专利名称：高阻尼组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高阻尼组合物，其成为缓和或吸收振动能量传递的高阻尼部件的原料。
背景技术：
例如在大厦或桥梁等建筑物、生产机械、航空器、汽车、铁道车辆、计算机或其周边设备类、家用电气设备类、以及汽车用轮胎等广泛的领域中，为了缓和或吸收振动能量传递，即为了免震、减震、减振、防振等而使用包含橡胶等作为基础聚合物的高阻尼部件。为了增大施加振动时的磁滞损耗而提高阻尼性能，即为了能够高效且快速地将上述振动的能量衰减，上述高阻尼部件一般由包含上述基础聚合物、且调整成损耗正切tan δ的峰落入高阻尼部件的使用温度域的高阻尼组合物所形成。
使上述高阻尼组合物形成规定立体形状且基础聚合物为橡胶时，通过硫化而形成高阻尼部件。作为基础聚合物，优选使用二烯系橡胶。上述二烯系橡胶由于玻璃化转变温度不存在于室温(2 35°C )附近，因此具有以下优点能够形成减小在作为最常使用温度域的上述室温附近的刚性等的温度依赖性减小、且在宽温度范围内显示出稳定特性的高阻尼部件。作为高阻尼组合物，已知有在上述二烯系橡胶等基础聚合物中加入作为阻尼性赋予剂的二氧化硅与硅烷化合物(硅烷化剂)进行混炼使二氧化硅与硅烷化合物反应而制备成的高阻尼组合物等(参照专利文献I等)。然而，该现有的高阻尼组合物无法充分提高高阻尼部件的阻尼性能。为了与现状相比进一步提高高阻尼部件的阻尼性能，考虑使二氧化硅的配合比例进一步增加等。但是，配合有大量二氧化硅的高阻尼组合物存在以下问题混炼时的粘度上升，加工性下降，不易将上述高阻尼组合物进行混炼或者成型加工成上述立体形状以制造具有所需立体形状的高阻尼部件。因此，进行以下研究配合液状橡胶作为使基础聚合物的刚性下降且使高阻尼组合物混炼时的粘度降低的成分，从而对上述高阻尼组合物赋予良好的加工性(例如参照专利文献2、3等)。然而，因液状橡胶的种类、配合比例而使高阻尼部件的刚性等的温度依赖性变大，产生了无法在宽温度范围内形成具有稳定刚性的高阻尼部件的问题。专利文献I :日本特开平7-41603号公报专利文献2 :日本特开2009-30016号公报专利文献3 :日本特开2011-68850号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种高阻尼组合物，其能够形成阻尼性能优异且刚性等的温度依赖性小而在宽温度范围内具有稳定特性的高阻尼部件，而且加工性也优异。发明人首先对液状橡胶的种类进行了研究。其结果，发现若选择地使用液状异戊二烯橡胶(液状IR)、液状丁二烯橡胶(液状BR)等液状均聚物作为上述液状橡胶，则与使用液状丁苯橡胶(液状SBR)、液状丙烯腈-丁烯橡胶(液状NBR)等液状共聚物时相比，可大幅减小高阻尼部件的刚性等的温度依赖性。因此，对于上述液状均聚物的配合比例进行进一步的研究，从而完成了本发明。即，本发明的高阻尼组合物的特征在于，在作为基础聚合物的二烯系橡胶中配合液状均聚物和填充剂而成，上述液状均聚物为选自液状异戊二烯橡胶和液状丁二烯橡胶中的至少一种液状均聚物， 上述填充剂为选自二氧化硅和炭黑中的至少一种填充剂，相对于100质量份的二烯系橡胶，上述液状均聚物的配合比例为31质量份以上。