W0 2009/071554和W0 2010/112743知晓）相比，在本发明的多层结构体内，包括超分子材料的 层一旦撕裂则能够自修复，而无需外部介入以使断裂的部分恢复接触、或加热或施加高压 或进行任何化学反应。由此修复的层有利地在该结构体内保持其阻尼作用。发明人因此开 发这样的结构体，其中一个或多个包括刚性材料的层与包括超分子材料的层相邻地延展， 以在其上施加足以使其断裂的部分保持接触且从而容许它愈合的应力。
【附图说明】
[0030] 图1说明作为温度（以°C计）的函数的用于本发明的超分子材料前体的粘度（以 Pa.s计），由板-板流变测定法（plate-platerheometry)在50s1的剪切速率下测量。
[0031] 图2和3是根据本发明的三层结构体的照片，超分子材料层夹在两个刚性层之间。
[0032] 图4说明在根据本发明的结构体内包括超分子材料的层的内聚性失效。
【具体实施方式】
[0033] 除非另外提及，否则提及的材料的百分数为重量百分数。
[0034] 当提到区间时，"…至…"类型的表述包括区间的限值。相反地，"在…和…之间" 类型的表述不包括区间的限值。
[0035] 根据本发明的结构体包括至少一个包括至少一种刚性材料、实际上甚至由至少一 种刚性材料组成的层。
[0036] 作为刚性材料，特别地可使用玻璃、木材、金属或其合金、陶瓷、极性热塑性聚合物