用于高性能隔音和減震應(yīng)用的壓敏膠粘層壓板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了具有優(yōu)異膠粘和阻尼性能的壓敏膠粘組合物和層壓板。該膠粘層壓板包括丙烯酸阻尼組合物，所述丙烯酸阻尼組合物包含具有丙烯酸主鏈和大分子單體側(cè)鏈的接枝共聚物。
【專利說明】用于局性能隔首和減震應(yīng)用的壓敏股粘層壓板
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種膠粘組合物，所述膠粘組合物當(dāng)涂覆于兩個(gè)約束層和/或用于減震帶中時(shí)提供優(yōu)異的膠粘和阻尼性能。該膠粘組合物還提供優(yōu)異的可成形性和具有良好老化特征的增強(qiáng)材料。
[0002]發(fā)明背景
[0003]減震材料在工業(yè)中廣泛用于機(jī)械系統(tǒng)諸如汽車、飛行器和電器諸如洗衣機(jī)、烘干機(jī)和冰箱的隔音和減震。主要有兩種不同的方式來實(shí)現(xiàn)阻尼解決方案:自由層阻尼(FLD)和約束層阻尼(CLD)。自由層阻尼涉及在待被阻尼的表面或粘附體上直接涂覆粘彈性層。約束層阻尼涉及將阻尼材料附接于兩個(gè)硬(高彈性模量)材料諸如金屬板之間。一般來說，約束對(duì)于指定厚度的阻尼材料允許較大的阻尼效率，并且因此對(duì)于指定的應(yīng)用來說，CLD結(jié)構(gòu)體與FLD結(jié) 構(gòu)體相比往往更薄、更輕和更緊湊。許多阻尼應(yīng)用諸如在車身的底板或側(cè)板部分中也具有強(qiáng)的結(jié)構(gòu)上的考慮因素。在許多這樣的情況中，自由層阻尼不能被便利地采用。在粘彈性阻尼層中也具有良好的物理和膠粘特性以及寬的阻尼剖面(damping profile)的約束層阻尼可用于此類應(yīng)用中。
[0004]對(duì)用于汽車、家庭用品和其他應(yīng)用的允許在寬的溫度范圍內(nèi)具有良好的阻尼性能的粘彈性材料一直存在著不斷增加的需求。對(duì)于指定的材料自由層阻尼不如約束層阻尼那樣有效。對(duì)于此類阻尼器的結(jié)構(gòu)性質(zhì)也一直存在著不斷增加的需求。例如，當(dāng)粘彈性阻尼材料夾在兩個(gè)金屬層之間時(shí)，預(yù)期層壓板具有與原始金屬薄板類似的可成形性和可點(diǎn)焊性從而允許沖壓和其他的部件成形步驟。還預(yù)期層壓板具有與原始金屬類似的熱和老化穩(wěn)定性，因?yàn)榇蠖鄶?shù)應(yīng)用總是需要高溫(180-20(TC )烤漆周期。此外，層壓板應(yīng)當(dāng)在特定的感興趣應(yīng)用中具有良好的阻尼行為。例如，在汽車應(yīng)用中，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)油盤的阻尼要求主要在較高的溫度下，而對(duì)于底盤金屬薄板的阻尼要求則在大約環(huán)境溫度下。不管阻尼范圍如何，兩種應(yīng)用均要求優(yōu)異的成形和增強(qiáng)行為。
[0005]常規(guī)的約束阻尼器，盡管集中于提供它們各自系統(tǒng)的良好阻尼性能，但通常不能同時(shí)滿足粘彈性阻尼材料所要求的膠粘和物理性能從而能夠進(jìn)行寬范圍的阻尼應(yīng)用。
[0006]發(fā)明概述
[0007]在本發(fā)明的一個(gè)方面中，提供了一種阻尼層壓板，其包括第一約束層；第二約束層；和所述第一和第二約束層之間的丙烯酸減震組合物層。所述丙烯酸阻尼組合物包含接枝共聚物，所述接枝共聚物包含:(a)約75wt%至約90wt%的丙烯酸主鏈,所述丙烯酸主鏈包含在烷基中具有約4至約8個(gè)碳原子并且具有低于(TC的Tg的丙烯酸烷基酯和至少一個(gè)具有氫鍵結(jié)合官能團(tuán)的單體的聚合單元；和(b)約10wt%至約25wt%的側(cè)接所述丙烯酸主鏈的側(cè)鏈。所述側(cè)鏈包含至少一個(gè)大分子單體，所述大分子單體包含能夠進(jìn)行自由基共聚的末端反應(yīng)基團(tuán)或能夠與所述主鏈上的合適的官能團(tuán)偶聯(lián)的末端端基。所述大分子單體具有約4，000至約25，000克/摩爾的數(shù)均分子量和50°C或者以上的Tg。
