專利名稱：振動阻尼硅氧烷組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有優(yōu)良的振動阻尼和貯存穩(wěn)定性的振動阻尼硅氧烷組合物。
使用含有硅油和填料的硅氧烷組合物作為振動阻尼材料是公知的，這是因為硅油具有低的粘度對溫度依賴性和高可壓縮性。這些材料已用作讀取光學(xué)信號的裝置如光盤和激光盤元件、讀取磁信號的裝置如磁盤和磁-光盤的裝置中和精密測試裝置中的振動阻尼元件。
為了改善振動阻尼和減少這些硅氧烷組合物的量，US5661203(1997，8，26)和US5840220(1998，11，24)教導(dǎo)使用其中將有機(jī)熱塑性樹脂的中空顆粒加入硅油的組合物。然而，包括該有機(jī)熱塑性樹脂中空顆粒的硅氧烷組合物具有如下缺點(diǎn)隨著時間推移，硅油和中空顆粒發(fā)生相分離，并且中空顆粒在組合物表面附聚。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供在長時間內(nèi)提供優(yōu)良的貯存穩(wěn)定性的振動阻尼硅氧烷組合物。
從下面的描述中本發(fā)明的這些和其它特征變得顯而易見。
本發(fā)明涉及一種振動阻尼硅氧烷組合物，包括(A)100重量份硅油，(B)0.1-50重量份具有承載在有機(jī)樹脂中空顆粒的表面上的無機(jī)材料粉末的有機(jī)樹脂中空顆粒，和(C)1-300重量份無機(jī)材料粉末。
硅油組分(A)起作分散組分(B)和(C)的細(xì)固體顆粒的作用。(A)應(yīng)是在室溫下為液體的有機(jī)聚硅氧烷。在這些有機(jī)聚硅氧烷中可鍵合至硅原子的基團(tuán)包括烷基如甲基、乙基和丙基；鏈烯基如乙烯基、烯丙基和丁烯基；芳基如苯基和甲苯基；和鹵代烷基如3，3，3-三氟丙基。一些基團(tuán)可包括羥基或烷氧基如甲氧基和乙氧基。烷基、特別是甲基是最優(yōu)選的，這是因為這些組合物具有可以忽略的粘度對溫度的依賴性低和良好的貯存穩(wěn)定性。
有機(jī)聚硅氧烷分子結(jié)構(gòu)可以是線性、具有一些支化的線性、支化的、或環(huán)狀的。優(yōu)選線性結(jié)構(gòu)。組分(A)在25℃的動態(tài)粘度應(yīng)是100-1,000,000mm2/s，優(yōu)選500-500,000mm2/s。這是因為當(dāng)粘度低于100mm2/s時，組分(B)和(C)不會仍處于均勻分散狀態(tài)；而高于1,000,000mm2/s，加工能力變差，且難以將組分(B)和(C)均勻分散在組分(A)中。一些適宜用作組分(A)的硅油是三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷、二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷、硅烷醇封端的二甲基聚硅氧烷和三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷/甲基苯基硅氧烷共聚物。
為改進(jìn)組分(A)的長時間貯存穩(wěn)定性和可靠性，其應(yīng)包括不超過1000ppm具有低于約20個硅原子的有機(jī)聚氧烷低聚物。具有減少的低聚物含量的硅油可衍生自在普通平衡聚合后進(jìn)行汽提的硅油。在汽提前，低聚物含量通常為10,000-40,000，但可通過將該油進(jìn)行處理以進(jìn)一步降低低聚物含量來把其量降低。除去低聚物的方法的一些例子包括在270-350℃和0.1-15mmHg的條件使用薄薄膜蒸發(fā)器操作；用包括醇如甲醇、乙醇、丙醇或丁醇，和酮如丙酮和甲乙酮的有機(jī)溶劑萃取；和再沉淀。
