CN101283035A

CN101283035A - 减振材料，该减振材料的形成方法和该减振材料的使用方法

Info

Publication number: CN101283035A
Application number: CNA2006800368036A
Authority: CN
Inventors: A·卡萨
Original assignee: Zephyros Inc
Current assignee: Zephyros Inc
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2008-10-08

Abstract

本发明公开了一种减振材料(10)，以及形成和/或使用该减振材料(10)的方法。该减振材料(10)可以用于各种用途，然而已经发现其尤其适合用于航空和航天应用。

Description

减振材料，该减振材料的形成方法和该减振材料的使用方法

优先权要求

本申请要求2005年10月31日提交的美国临时申请No.60/731,714和2006年10月24日提交的美国申请系列No.11/552,339的优先权，它们被引入本本发明作为参考。

技术领域

本发明涉及一种减振材料，形成该减振材料和/或使用该减振材料用于制品，例如飞机的方法。

背景技术

人们一般期望用于制品的特定部位，例如飞机、建筑物或机动车辆等内部的旅客舱或房间，特别使人感到舒服。因此，常常希望这些部位具有某些特性。例如，希望这些部位具有相对低的噪音。另外，还希望保持这些位置的温度在合乎需要的范围内。

为了实现这样的舒适性，工业上已经开发出有助于保持这些特性的材料(例如隔音材料或绝热材料等等)。为了继续这样的创新和开发，本发明提供了一种减振材料，它可以阻隔噪音，可以绝热或两者都可以，并且具有一种或多种其它合乎需要的特性。本发明还提供了形成和/使用该减振材料的方法。

发明概述

减振材料层由一种组合物形成，该组合物包含一种或多种下列物质：1)增塑剂(例如，为组合物的约5～约15wt％；2)共聚物(例如，约占组合物5～25wt％的乙烯共聚物；3)热塑性橡胶(例如，为组合物的约5～25wt％)；预硫化橡胶(例如，为组合物的约5～25wt％)；阻燃剂(例如，为组合物的约15～约75wt％)；和/或有效量的纳米颗粒(例如，至多为组合物的约10wt％)。该共聚物可以包括丙烯酸乙烯酯、丙烯酸丁酯或两者都有。该热塑性橡胶可以包括用聚苯乙烯嵌段嵌段的乙烯基聚异戊二烯。该预硫化橡胶可以包括丁基橡胶；该阻然剂可以包括磷酸盐、硼酸盐或它们的混合物。另外，该增塑剂可以包括链烷烃。在一个实施方案中，该减振材料层附着(例如，粘合剂粘合)在一个纤维层上。

该减振材料，尤其是该减振材料层可以使用各种技术来形成，例如挤出。在使用该减振材料时，可以将其固定在汽车或建筑物等的内部。在一个优选的实施方案中，该减振材料被固定在飞机结构内部。

附图说明

在阅读下列详细说明、权利要求和附图的基础上，本发明的特征和发明点将变得更加直观，下面是附图的简单说明：

图1是应用于飞机的本发明示范性的减振材料的透视图。

图2是根据本发明一个方面的示范性的减振材料的剖视图。

图3是根据本发明一个方面的另一个示范性的减振材料的剖视图。

发明详述

本发明提供了一种减振材料以及该减振材料的形成和使用方法。该减振材料一般除了包含其它可能成分外，还包括下列物质的一种或任何组合：增塑剂；一种或多种乙烯、丙烯酸酯或乙酸酯共聚物；热塑性橡胶；预硫化橡胶和阻燃剂。本发明的减振材料可以不受限制地被用于降低噪音、减轻振动、绝热、它们的组合或其它运用。

当被包含时，增塑剂通常占减振材料至少约1wt％，更典型地是至少约3wt％，并且甚至更典型地是至少约5wt％，且一般低于约50wt％，更典型地是低于约25wt％，并且甚至更典型地是低于约15wt％。然而，预期更高或更低的量也可以包含在本发明的范围内，除非另有特别说明。

