[發明專利]有機混合物基阻尼材料、其生產方法、和用于阻尼材料的阻尼改進劑

無效

• 申請號: 01116481.6
• 申請日: 2001-03-31
• 公開（公告）號: CN1340562A
• 公開（公告）日: 2002-03-20
• 發明（設計）人: 張誠;三浦正;住田雅夫
• 申請（專利權）人: 住田雅夫
• 主分類號: C08L23/28
• 分類號: C08L23/28;C08L27/16;C08L75/04;C08K5/44
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 龐立志,鐘守期

本發明涉及一種有機混合物基阻尼材料、一種生產它的方法以及用于該有機混合物基阻尼材料的阻尼改進劑。更具體地說，它涉及包含聚合物基質以及具有壓電、介電和導電作用的有機阻尼改進劑的能夠有效吸收機械能并以熱能形式將其驅散以阻尼非所需噪音和震動的阻尼材料。

本發明提供的阻尼材料具有高阻尼效率，在長期使用過程中能控制功能下降，因此適用于不同的應用溫度區域和各種領域，包括電子器件、機器、化學、建筑/軍事工程、和運輸。

震動和噪音的阻尼已在汽車和航天結構中成為一種重要的要求。有源和無源阻尼是兩種常用于控制非所需震動和噪音的方法。無源阻尼控制意義更大，因為它降低了體系的復雜性。在這種體系中，能夠將聲音或機械震動能轉化成熱的阻尼材料具有重要的作用。

針對由，例如電子器件和車輛，尤其是當它們在公路和橋梁上行駛時產生的噪音的一種常用措施是金屬和無機材料的厚墻。這種材料的阻尼效率符合質量定律，即，增加它們的重量以更有效地降低噪音。但無機材料隔音墻的厚度或重量增加需要高成本和特殊的建筑要求。盡管多孔纖維(如，巖石棉、玻璃棉和其它多孔纖維)可用于降低聲音和震動隔絕材料的重量，但這些材料在低頻區中阻尼效率不足，且不能降低隔絕墻的尺寸或厚度。另一方面，用于降低墻重量的雙結構墻可能導致在特定頻率下的聲音傳播損失的下降，因為墻體和它們之間的空氣彈簧產生共振，造成隔音不足。

另一常用于無源阻尼的代表性材料是相對金屬和無機材料較輕且具有較高阻尼效率的粘彈性聚合物。由于聚合物的機械能驅散在其玻璃化轉變溫度附近最高效，因此在應用溫度附近具有較高阻尼峰的聚合物是優選的。但遺憾的是，大多數聚合物的玻璃化轉變遠離室溫。因此，如何將阻尼峰位置控制在所需溫度區或增強聚合物基阻尼材料的阻尼峰強度是十分重要的。盡管由乳液聚合反應得到的互穿聚合物網狀結構(IPN)的應用已被認為是一種非常有效的加寬阻尼峰的方式，它通常作為油漆而不是一種結構材料來施用，因為水難以去除。共混具有中等混溶性的二元或三元聚合物被認為是另一種加寬阻尼峰的途徑，而阻尼峰位置的定位限制在這兩種聚合物的玻璃化轉變內，因此不能提高阻尼峰強度。加入小分子量增塑劑確實能夠提高阻尼峰最大值，但遺憾的是阻尼峰位置移向較低溫度且儲存模量下降。另一方面，填充有無機顆粒或纖維的聚合物復合體能夠產生高勁度和強度，但阻尼峰最大值急劇下降。

為了解決上述問題，已開發出一種包含壓電陶瓷粉末和導電顆粒的聚合物基復合體阻尼材料。這種復合體的阻尼機理據信是由于利用這些組分之間協同作用的能量傳遞效果。機械震動能首先傳輸到壓電陶瓷粉末，然后提高壓電作用轉化成交替的電勢能。然后，該電勢能進一步通過聚合物基質中的導電顆粒轉化成焦耳熱。盡管這種復合體的阻尼機理獨特，但該阻尼材料由于無機填料顆粒和聚合物基質間的不匹配而在最高處具有約0.5的低損耗角正切(tanδ)，遺感地導致在實際應用時的阻尼效率不足。為了提高各組分間的相互作用，還提出了一種包含有機低分子量添加劑和聚合物基質的阻尼材料。例如，日本專利申請公開68190/1999公開了一種包含N，N-二環己基-2-苯并噻唑基-亞磺酰胺作為有機低分子量添加劑和氯化聚乙烯作為基質的阻尼材料。但迄今提出的這些材料的缺點在于穩定性不足，在長期使用過程中功能下降，因為自由晶體的成塊導致相分離，其中N，N-二環己基-2-苯并噻唑基-亞磺酰胺是主要組分。同時，這些嘗試不能將阻尼峰位置控制在所需的溫度區域內。

從實際考慮，最佳的聚合物基阻尼材料應該同時具有優異的阻尼作用和高勁度，而其玻璃化轉變可控制以滿足不同的實際要求。本發明的發明人還發現，為了增加阻尼材料的震動和聲音吸收的效率，需要同時增加損耗角正切(tanδ)和損耗模量(E”)。但如上所述，迄今尚未開發出任何能夠滿足上述要求的材料。

本發明的一個目的是提供一種由聚合物基質和具有壓電、介電和導電作用的有機阻尼改進劑組成的有機混合物基阻尼材料。該阻尼材料具有高度的阻尼效率和有限程度的暫時變質(temporal?deterioration)。此外，阻尼峰位置可控制在所需的溫度區域內。

本發明的另一目的是提供一種有機阻尼改進劑，它包含至少一種含堿性氮的有機壓電、介電和導電材料和一種特定的有機添加劑。該阻尼改進劑同時優異地增加阻尼效率并成功地提高阻尼性能對老化的穩定性，而且將阻尼峰位置控制在所需的溫度區域內。

本發明的另一目的是提供一種生產有機混合物基阻尼材料和阻尼改進劑的方法。該生產方法包括，各組分的選擇、混合步驟和模塑工藝以得到最終產品。