組分(B)有機(jī)樹脂中空顆粒由具有在其表面承載有無機(jī)材料粉末的有機(jī)樹脂中空顆粒組成。盡管對含載體的顆粒壁的有機(jī)樹脂的特定類型沒有特別限制，但優(yōu)選熱塑性樹脂。一些適宜樹脂的例子包括乙烯樹脂如苯乙烯樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、氯乙烯樹脂、偏二氯乙烯樹脂、甲基丙烯酸甲酯樹脂、丙烯腈樹脂、丁二烯樹脂、氯丁二烯樹脂、偏二氯乙烯/丙烯腈共聚物樹脂、氯乙烯/丙烯腈共聚物樹脂、乙酸乙烯酯/丁二烯共聚物樹脂、苯乙烯/丁二烯共聚物樹脂；烯烴樹脂如聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、乙烯/丙烯共聚物樹脂、乙烯/丙烯/苯乙烯共聚物樹脂；聚酰胺樹脂如6-尼龍和6，6-尼龍；和聚酯樹脂如聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯。載在有機(jī)樹脂表面上的無機(jī)材料粉末也不重要。一些合適粉末包括碳酸鈣、滑石、二氧化鈦和二氧化硅。載在有機(jī)樹脂中空顆粒上的無機(jī)材料粉末量應(yīng)為組分(B)的至少70wt％。
組分(B)的中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部相并不重要，它包括用于使組分(B)或其殘余物膨脹的發(fā)泡劑、空氣、氮?dú)狻⒑?、氬氣或氖氣。組分(B)的形態(tài)包括類似球形、圓片或葫蘆的形狀。最優(yōu)選球形。顆粒尺寸應(yīng)為5-500μm，特別是10-300μm。組分(B)的比例可為每100重量份組分(A)0.1-50重量份，優(yōu)選0.5-30重量份。這是因為當(dāng)組分(B)的比例低于0.1重量份時組合物的振動阻力性能降低，而使用超過50重量份的比例加工更困難。
無機(jī)材料粉末組分(C)與組分(B)并用起到進(jìn)一步改進(jìn)硅氧烷組合物的貯存穩(wěn)定性和振動阻力的作用。無機(jī)材料粉末的一些例子包括細(xì)粉狀二氧化硅、細(xì)粉狀玻璃、粘土、膨潤土、硅藻土、粉末狀石英、碳酸鈣粉末、滑石、二氧化鈦粉末、氧化錫粉末、氧化鋁粉末、氧化鐵粉末和金屬粉末。無機(jī)材料粉末可用脂肪酸或脂肪酸衍生物如癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、蠟酸、二十二烷酸、桐酸和花生烯酸處理。脂肪酸衍生物包括這些脂肪酸的堿金屬鹽、堿土金屬鹽和金屬鹽。
碳酸鈣粉末可包括重質(zhì)碳酸鈣粉末和輕質(zhì)碳酸鈣粉末。重質(zhì)碳酸鈣粉末(又稱為粉末碳酸鈣)通過對白色石灰石機(jī)械粉碎和分級生產(chǎn)。重質(zhì)碳酸鈣粉末可以商品名如WHITON P-305購自Toyo FineChemicals和NANOX 30購自Maruo Calcium。其表面用脂肪酸或脂肪酸衍生物處理的重質(zhì)碳酸鈣粉末具有在組分(A)中的突出的分散穩(wěn)定性。輕質(zhì)碳酸鈣粉末(又稱為沉淀碳酸鈣)可通過將細(xì)石灰石與CO2反應(yīng)制備的輕質(zhì)碳酸鈣漿料脫水和干燥生產(chǎn)。其表面用脂肪酸或脂肪酸衍生物處理的輕質(zhì)碳酸鈣粉末具有在組分(A)中的突出的分散穩(wěn)定性。輕質(zhì)碳酸鈣粉末可以商品名如HAKUENKA CC購自ShiraishiCalcium和CALFINE 200購自Maruo Calcium。
組分(C)應(yīng)具有平均顆粒尺寸0.01-300μm，優(yōu)選0.01-100μm。其形態(tài)可為球形、平面或無定形。組分(C)應(yīng)包括每100重量份組分(A)1-300重量份，優(yōu)選5-100重量份。當(dāng)組分(C)的比例低于1重量份時組合物的振動阻力性能降低，而當(dāng)比例超過約300重量份時加工變得更困難。