通常期望的是许多不同的增塑剂可以用于该减振材料，并且该增塑剂可以是多种增塑剂的混合物。优选的增塑剂是链烷类。链烷类增塑剂的例子包括那些以商品名CITGO(例如CITGO 320)和/或TUFFLO销售的那些，可从Citgo石油公司，休斯敦，TX和/或Chemcentral公司，芝加哥，伊利诺州买到。其它可能合适的增塑剂包括，但不限于，邻苯二甲酸酯、己二酸酯或它们的组合等等。

当被包含时，一种或多种乙烯、丙烯酸酯或乙酸酯共聚物或它们的结合物通常占减振材料至少约1wt％，更典型地是至少约3wt％，并且甚至更典型地是至少约5wt％，且一般低于约60wt％，更典型地是低于约35wt％，并且甚至更典型地是低于约25wt％。这是期望的，然而那些更高或更低的量也可以包含在本发明的范围内，除非另有特别说明。

通常期望的是许多不同的乙烯、丙烯酸酯或乙酸酯共聚物可以用于该减振材料，并且该乙烯、丙烯酸酯或乙酸酯共聚物可以是多种不同共聚物的混合物。优选的乙烯共聚物包括，但不限于，乙酸酯如乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)，丙烯酸酯如甲基丙烯酸乙烯酯(EMA)，EVA与丙烯酸丁酯的混合物或共聚物，乙烯丙烯酸丁酯，或它们的组合等。乙烯和/或丙烯酸酯共聚物的一个例子是以商品名Lotryl 35BA40销售，可从Arkema公司买到的乙烯丙烯酸丁酯，它可以相对于另一个示范性的乙烯和/或乙酸酯共聚物，例如以商品名ELVAX 460销售，可从杜邦买到的EVA，以约3∶1～1∶3(例如约1∶1)的比例在减振材料中使用。

当被包含时，热塑性橡胶通常占减振材料至少约1wt％，更典型地是至少约3wt％，并且甚至更典型地是至少约5wt％，且一般低于约60wt％，更典型地是低于约35wt％，并且甚至更典型地是低于约25wt％。然而，预期更高或更低的量也可以包含在本发明的范围内，除非另有特别说明。

通常期望的是许多不同的热塑性橡胶或弹性体可以用于该减振材料并且该热塑性橡胶可以是多种热塑性橡胶的混合物。优选的热塑性橡胶包括，但不限于，丁腈橡胶、苯乙烯橡胶或它们的组合等。一种优选的热塑性橡胶是苯乙烯嵌段共聚物(例如SBS)(例如用聚苯乙烯嵌段嵌段的乙烯基聚异戊二烯)。优选的热塑性橡胶的一个例子是那些包含与一种或多种下列嵌段连接的苯乙烯嵌段的嵌段共聚物：乙烯基-聚异戊二烯、聚异戊二烯、氢化乙烯基-聚异戊二烯和/或以商品名HYBRAR销售，可从Kuraray买到的氢化聚异戊二烯。

当被包含时，该预硫化橡胶通常占减振材料至少约1wt％，更典型地是至少约3wt％，并且甚至更典型地是至少约5wt％，且一般低于约60wt％，更典型地是低于约35wt％，并且甚至更典型地是低于约25wt％。这是期望的，然而那些更高或更低的量也可以包含在本发明的范围内，除非另有特别说明。

通常期望的是许多不同的预硫化橡胶或弹性体可以用于减振材料，而且该预硫化橡胶可以是多种预硫化橡胶的混合物。优选的预硫化橡胶包括，但不限于，丁腈橡胶、苯乙烯橡胶、丁基橡胶或它们的组合等。优选的丁基橡胶的一个例子是以商品名KALAR 5280销售，可从Royal Elastomer买到的丁基橡胶。

当被包含时，阻燃剂通常占减振材料至少约3wt％，更典型地是至少约25wt％，并且甚至更典型地是至少约35wt％，且一般低于约90wt％，更典型地是低于约75wt％，并且甚至更典型地是低于约50wt％。这是期望的，然而那些更高或更低的量也可以包含在本发明的范围内，除非另有特别说明。

