高阻尼組合物的製作方法

2023-06-15 19:12:31

專利名稱：高阻尼組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及作為將振動能量的傳遞緩和或吸收的高阻尼部件的基礎的高阻尼組合物。
背景技術：
例如在大廈或橋梁等建築物、生產機械、航空器、汽車、鉄道車輛、計算機或其外圍設備類、家庭用電氣設備類、以及汽車用輪胎等廣泛的領域中可使用高阻尼部件。通過使用上述高阻尼部件，從而將振動能量的傳遞緩和或吸收，即可以實現免震、減震、減振、防振
坐寸o上述高阻尼部件由含有天然橡膠等作為基礎聚合物的高阻尼組合物形成。為了提高増大施加振動時的磁滯回線而有效且迅速地阻尼上述振動的能量的性能，即為了提高阻尼性能，通常在上述高阻尼組合物中配合炭黑、ニ氧化矽等無機填充劑，或者松香、石油樹脂等粘合性賦予劑等(例如參照專利文獻I 3等)。但是，這些以往的高阻尼組合物無法充分提高高阻尼部件的阻尼性能。為了與現狀相比進ー步提高高阻尼部件的阻尼性能，考慮進一歩增加無機填充劑、粘合性賦予劑等的配合比例等。然而，存在以下問題:由於配合了大量無機填充劑、粘合性賦予劑的高阻尼組合物加工性降低，所以為了製造具有所希望的立體形狀的高阻尼部件而對上述高阻尼組合物進行混煉、或成型加工成上述立體形狀變得困難。
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特別是以エ廠水平批量生產高阻尼部件時，上述低加工性是使高阻尼部件的生產率大幅度降低、使生產所需要的能量増大，進而使生產成本高漲的原因，所以不優選。因此，為了不降低加工性而提高阻尼性能，專利文獻4中，研究了在具有極性側鏈的基礎聚合物中配合具有2個以上的極性基團的阻尼性賦予劑等。但是具有上述極性側鏈的聚合物等分子中具有極性基團的基礎聚合物通常玻璃化溫度Tg在室溫(3 35°C)附近，所以使用含有上述基礎聚合物的高阻尼組合物形成的高阻尼部件存在在作為最通常的使用溫度區域的上述室溫附近，尤其是剛性等特性的溫度依賴性變大的趨勢。專利文獻5中，研究了在不具有極性側鏈的基礎聚合物中配合ニ氧化矽和具有2個以上的極性基團的阻尼性賦予劑等。根據所述構成，通過並用ニ氧化矽能，夠維持良好的阻尼性能，並且通過使用不具有極性基團的聚合物作為基礎聚合物，能夠減小室溫附近的特性的溫度依賴性。但是，為了與現狀相比進ー步提高阻尼性能而增加上述阻尼性賦予劑的配合比例時，存在上述阻尼性賦予劑容易在高阻尼部件的表面起霜的問題。專利文獻6中，研究了通過使用具有特定軟化點的松香衍生物作為阻尼性賦予齊Li，能夠進一步提聞阻尼性能。但是，為了與現狀相比進ー步提高阻尼性能而增加松香衍生物的配合比例吋，產生粘合性變得過高而高阻尼組合物的加工性降低的問題。另外，專利文獻7中，研究了通過以規定的比例並用松香衍生物、咪唑和受阻酚類，從而進一步提高阻尼性能。專利文獻1:日本特開2003-2014號公報專利文獻2:日本特開2007-63425號公報專利文獻3:日本特開平7-41603號公報專利文獻4:日本特開2000-44813號公報專利文獻5:日本特開2009-138053號公報專利文獻6:日本特開2010-189604號公報專利文獻7:日本特開2011-116931號公報

發明內容