組分(B)應(yīng)具有比組分(C)更大的平均顆粒尺寸。因此，組分(B)的平均顆粒尺寸比組分(C)的平均顆粒尺寸大至少10μm，優(yōu)選大至少15μm是優(yōu)選的。組分(B)和(C)的合適組分的一些例子包括平均顆粒尺寸20μm的組分(B)與平均顆粒尺寸1μm的組分(C)的組合；或平均顆粒尺寸100μm的組分(B)與平均顆粒尺寸4μm的組分(C)的組合。
除了組分(A)至(C)外，該硅氧烷組合物可包括組分(D)脂肪酸或脂肪酸衍生物。組分(D)起到改進(jìn)組合物分散性和貯存穩(wěn)定性的作用。組分(D)的一些例子為脂肪酸如癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、蠟酸、二十二烷酸、桐酸和花生烯酸，以及這些脂肪酸的堿金屬鹽、堿土金屬鹽和金屬鹽。C6-13脂肪酸和其衍生物是優(yōu)選的?？砂ǖ慕M分(C)的量為每100重量份組分(A)0.1至20重量份，優(yōu)選0.1至10重量份。該硅氧烷組合物可包括各種其它非必要的組分，包括抗氧劑、腐蝕抑制劑、阻燃劑、顏料和染料。
本發(fā)明硅氧烷組合物優(yōu)選通過將組分(A)至(C)或組分(A)至(D)均化制備?？墒褂玫幕旌涎b置包括配混裝置如球磨機(jī)、振動磨、捏合混合器、螺桿擠出機(jī)、槳葉混合器、螺條混合機(jī)、班伯里混合器、Ross混合器、Henschel混合器、流動噴射混合器、Hobart混合器和輥混合器?？蓪⒃摬牧显谄浠旌掀陂g加熱至溫度30-200℃。
本發(fā)明的硅氧烷組合物具有優(yōu)良的振動阻力、重量輕(盡管其填料含量)和長時間的貯存穩(wěn)定性。當(dāng)在光盤播放器、光盤轉(zhuǎn)換器、小磁盤播放器、汽車導(dǎo)航裝置和其它暴露于溫度明顯變化下的電和電子裝置中用作緩沖元件時，可將它們密封于彈性包裝物如橡膠袋子或橡膠管中。
實施例下面的實施例更詳細(xì)說明本發(fā)明。在實施例中的動態(tài)粘度在25℃下測量。硅氧烷組合物的振動阻力通過在25℃和70℃下測量其損耗正切(tanδ)測定。其tanδ測量值通過用由Rheometric Scientific制造的DYNAMIC ANALYZER Model RDA 700的平板方法測得。這些測量條件包括使用25mm平板直徑、10Hz頻率、20％應(yīng)變和厚度1mm的樣品。
實施例1在混合器中，加入(i)100g在其兩個末端都用三甲基甲硅烷氧基封端的、具有動態(tài)粘度10,000mm2/s的二甲基聚硅氧烷；(ii)9g具有載在其表面上的碳酸鈣粉末的聚丙烯腈樹脂中空微球(具體由購自Matsumot Yushi的具有顆粒尺寸100μm的MICROSPHERE MFI-100CA組成，并含有約90wt％的碳酸鈣粉末)；(iii)18g具有平均顆粒尺寸20μm的重質(zhì)碳酸鈣粉末；和(iv)64g其表面用硬脂酸處理的、具有BET比表面積18m2/g和平均顆粒尺寸0.12μm(由BET比表面積計算)的輕質(zhì)碳酸鈣粉末。將該物質(zhì)在150rpm下捏合1小時，同時每30分鐘將其從混合器壁刮下，由此生產(chǎn)本發(fā)明的硅氧烷組合物。測量該硅氧烷組合物的振動阻力性能，結(jié)果在表1中給出。將該硅氧烷組合物在玻璃小瓶中貯存一周，然后目測觀察組合物的表面和底部分的外觀。在表面與底部部分之間基本上未觀察到差別，證明它具有良好的貯存穩(wěn)定性。過去一周后，組合物的振動阻力性能未改變。