通常期望的是许多不同的阻燃剂可以用于该减振材料并且该阻燃剂可以是多种阻燃剂的混合物。优选的阻燃剂包括，但不限于，卤代(例如氯化或溴化的)聚合物、磷酸铵、硼酸锌或它们的组合等。磷酸铵((例如NH₄PO₃)_n，N≥1 00)的一个例子是以商品名JLS-PNP1 C销售，可从杭州JLS阻燃剂化学品有限公司买到的磷酸铵，它可以相对于一个示范性的以商品名FIREBRAKE ZB销售，可从Luzenac买到的硼酸锌(例如2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O)，以约30∶1～约1∶1的比例(例如约8∶1)在减振材料中使用。虽然可以使用卤代阻燃剂，但在优选实施方案中，该减振材料基本上或完全没有卤代阻燃剂和/或没有包括氯或溴原子的阻燃剂。

虽然不是必须的，但该减振材料还可以包含少量的填料。纳米填料或纳米粒子(例如纳米粘土)通常是优选的。另外，减振材料中还可以包含少量(例如约0.01wt％～约5wt％)的硬脂酸和/或硬脂酸锌。

另外期望的是还可以将发泡剂、固化剂或两者都添加到减振材料中，或该减振材料可以基本上没有任何发泡剂或固化剂。当使用时，该发泡剂一般用于发泡或形成减振材料泡沫体，而固化剂一般用于热固化该材料。

实施例1

通过在一个合适的混合器中掺合下列表1的组分来制备配制料。

表1

链烷类增塑剂 11重量份

乙烯共聚物 12重量份

苯乙烯嵌段共聚物 17重量份

预固化丁基橡胶 15重量份

阻燃剂 45重量份

提供上述配制料作为一个例子。因为它仅仅是示范性的，设想的是各种组分的重量百分比可在±50％或更多或±30％或±10％的范围内变化。例如，50±10％的值是45～55的范围。另外，可对配制料的组分进行添加或删除。

减振材料的形成一般包括混和这些组分成优选基本上均匀的材料以及将该材料形成所需的形状例如层状或其它形状。通常，这些组分可以在一个装置例如挤出机(例如单或双螺杆挤出机)或一个标准混合器例如肖氏混合器中混和，而且可以被干混和、熔融混和或其它混和，可以通过模塑成形机、挤出模头或模切等来成形。

在一个优选的实施方案中，该减振材料或其组分被送到一个挤出机来挤出该减振材料。在挤出后，将该材料被送到一个压延轧机上，将该挤出材料形成所需厚度的层，该层的厚度可根据相关情况例如费用和应用进行变化。

该减振材料通常通过将该材料和一种或多种基材结合来使用。已经发现，虽然该材料可以同时用于连接其它制品，例如运输车辆(例如机动车辆)，但该减振材料尤其可用于航空和航天应用(例如施加在飞机内部的基材上或设置于飞机内部)。该减振材料可以用于连接限制层，例如一般由布料、编织物、粗纱等制造的纤维(例如玻璃、聚合物、碳、天然或其他的纤维)层或另一种层例如聚合物层或金属箔层等。还期望的是该减振层可以在运输车辆例如飞机或汽车的嵌板(例如金属车身或其它嵌板)之间使用。

通常，该减振材料可以用于飞机的各种位置，例如机翼、座舱、飞机旅客舱内部嵌板，或它们的组合等。在优选的实施方案中，该减振材料位于飞机的外部机身和旅客舱内部嵌板之间。这样的实施方案如图1说明。如图所示，该减振材料10通常随飞机外机身12而延伸。

当使用时，尤其对于飞机，该减振材料可以是与一层或多层(优选多层)不同材料层压的层，虽然这不是必须的。这些不同的材料可以是纤维状材料、粘合剂或它们的组合等等。在一个优选的实施方案中，该减振材料被夹在两层或更多层不同材料之间。在期望该减振材料可以用于形形色色的飞机时，该材料尤其适合被设计成能在大于2000、3000或3300ft高度和10℃、-10℃、-40℃或甚至-60℃温度下的空气中飞行的飞机(例如多(15、35、40或更多)旅客飞机，喷气飞机或两者都可以)提供隔音、绝热或两者都行。

实施例2

将表1的配制料用来形成图2中的结构22(例如减振层压材料)的减振层20，该结构22包括第一覆盖层或纤维层24(例如高熔点芳香族聚酰胺覆盖层)、与第一掩盖纤维层24相粘合的第一粘合剂层26(例如可从3M以牌号9375获得)和减振层20。