[0008]在一個(gè)實(shí)施方式中，接枝共聚物的丙烯酸主鏈包括丙烯酸2-乙基己酯、乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸的聚合單元。在一個(gè)實(shí)施方式中，大分子單體的末端反應(yīng)基團(tuán)包括丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
[0009]在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種自粘減震帶，其包括背襯層；和粘附于所述背襯層的丙烯酸減震組合物層。所述丙烯酸阻尼組合物包含接枝共聚物，所述接枝共聚物包含:(a)約75wt%至約90wt%的丙烯酸主鏈,所述丙烯酸主鏈包含在烷基中具有約4至約8個(gè)碳原子并且具有低于0°C的Tg的丙烯酸烷基酯和至少一個(gè)具有氫鍵結(jié)合官能團(tuán)的單體的聚合單元；和(b)約10wt%至約25wt%的側(cè)接所述丙烯酸主鏈的側(cè)鏈。所述側(cè)鏈包含至少一個(gè)大分子單體，所述大分子單體包含能夠進(jìn)行自由基共聚的末端反應(yīng)基團(tuán)或能夠與所述主鏈上的合適的官能團(tuán)偶聯(lián)的末端端基。所述大分子單體具有約4，000至約25，(K^1克/摩爾的數(shù)均分子量和50°C或者以上的Tg。
[0010] 在一個(gè)合適的實(shí)施方式中，氫鍵結(jié)合官能團(tuán)選自羧基、酰胺、羥基、氨基、吡啶基、氧基和氨基甲酰基。在另一個(gè)合適的實(shí)施方式中，丙烯酸烷基酯選自丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸異辛酯。在又另一個(gè)實(shí)施方式中，丙烯酸烷基酯包括丙烯酸2-乙基己酯。
[0011]在一個(gè)實(shí)施方式中，丙烯酸主鏈包含丙烯酸2-乙基己酯、乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸的聚合單元。合適地，丙烯酸主鏈包含基于丙烯酸主鏈的總重量約80至約85wt %的丙烯酸2-乙基己酯；約15至約20wt%的乙烯基吡咯燒酮；和約O至約5wt%的丙烯酸。任選地，丙烯酸主鏈還包含乙烯基酯。
[0012]在一個(gè)合適的實(shí)施方式中，丙烯酸阻尼組合物還包含交聯(lián)劑。任選地，交聯(lián)劑包含量為干聚合物的至多約2wt％的乙酰丙酮鋁。
[0013]在又另一個(gè)實(shí)施方式中，丙烯酸阻尼組合物還包含至少一種添加劑，其中所述添加劑是顏料、填料、固化劑、增稠劑、潤(rùn)濕劑、增粘劑、殺生物劑、粘合促進(jìn)劑、阻燃劑、消泡劑、著色劑、uv穩(wěn)定劑、導(dǎo)電顏料或抗氧化劑。在又另一個(gè)實(shí)施方式中，至少一個(gè)添加劑是填料，所述填料是高表面積無機(jī)填料。任選地，高表面積無機(jī)填料是炭黑、二氧化硅、云母、滑石或高嶺土。
[0014]在一個(gè)實(shí)施方式中，大分子單體包含至少一個(gè)單體，所述單體具有至少一個(gè)選自羧基、羥基、氨基和環(huán)氧的官能團(tuán)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，大分子單體具有通式:
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種阻尼層壓板，包括: 第一約束層； 第二約束層；和 所述第一約束層和第二約束層之間的丙烯酸減震組合物層，所述丙烯酸阻尼組合物包含接枝共聚物，所述接枝共聚物包含: 約75wt%至約90wt%的丙烯酸主鏈,所述丙烯酸主鏈包含在烷基中具有約4至約8個(gè)碳原子并且具有低于0°C的Tg的丙烯酸烷基酯和至少一個(gè)具有氫鍵結(jié)合官能團(tuán)的單體的聚合單元；和 約IOwt %至約25?1:%的側(cè)接所述丙烯酸主鏈的側(cè)鏈,所述側(cè)鏈包含大分子單體,所述大分子單體包含能夠進(jìn)行自由基共聚的末端反應(yīng)基團(tuán)或能夠與所述主鏈上的合適的官能團(tuán)偶聯(lián)的末端端基，其中所述大分子單體具有約4，000至約25，000克/摩爾的數(shù)均分子量和50°C或者以上的Tg。