在本发明中，将液状均聚物的相对于100质量份的二烯系橡胶的配合比例限定为31质量份以上是由于若小于上述范围，则不能得到以下效果，即因配合该液状均聚物所产生的使基础聚合物的刚性下降、使高阻尼组合物混炼时的粘度下降，从而对该高阻尼组合物赋予良好加工性的效果。与此相对，根据本发明，通过选择地使用上述2种中的至少一种液状均聚物作为液状橡胶，并且使其配合比例为上述范围内，从而可提供能够形成阻尼性能优异且刚性等的温度依赖性小而在宽温度范围内具有稳定特性的高阻尼部件、而且加工性也优异的高阻尼组合物。应予说明，若考虑形成进一步提高高阻尼部件的阻尼性能且进一步减小刚性等的温度依赖性而在更宽的温度范围内具有稳定特性的高阻尼部件、进一步提高高阻尼组合物的加工性等，则相对于100质量份的二烯系橡胶，填充剂的配合比例优选为125质量份 180质量份，并且相对于100质量份的填充剂的总量，液状均聚物的配合比例优选为25质量份 60质量份。此外，若考虑形成进一步减小刚性等的温度依赖性而在更宽的温度范围内具有稳定特性的高阻尼部件，则优选高阻尼组合物不含有硬度等的温度依赖性大的脂环族烃树月旨，或者即使含有，相对于100质量份的二烯系橡胶，其配合比例也为25质量份以下。在上述填充剂中，二氧化硅优选为BET比表面积是120m2/g 300m2/g的二氧化硅。通过使用BET比表面积为上述范围内的二氧化硅，能够以对高阻尼组合物加工性不产生影响的范围内的配合而进一步提高高阻尼部件的阻尼性能。作为上述二烯系橡胶，优选单独使用丁二烯橡胶，或者将丁二烯橡胶与天然橡胶并用。上述丁二烯橡胶即使在二烯系橡胶中刚性等的温度依赖性也小，因此进一步减小高阻尼部件的刚性等的温度依赖性，能够形成在宽温度范围内具有更加稳定的特性的高阻尼部件。此外，作为二烯系橡胶，可单独使用普通天然橡胶。在该情况下，可提高高阻尼组合物、高阻尼部件的生产率、降低生产成本。在使用上述本发明的高阻尼组合物作为形成材料而形成作为高阻尼部件的建筑物减震用阻尼器时，由于该减震用阻尼器的阻尼性能优异，因此能够减少插入I个建筑物中的上述减震用阻尼器的数量。此外，由于刚性等的温度依赖性小，因此也可将上述阻尼器设置在例如温差大的建筑物外壁附近。根据本发明，可提供能够形成阻尼性能优异且刚性等的温度依赖性小而在宽温度范围内具有稳定特性的高阻尼部件、而且加工性也优异的高阻尼组合物。
图I是将作为上述高阻尼部件的模型的试验体分解显示的分解立体图，所述试验体是为了评价由本发明的实施例、比较例的高阻尼组合物构成的高阻尼部件的阻尼性能而制作的。图2中的图(a) (b)是说明用于使上述试验体位移而求出位移量与荷重的关系的试验机的示意图。图3是示出表示使用上述试验机使试验体位移而求出的位移量与荷重的关系的 磁滞回线的一例的图表。符号说明I 圆板2 钢板3 试验体4 中央固定夹具5 左右固定夹具6 固定臂7 连接件8 可动盘9 连接件H 磁滞回线L1 直线L2 垂线Keq倾斜角W 能量Aff吸收能量
具体实施例方式本发明的高阻尼组合物的特征在于，在作为基础聚合物的二烯系橡胶中配合液状均聚物和填充剂而成，所述液状均聚物为选自液状异戊二烯橡胶和液状丁二烯橡胶中的至少一种，所述填充剂为选自二氧化硅和炭黑中的至少一种，相对于100质量份的二烯系橡胶，上述液状均聚物的配合比例为31质量份以上。( 二烯系橡胶)作为二烯系橡胶，例如可举出天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、丁苯橡胶等中的I种或2种以上。