實施例2在混合器中，加入(i)100g在其兩個末端都用三甲基甲硅烷氧基封端的、具有動態(tài)粘度10,000mm2/s的二甲基聚硅氧烷；(ii)5g具有載在其表面上的碳酸鈣粉末的聚丙烯腈樹脂中空微球(具體由購自Matsumot Yushi的具有顆粒尺寸100μm的MICROSPHERE MFI-100CA組成，并含有約90wt％的碳酸鈣粉末)；(iii)91g其表面用硬脂酸處理的、具有BET比表面積18m2/g和平均顆粒尺寸0.12μm(由BET比表面積計算)的輕質(zhì)碳酸鈣粉末。將該物質(zhì)在150rpm下捏合1小時，同時每30分鐘將其從混合器壁刮下，由此生產(chǎn)本發(fā)明的硅氧烷組合物。測量該硅氧烷組合物的振動阻力性能，結(jié)果在表1中給出。將該硅氧烷組合物在玻璃小瓶中貯存一周，然后目測觀察組合物的表面和底部分的外觀。在表面與底部部分之間基本上未觀察到差別，證明它具有良好的貯存穩(wěn)定性。
實施例3在混合器中，加入(i)100g在其兩個末端都用三甲基甲硅烷氧基封端的、具有動態(tài)粘度10,000mm2/s的二甲基聚硅氧烷；(ii)14g具有載在其表面上的碳酸鈣粉末的聚丙烯腈樹脂中空微球(具體由購自Matsumot Yushi的具有顆粒尺寸100μm的MICROSPHERE MFI-100CA組成，并含有約90wt％的碳酸鈣粉末)；(iii)28g具有平均顆粒尺寸20μm的重質(zhì)碳酸鈣粉末；(iv)21g其表面用硬脂酸處理的、具有BET比表面積18m2/g和平均顆粒尺寸0.12μm(由BET比表面積計算)的輕質(zhì)碳酸鈣粉末；和(v)2g硬脂酸鋅。將該物質(zhì)在150rpm下捏合1小時，同時每30分鐘將其從混合器壁刮下，由此生產(chǎn)本發(fā)明的硅氧烷組合物。測量該硅氧烷組合物的振動阻力性能，結(jié)果在表1中給出。將該硅氧烷組合物在玻璃小瓶中貯存一周，然后目測觀察組合物的表面和底部分的外觀。在表面與底部部分之間基本上未觀察到差別，證明它具有良好的貯存穩(wěn)定性。
實施例4在混合器中，加入(i)100g在其兩個末端都用三甲基甲硅烷氧基封端的、具有動態(tài)粘度7,000mm2/s的二甲基聚硅氧烷；(ii)40g具有載在其表面上的碳酸鈣粉末的聚丙烯腈樹脂中空微球(具體由購自Matsumot Yushi的具有顆粒尺寸20μm的MICROSPHERE MFI-80 GAT組成，并含有約90wt％的滑石粉末)；(iii)20g具有平均顆粒尺寸2μm的滑石，(iv)21g其表面用硬脂酸處理的、具有BET比表面積18m2/g和平均顆粒尺寸0.12μm(由BET比表面積計算)的輕質(zhì)碳酸鈣粉末；和(v)5g硬脂酸鋅。將該物質(zhì)在150rpm下捏合1小時，同時每30分鐘將其從混合器壁刮下，由此生產(chǎn)本發(fā)明的硅氧烷組合物。測量該硅氧烷組合物的振動阻力性能，結(jié)果在表1中給出。將該硅氧烷組合物在玻璃小瓶中貯存一周，然后目測觀察組合物的表面和底部分的外觀。在表面與底部部分之間基本上未觀察到差別，證明它具有良好的貯存穩(wěn)定性。
實施例5在混合器中，加入(i)100g在其兩個末端都用三甲基甲硅烷氧基封端的、具有動態(tài)粘度10,000mm2/s并含有低于約400ppm的低于20個硅原子的低聚物(通過氣相色譜法測定)的二甲基聚硅氧烷；(ii)9g具有載在其表面上的碳酸鈣粉末的聚丙烯腈樹脂中空微球(具體由購自Matsumot Yushi的具有顆粒尺寸100μm的MICROSPHEREMFI-100 CA組成，并含有約90wt％的碳酸鈣粉末)；(iii)18g具有平均顆粒尺寸20μm的重質(zhì)碳酸鈣粉末；(iv)64g其表面用硬脂酸處理的、具有BET比表面積18m2/g和平均顆粒尺寸0.12μm(由BET比表面積計算)的輕質(zhì)碳酸鈣粉末。將該物質(zhì)在150rpm下捏合1小時，同時每30分鐘將其從混合器壁刮下，由此生產(chǎn)本發(fā)明的硅氧烷組合物。測量該硅氧烷組合物的振動阻力性能，結(jié)果在表1中給出。將該硅氧烷組合物在玻璃小瓶中貯存一周，然后目測觀察組合物的表面和底部分的外觀。在表面與底部部分之間基本上未觀察到差別，證明它具有良好的貯存穩(wěn)定性。