2.權(quán)利要求1所述的阻尼層壓板，其中所述氫鍵結(jié)合官能團(tuán)選自羧基、酰胺、羥基、氨基、批淀基、氧基和氣基甲酸基。
3.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的阻尼層壓板，其中所述丙烯酸烷基酯選自丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸異辛酯。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的阻尼層壓板，其中所述丙烯酸烷基酯包括丙烯酸2-乙基己酯。
5.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的阻尼層壓板，其中所述丙烯酸主鏈包含丙烯酸2-乙基己酯、乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸的聚合單元。
6.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的阻尼層壓板，其中所述丙烯酸主鏈還包含乙烯基酯。
7.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的阻尼層壓板，其中所述丙烯酸阻尼組合物還包含交聯(lián)劑。
8.權(quán)利要求7所述的阻尼層壓板，其中所述交聯(lián)劑包含量為干聚合物的至多約2wt%的乙酰丙酮鋁。
9.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的阻尼層壓板，其中所述丙烯酸阻尼組合物還包含至少一種添加劑，其中所述添加劑是顏料、填料、 固化劑、增稠劑、潤(rùn)濕劑、增粘劑、殺生物劑、粘合促進(jìn)劑、阻燃劑、消泡劑、著色劑、UV穩(wěn)定劑、導(dǎo)電顏料或抗氧化劑。
10.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的阻尼層壓板，其中所述至少一種添加劑是填料，所述填料是高表面積無機(jī)填料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的阻尼層壓板，其中所述高表面積無機(jī)填料是炭黑、二氧化硅、云母、滑石或高嶺土。
12.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的阻尼層壓板，其中所述丙烯酸主鏈包含基于丙烯酸主鏈的總重量約80至約85￥丨％的丙烯酸2-乙基己酯；約15至約20wt%的乙烯基吡咯燒酮；和約O至約5wt%的丙烯酸。
13.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的阻尼層壓板，其中所述大分子單體包含至少一個(gè)具有至少一個(gè)選自羧基、羥基、氨基和環(huán)氧的官能團(tuán)的單體。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的阻尼層壓板，其中所述大分子單體具有通式:
15.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的阻尼層壓板，其中所述大分子單體包含具有可聚合端基或官能端基的聚甲基丙烯酸甲酯單元。
16.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的阻尼層壓板，其中所述接枝共聚物包含至少兩個(gè)不同的大分子單體。
17.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的阻尼層壓板，其中所述接枝共聚物包含聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯側(cè)鏈兩者。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的阻尼層壓板，其中所述大分子單體包含丙烯酸異辛酯、丙烯酸羥乙酯和聚甲基丙烯酸甲酯的共聚物。