根據上述專利文獻I 7中記載的高阻尼組合物，儘管如上所述可能產生各種問題，但是通過適當調整各成分的配合比例等，能夠兼得某種程度的高阻尼性能和良好的加工性。但是，使用上述以往的高阻尼組合物而形成的高阻尼部件均容易產生施加大的變形後的彈性模量降低，所謂的馬林斯效應(Mullins』 effect)，無法充分發揮作為高阻尼部件的所期望的性能，所以有時產生各種各樣的問題。例如如果承擔建築物的免震、減震的減震用阻尼器等發生大變形而彈性模量降低，則可能無法可靠地防止地震的能量傳遞給建築物。因此，存在以下問題:在考慮了上述彈性模量的降低的基礎上，為了確保所期望的性能，作為減震用阻尼器等製品的設計變得複雜。本發明的目的在於提供可製造具有高阻尼性能且施加大變形後的彈性模量的降低小的高阻尼部件的新型高阻尼組合物。本發明涉及一種高阻尼組合物，其特徵在於，在100質量份的具有由過氧化物產生的交聯性的基礎聚合物中，配合100質量份 170質量份的二氧化矽和0.5質量份 3質量份的作為交聯劑的有機過氧化物。之前說明的以往的高阻尼組合物均是以使用硫作為交聯劑的硫硫化為中心來研
究組成等。與此相對，如果使按上述規定的比例配合了二氧化矽的高阻尼組合物利用代替上述硫硫化而使用上述規定量的有機過氧化物作為交聯劑的過氧化物交聯進行交聯，則由於交聯結構與硫硫化的情況不同，因此，從後述的實施例、比較例的結果可以明確，交聯後的高阻尼部件能夠維持高阻尼性能，並且能夠抑制施加大變形後的彈性模量的降低。因此，如果是例如減震用阻尼器等，則能夠簡化作為用於確保所期望的性能的製品的設計。作為基礎聚合物，具有由過氧化物產生的交聯性的各種基礎聚合物均可使用。但是，如果考慮到形成特別是阻尼性能的溫度依賴性小、在廣域溫度範圍可發揮穩定的阻尼性能的高阻尼部件，作為上述基礎聚合物，優選為選自由於不具有極性基團所以在室溫附近的剛性等特性的溫度依賴性小的天然橡膠、異戊二烯橡膠和丁二烯橡膠中的至少I種。由於使用上述本發明的高阻尼組合物作為形成材料而形成作為高阻尼部件的建築物的減震用阻尼器時，即便由地震的發生而導致大變形，彈性模量也不會大幅度降低，所以能夠可靠地防止上述地震的能量傳遞給建築物。另外，因此能夠簡化用於確保所期望的性能的減震用阻尼器的設計。根據本發明，能夠提供可製造具有高阻尼性能且施加大變形後的彈性模量的降低小的高阻尼部件的新型高阻尼組合物。


圖1是將作為高阻尼部件的模型的試驗體分解顯示的分解立體圖，所述試驗體是為了評價由本發明的實施例、比較例的高阻尼組合物形成的高阻尼部件的阻尼性能而製作的。圖2中的圖(a) (b)是說明用於使上述試驗體位移而求出位移量與負載的關係的試驗機的概況的圖。圖3是示出表示使用上述試驗機使試驗體位移而求出的位移量和負載的關係的磁滯回線的ー個例子的圖表。符號說明I 圓板2 鋼板3 試驗體4 中央固定夾具5 左右固定夾具6 固定臂7 連接件8 可動盤9 連接件H 磁滯回線L1 直線L2 垂線W 能量Aff能量吸收量
具體實施例方式本發明涉及一種高阻尼組合物 ，其特徵在於，在100質量份的具有由過氧化物產生的交聯性的基礎聚合物中，配合100質量份 170質量份的ニ氧化矽和0.5質量份 3質量份的作為交聯劑的有機過氧化物。(基礎聚合物)作為基礎聚合物，具有由過氧化物產生的交聯性的各種基礎聚合物均可使用，其中優選橡膠。