上述二烯系橡胶如前面说明的那样，由于玻璃化转变温度不存在于室温(2 35°C)附近，因此具有以下优点能够形成减小在作为最常使用的温度域的上述室温附近的刚性等的温度依赖性、且在宽温度范围内显示出稳定特性的高阻尼部件。作为上述二烯系橡胶，优选单独使用丁二烯橡胶，或者将丁二烯橡胶与天然橡胶并用。上述丁二烯橡胶由于在二烯系橡胶中刚性的温度依赖性小，因此能够进一步减小高阻尼部件的刚性等的温度依赖性，形成在宽温度范围内具有更加稳定的特性的高阻尼部件。特别是单独使用丁二烯橡胶使上述效果发挥至最大限度，因此特别优选。但是，根据本发明，通过以上述比例配合上述均聚物作为液状橡胶，从而如前面所说明的那样，可减小高阻尼部件的刚性等的温度依赖性，因此即使单独使用天然橡胶作为二烯系橡胶、或者与丁二烯橡胶并用，也可形成温度依赖性充分小的高阻尼部件。而且，若使用普通天然橡胶作为二烯系橡胶，则也可提高高阻尼组合物、高阻尼部 件的生产率,降低生产成本。应予说明，在丁二烯橡胶与天然橡胶的并用体系中的上述两种橡胶的配合比例未特别限定，但从进一步提高使高阻尼部件的刚性等的温度依赖性减小的效果方面考虑，优选丁二烯橡胶在两种橡胶的总量中占有的比例为30质量％以上。〈填充剂〉作为填充剂，使用选自二氧化硅和炭黑中的至少一种。( 二氧化硅)作为上述二氧化硅，可使用根据其制法而分类的湿法二氧化硅、干法二氧化硅中的任一种。此外，作为二氧化硅，若考虑起到填充剂功能而提高使高阻尼部件的阻尼性能提高的效果，则BET比表面积优选为100m2/g以上、其中还优选为120m2/g以上、特别优选为200m2/g以上，且优选为400m2/g以下、其中还优选为300m2/g以下、特别优选为250m2/g以下。BET比表面积表示使用例如柴田化学器械工业(株)制的迅速表面积测定装置SA-1000等，由使用氮气作为吸附气体的气相吸附法进行测定的值。作为上述二氧化硅，例如可举出东曹· 二氧化硅(株)制NipSil KQ[BET比表面积约 230m2/g]等。(炭黑)作为炭黑，可使用在根据其制造方法等而分类的各种炭黑中能够起到填充剂功能的炭黑中的I种或者2种以上。其中，若考虑到在维持良好的加强效果的同时对高阻尼组合物赋予高加工性，则作为炭黑，优选例如FEF、GPF等粒径比较大的炭黑。(填充剂的配合比例)相对于100质量份的二烯系橡胶，填充剂的配合比例优选为125质量份以上、特别优选为135质量份以上，且优选为180质量份以下、其中还优选为160质量份以下、特别优选为140质量份以下。填充剂的配合比例若小于上述范围，则有可能无法得到因配合该填充剂所产生的对高阻尼部件赋予良好阻尼性能的效果。另一方面，在超过上述范围时，即使以上述比例配合液状均聚物，也有可能使高阻尼组合物混炼时的刚性过高而降低该高阻尼部件的加工性。
应予说明，对于配合比例，在仅单独使用二氧化硅、炭黑中的一种作为填充剂时为该配合比例，在并用上述二氧化硅、炭黑中的2种以上时，为其合计的配合比例。在并用二氧化硅和炭黑作为填充剂时，优选以还起到阻尼性赋予剂功能的二氧化硅为主、以炭黑为辅来设定两者的配合比例。具体而言，例如，相对于100质量份的二烯系橡胶，二氧化硅的配合比例优选为120质量份以上、特别优选为130质量份以上，且优选为175质量份以下、其中还优选155质量份以下、特别优选135质量份以下。