19.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的阻尼層壓板，其中所述組合物通過施加作為能量源的熱、紫外線、紅外線或電子束輻射來固化。
20.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的阻尼層壓板，其具有在約-10至約85°C的溫度范圍為0.05的最小復(fù)合損耗因子和500Hz的共振頻率。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的阻尼層壓板，其具有在約5至約125°C的溫度范圍為0.05的最小復(fù)合損耗因子和IOOHz的共振頻率。
22.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的阻尼層壓板，其具有在約-10至約80°C的溫度范圍為0.05的最小復(fù)合損耗因子和1000Hz的共振頻率。
23.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的阻尼層壓板，其具有在約5至約70°C的溫度范圍為0.1的最小復(fù)合損耗因子和500Hz的共振頻率。
24.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的阻尼層壓板，其具有在約10至約75°C的溫度范圍為0.1的最小復(fù)合損耗因子和IOOHz的共振頻率。
25.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的阻尼層壓板，其具有在約O至約65°C的溫度范圍為0.1的最小復(fù)合損耗因子和1000Hz的共振頻率。
26.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的阻尼層壓板，其中所述丙烯酸減震組合物包含具有至少2.5N/mm2的動(dòng)態(tài)抗剪強(qiáng)度的壓敏膠粘劑。
27.一種自粘減震帶，包括: 背襯層；和粘附于所述背襯層的丙烯酸減震組合物層，所述丙烯酸阻尼組合物包含接枝共聚物，所述接枝共聚物包含: 約75wt%至約90wt%的丙烯酸主鏈,所述丙烯酸主鏈包含在烷基中具有約4至約8個(gè)碳原子并且具有低于0°C的Tg的丙烯酸烷基酯和至少一個(gè)具有氫鍵結(jié)合官能團(tuán)的單體的聚合單元；和 約IOwt %至約25?1:%的側(cè)接所述丙烯酸主鏈的側(cè)鏈,所述側(cè)鏈包含大分子單體,所述大分子單體包含能夠進(jìn)行自由基共聚的末端反應(yīng)基團(tuán)或能夠與所述主鏈上的合適的官能團(tuán)偶聯(lián)的末端端基，其中所述大分子單體具有約4，000至約25，000克/摩爾的數(shù)均分子量和50°C或者以上的Tg。
28.權(quán)利要求27所述的減震帶，其中所述氫鍵結(jié)合官能團(tuán)選自羧基、酰胺、羥基、氨基、吡啶基、氧基和氣基甲酸基。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的減震帶，其中所述丙烯酸烷基酯選自丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸異辛酯。
30.根據(jù)權(quán)利要求27-29中任一項(xiàng)所述的減震帶，其中所述丙烯酸烷基酯包括丙烯酸2-乙基己酯。
31.根據(jù)權(quán)利要求27-30中任一項(xiàng)所述的減震帶，其所述丙烯酸主鏈包含丙烯酸2-乙基己酯、乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸的聚合單元。
32.根據(jù)權(quán)利要求27-31中任一項(xiàng)所述的減震帶，其中所述丙烯酸主鏈還包含乙烯基酯。
33.根據(jù)權(quán)利要求27-32中任一項(xiàng)所述的減震帶，其中所述丙烯酸阻尼組合物還包含交聯(lián)劑。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的減震帶，其中所述交聯(lián)劑包含量為干聚合物的至多約2界七％的乙酰丙酮鋁。