比較例1按照實施例2制備硅氧烷組合物，但省去輕質(zhì)碳酸鈣粉末。測量該硅氧烷組合物的振動阻力性能，結(jié)果在表1中給出。將其在玻璃小瓶中貯存一周，然后目測觀察組合物的表面和底部分的外觀。測得聚丙烯腈微球在其表面附聚，導(dǎo)致表面與底部分之間的明顯差別。此比較顯示用有機(jī)樹脂中空顆粒作為唯一顆粒制備的硅氧烷組合物具有不良貯存穩(wěn)定性。
比較例2按照實施例2制備硅氧烷組合物，但用5g直徑16-32μm的在其表面上未承載其它粉末的偏二氯乙烯/丙烯腈中空微球代替在其表面上承載碳酸鈣粉末的聚丙烯腈樹脂中空微球。將該硅氧烷樹脂組合物在玻璃小瓶中貯存一周，然后目測觀察組合物的表面和底部分的外觀。發(fā)現(xiàn)偏二氯乙烯/丙烯腈中空微球在表面附聚，導(dǎo)致表面與底部分之間的明顯差別。該組合物顯示用其表面無無機(jī)材料粉末的中空顆粒制備的組合物具有不良貯存穩(wěn)定性。
表1
因此，可以看出本發(fā)明含組分(A)至(C)的振動阻力硅氧烷組合物，特別是用在中空顆粒表面上承載有無機(jī)材料粉末的有機(jī)樹脂中空顆粒的組分(B)作為填料的那些組合物能夠賦予優(yōu)良的振動阻力，并具有長時間貯存穩(wěn)定性。
可在不離開本發(fā)明基本特性下對這里描述的化合物、組合物和方法進(jìn)行限定。這里具體說明的本發(fā)明實施方案僅是示例性的，而不用于對所附權(quán)利要求定義的范圍進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1.一種振動阻尼硅氧烷組合物，包括(A)100重量份硅油，(B)0.1-50重量份具有承載在中空顆粒的表面上的無機(jī)材料粉末的有機(jī)樹脂中空顆粒，和(C)1-300重量份無機(jī)材料粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的振動阻尼硅氧烷組合物，其中將組分(C)用脂肪酸或脂肪酸衍生物處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的振動阻尼硅氧烷組合物，其中組分(B)的平均顆粒尺寸比組分(C)的平均顆粒尺寸至少大10μm。
4.一種振動阻尼硅氧烷組合物，包括(A)100重量份硅油，(B)0.1-50重量份具有承載在中空顆粒的表面上的無機(jī)材料粉末的有機(jī)樹脂中空顆粒(C)1-300重量份無機(jī)材料粉末，和(D)0.1-20重量份脂肪酸或脂肪酸衍生物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的振動阻尼硅氧烷組合物，其中將組分(C)用脂肪酸或脂肪酸衍生物預(yù)處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的振動阻尼硅氧烷組合物，其中組分(B)的平均顆粒尺寸比組分(C)的平均顆粒尺寸至少大10μm。
全文摘要
一種具有優(yōu)良的長時間貯存穩(wěn)定性和振動阻尼的振動阻尼硅氧烷組合物,含有作為組分的(A)硅油、(B)具有承載在其表面上的無機(jī)材料粉末的有機(jī)樹脂中空顆粒,和(C)固體無機(jī)材料粉末。
文檔編號C08K5/09GK1340569SQ01124478
公開日2002年3月20日 申請日期2001年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月31日
發(fā)明者林正之, 小林秀樹 申請人:陶氏康寧東麗硅氧烷株式會社