此外，炭黑的配合比例优选设为从前面说明的填充剂配合比例中减去上述二氧化硅的配合比例而得的剩余部分。<液状均聚物>作为液状均聚物，使用选自液状IR和液状BR中的至少一种。作为上述液状IR，例如可举出Kuraray公司制的Kuraprene (注册商标)LIR-30、 LIR-50 等。此外，作为液状 BR，可举出 Kuraray 公司制的 Kuraprene LBR-300、LBR-305、LBR-307 等。特别是在阻尼性能方面，优选液状IR。相对于100质量份的二烯系橡胶，上述液状均聚物的配合比例需要为31质量份以上。若配合比例小于上述范围，则不能得到因配合该液状均聚物所产生的通过降低基础聚合物的刚性、降低高阻尼聚合物混炼时的粘度而对该高阻尼组合物赋予良好加工性的效果。与此相对，根据本发明，选择地使用上述2种中的至少一种液状均聚物作为液状橡胶，并且使其配合比例在上述范围内，从而能够提供可形成阻尼性能优异且刚性等的温度依赖性小而在宽温度范围内具有稳定特性的高阻尼部件、而且加工性也优异的高阻尼组合物。应予说明，在配合比例过多时，虽然选择地使用液状橡胶，但是有可能刚性等的温度依赖性变大而无法形成在宽温度范围内具有稳定特性的高阻尼部件。此外，基础聚合物的刚性变得过低，混炼时的温度上升受到妨碍，结果也有可能高阻尼组合物的混炼变得需要长时间，加工性反而下降。因此，相对于100质量份的二烯系橡胶，液状均聚物的配合比例在上述范围内还优选为82质量份以下。应予说明，若考虑到进一步提高这些效果，则相对于100质量份的二烯系橡胶，液状均聚物的配合比例在上述范围内还优选为35质量份以上、特别优选为50质量份以上，且优选为80质量份以下、特别优选为60质量份以下。此外，如上所述，相对于100质量份的二烯系橡胶，填充剂的配合比例为125质量份 180质量份的范围内时,相对于100质量份的上述填充剂的总量,液状聚合物的配合比例优选为25质量份以上、其中还优选为35质量份以上、特别优选为40质量份以上，且优选为60质量份以下、特别优选为45质量份以下。由此，在进一步提高高阻尼组合物的加工性的同时，更进一步提高高阻尼部件的阻尼性能，且进一步减小刚性等的温度依赖性，而能够形成在更宽温度范围内具有稳定特性的高阻尼部件。
<脂环族系烃树脂>脂环族系烃树脂用于与液状均聚物一起使基础聚合物的刚性降低，使高阻尼组合物混炼时的粘度降低，对上述高阻尼组合物赋予良好的加工性。特别是，尽管在上述范围内，但液状均聚物的配合比例小时，从辅助高阻尼组合物的加工性方面考虑，配合上述脂环族系烃树脂是有效的。但是，脂环族系烃树脂由于硬度等的温度依赖性大，有可能大量配合时刚性等的温度依赖性变大而无法形成在宽温度范围内具有稳定特性的高阻尼部件。因此，高阻尼组合物优选基本上不含有脂环族系烃树脂，或者即使含有，相对于100质量份的二烯系橡胶，其配合比例也优选为25质量份以下、特别优选为10质量份以下。作为上述脂环族系烃树脂，例如可以举出二环戊二烯系石油树脂等。作为上述二环戊二烯系石油树脂，例如可举出丸善石油化学(株)制的MarukaRez( > 力 > V、>，注册商标)M-89OA(软化点105°C )等。<其它成分>在本发明的高阻尼组合物中，可进一步以适当比例配合用于使二烯系橡胶交联的交联成分等。作为交联成分，可使用能够使二烯系橡胶交联的各种交联成分。