35.根據(jù)權(quán)利要求27-34中任一項(xiàng)所述的減震帶，其中所述丙烯酸阻尼組合物還包含至少一種添加劑，其中所述添加劑是顏料、填料、固化劑、增稠劑、潤(rùn)濕劑、增粘劑、殺生物劑、粘合促進(jìn)劑、阻燃劑、消泡劑、著色劑、UV穩(wěn)定劑、導(dǎo)電顏料或抗氧化劑。
36.根據(jù)權(quán)利要求27-35中任一項(xiàng)所述的減震帶，其中所述至少一種添加劑是填料，所述填料是高表面積無機(jī)填料。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的減震帶，其中所述高表面積無機(jī)填料是炭黑、二氧化硅、云母、滑石或高嶺土。
38.根據(jù)權(quán)利要求27-37中任一項(xiàng)所述的減震帶，其中所述丙烯酸主鏈包含基于丙烯酸主鏈的總重量約80至約85wt%的丙烯酸2-乙基己酯；約15至約20wt%的乙烯基吡咯燒酮；和約O至約5wt%的丙烯酸。
39.根據(jù)權(quán)利要求27-38中任一項(xiàng)所述的減震帶，其中所述大分子單體包含至少一個(gè)具有至少一個(gè)選自羧基、羥基、氨基和環(huán)氧的官能團(tuán)的單體。
40.根據(jù)權(quán)利要求27-38中任一項(xiàng)所述的減震帶，其中所述大分子單體具有通式:
41.根據(jù)權(quán)利要求27-38中任一項(xiàng)所述的減震帶，其中所述大分子單體包含具有可聚合端基或官能端基的聚甲基丙烯酸甲酯單元。
42.根據(jù)權(quán)利要求27-41中任一項(xiàng)所述的減震帶，其中所述接枝共聚物包含至少兩個(gè)不同的大分子單體。
43.根據(jù)權(quán)利要求27-42中任一項(xiàng)所述的減震帶，其中所述接枝共聚物包含聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯側(cè)鏈兩者。
44.根據(jù)權(quán)利要求27-38中任一項(xiàng)所述的減震帶，其中所述大分子單體包含丙烯酸異辛酯、丙烯酸羥乙酯和聚甲基丙烯酸甲酯的共聚物。
45.根據(jù)權(quán)利要求27-44中任一項(xiàng)所述的減震帶，其中所述組合物通過施加作為能量源的熱、紫外線、紅外線或電子束輻射來固化。
46.根據(jù)權(quán)利要求27-45中任一項(xiàng)所述的減震帶，其具有在約-5至約85°C的溫度范圍為0.05的最小復(fù)合損耗因子和500Hz的共振頻率。
47.根據(jù)權(quán)利要求27-45中任一項(xiàng)所述的減震帶，其具有在約5至約125°C的溫度范圍為0.05的最小復(fù)合損耗因子和IOOHz的共振頻率。
48.根據(jù)權(quán)利要求27-45中任一項(xiàng)所述的減震帶，其具有在約-10至約80°C的溫度范圍為0.05的最小復(fù)合損耗因子和1000Hz的共振頻率。
49.根據(jù)權(quán)利要求27-45中任一項(xiàng)所述的減震帶，其具有在約5至約70°C的溫度范圍為0.1的最小復(fù)合損耗因子和500Hz的共振頻率。
50.根據(jù)權(quán)利要求27-45中任一項(xiàng)所述的減震帶，其具有在約10至約75°C的溫度范圍為0.1的最小復(fù)合損耗因子和IOOHz的共振頻率。
51.根據(jù)權(quán)利要求27-45中任一項(xiàng)所述的減震帶，其具有在約O至約65°C的溫度范圍為0.1的最小復(fù)合損耗因子和1000Hz的共振頻率。
52.根據(jù)權(quán)利要求27-51中任一項(xiàng)所述的減震帶，其中所述丙烯酸減震組合物包含具有至少2.5N/mm2的動(dòng)態(tài)抗剪強(qiáng)度的壓敏膠粘劑。
53.根據(jù)權(quán)利要求27-52中任一項(xiàng)所述的減震帶，其具有約I密耳(0.025mm)至約4密耳(0.1Omm)的厚度。
【文檔編號(hào)】C09J7/02GK103917615SQ201180074357
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月23日
【發(fā)明者】S·帕塔克, P·瑪利亞, D·L·奧爾古因, X-V·李, N·斯里瓦斯坦 申請(qǐng)人:艾利丹尼森公司