作為上述橡膠，例如，可舉出天然橡膠、異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、丁苯橡膠、降冰片烯橡膠、乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、丁基橡膠、滷化丁基橡膠、氯丁橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠、表氯醇橡膠、氯磺化聚乙烯、多硫化橡膠等中的I種或2種以上。特別是，如果考慮到提供降低阻尼性能的溫度依賴性且在廣域溫度範圍顯示穩定的阻尼性能的高阻尼部件，則在上述橡膠中優選選自天然橡膠、異戊二烯橡膠和丁二烯橡膠中的至少I種橡膠。橡膠可以並用2種以上，但如果考慮到簡化高阻尼組合物的組成，提高上述高阻尼組合物以及高阻尼部件的生產率，進而降低生產成本，則優選單獨使用任I種。
(二氧化矽)作為二氧化矽，可以使用根據其製法分類的溼法二氧化矽、幹法二氧化矽中的任一種。另外作為二氧化矽，如果考慮到作為填充劑發揮功能而提高高阻尼部件的阻尼性能的效果，則優選使用BET比表面積為100m2/g以上的二氧化矽、特別優選使用200m2/g以上的二氧化矽，且優選使用400m2/g以下的二氧化矽，特別優選使用250m2/g以下的二氧化矽。BET比表面積以使用例如柴田化學器械工業(株)制的迅速表面積測定裝置SA-1000等、通過使用氮氣作為吸附氣體的氣相吸附法測定的值表示。作為上述二氧化矽，例如可舉出Tosoh Silica (株)制的Nipsil (註冊商標)KQ、VN3、AQ、ER等中的I種或2種以上。相對於100質量份的基礎聚合物，二氧化矽的配合比例需為100質量份 170質量份。配合比例低於上述範圍時，得不到提高由配合二氧化矽引起的高阻尼部件的阻尼性能的效果。另一方面，超出上述範圍時，得不到由過氧化物交聯引起的減小交聯後的高阻尼部件的施加大變形後彈性模量降低的效果。另外，具有高阻尼組合物的加工性降低，特別是難以以工廠水平大量生產具有所希望的立體形狀的高阻尼部件的趨勢。並且，雖能夠以試製水平形成少數的高阻尼部件，但形成的高阻尼部件硬且難變形，特別是反覆進行大變形時可能容易被破壞。應予說明，如果考慮到進一步提高高阻尼部件的阻尼性能，則二氧化矽的配合比例在上述範圍內優選為135質量份以上。另外，如果考慮到儘量減小高阻尼部件的施加大變形後的彈性模量的降低、提高高阻尼組合物的加工性、以及防止反覆進行大變形時的高阻尼部件的破壞，則在上述範圍內優選為150質量份以下。(有機過氧化物)對於作為交聯劑的有機過氧化物，例如可舉出過氧化二苯甲醯、過氧化二異丙苯、2，5- 二甲基-2，5- 二 (叔丁基過氧化)己烷、α，α 』 -二 (叔丁基過氧化)二異丙苯、過氧化叔丁基異丙苯、二叔己基過氧化物、二叔丁基過氧化物、2，5- 二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧化)己炔-3、1，1- 二 (叔己基過氧化)環己烷、1，1- 二 (叔丁基過氧化)環己烷、4，4- 二 (叔丁基過氧化)新戊酸正丁酯、2，5- 二甲基-2，5- 二 (過氧化苯甲醯)己烷、過氧化苯甲酸叔己酯、過氧化苯甲酸叔丁酯等中的I種或2種以上。其中，優選使用例如日油(株)制的PERCUMYL (註冊商標)D〔過氧化二異丙苯〕、PERHEXA (註冊商標)25Β〔2，5-二甲基-2，5-二 (叔丁基過氧化)己烷〕等。
相對於100質量份的基礎聚合物,有機過氧化物的配合比例需為0.5質量份 3