特别优选使用硫硫化系的交联成分。作为上述硫硫化系的交联成分，可举出将硫化剂、硫化促进剂、及硫化促进助剂进行组合的交联成分。特别优选将提高高阻尼部件的橡胶弹性而难以产生阻尼性能下降问题的硫化剂、硫化促进剂、硫化促进助剂进行组合的交联成分。作为硫化剂，例如可举出硫、含硫有机化合物等。特别优选硫。作为硫化促进剂，例如可举出次磺酰胺系硫化促进剂、秋兰姆系硫化促进剂等。硫化促进剂的硫化促进机制随种类而不同，因此优选并用2种以上。其中，作为次磺酰胺系硫化促进剂，例如可举出大内新兴化学工业(株)制的Nocceler (注册商标)NS〔N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺〕等。此外，作为秋兰姆系硫化促进剂，例如可举出大内新兴化学工业(株)制的Nocceler TBT〔四丁基秋兰姆二硫化物〕等。作为硫化促进助剂，例如可举出氧化锌、硬脂酸等。通常优选将两种并用作为硫化促进助剂。上述硫化剂、硫化促进剂、硫化促进助剂的配合比例根据因高阻尼部件的用途等不同而异的阻尼性能、刚性等特性进行适宜调整即可。在本发明的高阻尼组合物中可进一步根据需要而以适当比例配合硅烷化合物、香豆酮-茚树脂、防老剂等各种添加剂。其中，作为硅烷化合物，可举出以式(a)表示的硅烷偶联剂、硅烷化剂等能够起到二氧化硅分散剂的功能的各种硅烷化合物。
权利要求
1.一种高阻尼组合物，其特征在于，在作为基础聚合物的二烯系橡胶中配合液状均聚物和填充剂而成， 所述液状均聚物为选自液状异戊二烯橡胶和液状丁二烯橡胶中的至少一种， 所述填充剂为选自二氧化硅和炭黑中的至少一种， 相对于100质量份的二烯系橡胶，所述液状均聚物的配合比例为31质量份以上。
2.根据权利要求I所述的高阻尼组合物，其中，相对于100质量份的二烯系橡胶，所述填充剂的配合比例为125质量份 180质量份，并且相对于100质量份的填充剂的总量，所述液状均聚物的配合比例为25质量份 60质量份。
3.根据权利要求I或2所述的高阻尼组合物，其中，不含有脂环族系烃树脂，或者相对于100质量份的二烯系橡胶，所述脂环族系烃树脂的配合比例为25质量份以下。
4.根据权利要求I 3中任一项所述的高阻尼组合物，其中，所述二氧化硅是BET比表面积为120m2/g 300m2/g的二氧化硅。
5.根据权利要求I 4中任一项所述的高阻尼组合物，其中，作为所述二烯系橡胶，单独使用丁二烯橡胶，或者将丁二烯橡胶与天然橡胶并用。
6.根据权利要求I 4中任一项所述的高阻尼组合物，其中，作为所述二烯系橡胶，单独使用天然橡胶。
7.根据权利要求I 6中任一项所述的高阻尼组合物，用作建筑物的减震用阻尼器的形成材料。
全文摘要
本发明提供一种高阻尼组合物，其能够形成阻尼性能优异且刚性等的温度依赖性小而在宽温度范围内具有稳定特性的高阻尼部件，而且加工性也优异。所述高阻尼组合物在作为基础聚合物的二烯系橡胶、作为填充剂的二氧化硅和/或炭黑中，相对于100质量份的二烯系橡胶，以31质量份以上的比例进一步配合选自液状异戊二烯橡胶及液状丁二烯橡胶中的至少一种液状均聚物。
文档编号C08K3/04GK102977416SQ20121009202
公开日2013年3月20日 申请日期2012年3月30日 优先权日2011年9月6日
发明者兵头建彦, 松谷雄一朗 申请人:住友橡胶工业株式会社