質量份。配合比例低於上述範圍時，得不到由有機過氧化物交聯引起的減小交聯後的高阻尼部件的施加大變形後彈性模量降低的效果。另外，如果反覆進行大變形，則高阻尼部件起初隨之變形，但僅幾次變形就可能被破壞。另ー方面，超出上述範圍吋，交聯後的高阻尼部件硬，並且難變形，高阻尼部件的阻尼性能降低。另外，如果反覆進行大變形，則高阻尼部件僅幾次變形就可能被破壞。應予說明，如果考慮到儘量減小交聯後的高阻尼部件的施加大變形後彈性模量降低，以及防止反覆進行大變形時的破壞，有機過氧化物的配合比例，在上述範圍內優選為I質量份以上。另外，如果考慮到進ー步提高上述高阻尼部材的阻尼性能，以及防止反覆進行大變形時的破壞，在上述範圍內優選為2質量份以下。(其它)本發明的高阻尼組合物中，可以進ー步以適當的比例配合除ニ氧化矽以外的其它填充劑、矽烷化合物、軟化劑、粘合性賦予劑、抗老化劑等各種添加劑。作為上述其它的填充劑，例如可舉出炭黒、碳酸鈣等。其中作為炭黑，在根據其製造方法等分類的各種炭黑中，可舉出能作為填充劑發揮功能的炭黑的I種或2種以上。炭黑的配合比例沒有特別限定，相對於100質量份的基礎聚合物，優選為I質量份 5質量份。
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另外，作為碳酸鈣，在根據其製造方法等分類的合成碳酸鈣、重質碳酸鈣等中，能作為填充劑發揮功能的粉末狀碳酸鈣均可使用。另外，為了提高對基礎聚合物等的親和性、分散性等，作為碳酸鈣，可以使用實施了表面處理的碳酸鈣。作為矽烷化合物，由式(a)表示，可舉出矽烷偶聯劑、甲矽烷基化試劑等能作為ニ氧化矽的分散劑而發揮功能的各種矽烷化合物。化I
R〔式中，HR3以及R4中的至少I個表示烷氧基。其中，R1、! 2、! 3以及R4不同時
為烷氧基，其它表示烷基或芳基。〕特別優選己基ニ甲氧基娃燒、苯基ニ甲氧基娃燒、苯基ニこ氧基娃燒、_■苯基_■甲氧基娃燒等燒氧基娃燒。作為上述矽烷化合物，例如可舉出信越化學エ業(株)制的KBE-103 (苯基三こ氧
基娃燒)等。矽烷化合物的配合比例沒有特別限定，但相對於100質量份的ニ氧化矽，優選為5質量份 25質量份。作為軟化劑，可舉出苯並呋喃-茚樹脂、液狀橡膠等中的I種或2種以上。其中作為苯並呋喃-茚樹脂，可舉出主要由苯並呋喃和茚的聚合物構成、平均分子量為1000以下左右的較低分子量、可作為軟化劑發揮功能的各種苯並呋喃-茚樹脂。作為上述苯並呋喃-茚樹脂，例如可舉出日塗化學(株)制的NEATRESIN (註冊商標)苯並呋喃G-90〔平均分子量:770，軟化點:90°C，酸值:1.0K0Hmg/g以下，羥值:25K0Hmg/g，溴值9g/100g〕、G-100N〔平均分子量:730，軟化點:100。。，酸值:1.0K0Hmg/g以下，羥值:25K0Hmg/g，溴值 llg/100g〕、V-120〔平均分子量:960，軟化點:120°C，酸值:1.0KOHmg/g以下，羥值:30K0Hmg/g，溴值6g/100g〕、V-120S〔平均分子量:950，軟化點:120°C，酸值:
1.0KOHmg/g以下,輕值:30K0Hmg/g,溴值7g/100g)等中的I種或2種以上。苯並呋喃-茚樹脂的配合比例沒有特別限定，但相對於100質量份的基礎聚合物，優選為5質量份 50質量份。 另外，作為液狀橡膠，可舉出在室溫(3 35°C)下呈現液狀的各種橡膠。作為上述液狀橡膠，例如可舉出液狀聚異戊二烯橡膠、液狀丁腈橡膠(液狀NBR)、液狀丁苯橡膠(液狀SBR)等中的I種或2種以上。其中優選液狀聚異戊二烯橡膠。作為上述液狀聚異戊二烯橡膠，例如可舉出KURARAY公司制的KURAPRENE (註冊商標)LIR-50等。液狀聚異戊二烯橡膠的配合比例沒有特別限定，但相對於100質量份的基礎聚合物，優選為5質量份 80質量份。作為粘合性賦予劑，例如可舉出石油樹脂等。另外，作為石油樹脂，例如優選丸善石油化學(株)制的Maruka Rez ( >力 > '>，註冊商標)M890A〔雙環戊二烯系石油樹月旨，軟化點:105 C〕等。上述石油樹脂的配合比例沒有特別限定，但相對於100質量份的基礎聚合物，優選為3質量份 50質量份。作為抗老化劑，例如可舉出苯並咪唑系、醌系、多酚系、胺系等各種抗老化劑中的I種或2種以上。特別優選並用苯並咪唑系抗老化劑和醌系抗老化劑。其中作為苯並咪唑系抗老化劑，例如可舉出大內新興化學工業(株)制的NOCRAC(註冊商標)MB〔2-疏基苯並咪唑〕等。另外，作為醌系抗老化劑，例如可舉出丸石化學品(株)制的ANTIGEN (7 y1-y〔芳香族酮-胺縮合物〕等。兩種抗老化劑的配合比例沒有特別限定，但相對於100質量份的基礎聚合物，苯並咪唑系抗老化劑優選為0.5質量份 5質量份。另外，相對於100質量份的基礎聚合物，醌系抗老化劑優選為0.5質量份 5質量份。本發明的高阻尼組合物可以使用任意的混煉機將上述各成分混煉而製備，將上述高阻尼組合物成型加工成所希望的立體形狀，並且使基礎聚合物進行過氧化物交聯，從而能夠製造具有規定的阻尼性能的高阻尼部件。作為可使用本發明的高阻尼組合物製造的高阻尼部件，例如可舉出裝入大廈等建築物的基礎中的免震用阻尼器、裝入建築物的構造中的減震(減振)用阻尼器、吊橋或斜拉橋等線纜的減振部件、生產機械或航空器、汽車、鐵道車輛等的防振部件、計算機和其外圍設備類、或家庭用電氣設備類等的防振部件、以及汽車用輪胎的胎面等。根據本發明，通過在上述範圍內調整上述基礎聚合物、二氧化矽和有機過氧化物的種類及其組合和配合比例，能夠得到適於上述各種用途的具有優異的阻尼性能的高阻尼部件。
特別是使用本發明的高阻尼組合物形成裝入建築物的構造中的減震用阻尼器吋，由於上述減震用阻尼器振動的阻尼性能優異，並且施加大變形後的彈性模量的降低小，所以能夠簡化作為用於確保所期望的性能的製品的設計，並且能夠減少裝入一個建築物中的減震用阻尼器的數量。實施例〈實施例1〉在100質量份的作為基礎聚合物的天然橡膠〔SMR (Standard MalaysianRubber)-CV60〕中，配合 135 質量份ニ氧化娃〔Tosoh Silica (株)制的 Nipsil KQ〕和 0.5質量份作為有機過氧化物的過氧化ニ異丙苯〔日油(株)制的PERCUMYL (註冊商標)D〕、以及下述表I所示的各成分，使用密閉式混煉機進行混煉製備高阻尼組合物。表I表I
權利要求
1.一種高阻尼組合物，其特徵在於，在100質量份的具有由過氧化物產生的交聯性的基礎聚合物中，配合100質量份 170質量份的二氧化矽和0.5質量份 3質量份的作為交聯劑的有機過氧化物。
2.根據權利要求1所述的高阻尼組合物，其中，所述基礎聚合物為選自天然橡膠、異戊二烯橡膠和丁二烯橡膠中的至少I種。
3.根據權利要求1或2所述的高 阻尼組合物，其作為建築物的減振用阻尼器的形成材料使用。
全文摘要
本發明提供一種新型高阻尼組合物，其可製造具有高阻尼性能且施加大變形後的彈性模量的降低小的高阻尼部件。上述高阻尼組合物是在100質量份的具有由過氧化物產生的交聯性的基礎聚合物中，配合100質量份～170質量份的二氧化矽和0.5質量份～3質量份的作為交聯劑的有機過氧化物而成。
文檔編號C08K13/02GK103087358SQ20121026869
公開日2013年5月8日 申請日期2012年7月30日 優先權日2011年11月1日
發明者富田嶽宏 申請人:住友橡膠工業株式會社