实施例3

在图3中实施例2的结构30尝试进一步包括与减振层20相粘合的第二粘合剂层32(例如可从3M以牌号9375获得)和第二覆盖层34(例如高熔点芳香族聚酰胺覆盖层)。

很清楚的是可以继续成层，使得存在减振材料和对应于各个减振层的1、2或更多粘合剂层和/或纤维层的多层结构。

除非另有说明，在这里描述的尺寸规格和几何结构不构成对本发明的限制，其它的尺寸规格或几何结构也是可能的。可以通过单一集成结构提供多重结构部件。另外地，单一集成结构可以分成分离的多个组分。另外，虽然本发明的一个特征已描述在仅仅一个举例实施方案的上下文中，但为了任何某种应用，这样的特征可以同其它实施方案的一个或多个其它特征相结合。从上面的描述还可知的是，这里的独特结构的制造及其操作还构成了根据本发明的方法。

已经公开了本发明的优选实施方案。然而，本领域的普通技术人员可以在本发明教导的范围内实现某些改进，。因此，下面的权利要求被用来来确定本发明的真实范围和内容。

Claims

1、一种减振材料，包括：

减振材料层，该层由包含下列物质的组合物形成：

i.增塑剂；

ii.共聚物；和

iii热塑性橡胶。

2、如权利要求1的减振材料，其中该组合物进一步包含占总组合物约5～25wt％的预硫化橡胶。

3、如权利要求2的减振材料，其中该预硫化橡胶是丁基橡胶。

4、如权利要求3的减振材料，其中该预硫化橡胶以占总组合物约12～20wt％的量存在。

5、如权利要求1-4任一项的减振材料，其中该组合物进一步包含占总组合物约15～75wt％的阻燃剂。

6、如权利要求5的减振材料，其中该阻燃剂是磷酸盐、硼酸盐或它们的混合物。

7、如权利要求6的减振层，其中该阻燃剂是磷酸铵和硼酸锌的混合物，而且磷酸铵和硼酸锌的重量比为约20∶1～约5∶1。

8、如权利要求7的减振层，其中该阻燃剂在总组合物中的存在量至多为约60wt％，磷酸铵和硼酸锌的重量比是约8∶1。

9、如权利要求1-8任一项的减振材料，其中该组合物进一步包含有效量的，至多约占总组合物10wt％的纳米粒子。

10、如权利要求9的减振材料，其中该纳米粒子是纳米粘土。

11、如权利要求10的减振材料，其中该纳粒子在总组合物中的存在量至多为约3wt％。

12、如权利要求1-11任一项的减振材料，其中该共聚物包含乙烯和丙烯酸酯。

13、如权利要求12的减振材料，其中该共聚物包含乙烯和乙烯基丙烯酸酯、丙烯酸丁酯或这二者。

14、如权利要求13的减振材料，其中该共聚物约占总组合物的5～25wt％。

15、如权利要求1-14任一项的减振材料，其中该热塑性橡胶是嵌有聚苯乙烯嵌段的乙烯基聚异戊二烯。

16、如权利要求15的减振材料，其中该热塑性橡胶约占总组合物的5～25wt％。

17、如权利要求15的减振材料，其中该热塑性橡胶约占总组合物的12～20wt％。

18、如权利要求1-17任一项的减振材料，其中

i.该增塑剂是链烷烃；

ii.该减振材料附着于金属基材或复合基材或粘合剂上。

19、如权利要求18的减振材料，其中该增塑剂约占总组合物的5～15wt％。

20、如权利要求1-19任一项的减振材料，其中该减振材料层附着于纤维层上。

21、如权利要求20的减振材料，其中该层粘合至纤维层上。

22、如权利要求21的减振材料，其中该纤维层呈覆盖层形式。

23、如权利要求22的减振材料，其中包含减振材料层和纤维层的该减振材料被固定在飞机结构内部。

24、权利要求1-19任一项的减振材料，其中第一纤维层粘附在减振材料层的第一面上，第二纤维层粘附在减振材料层的第二面上，该减振层用甲基丙烯酸粘合剂粘附在第一和第二纤维层上；其中该减振层被固定在飞机结构内部。

25、如权利要求1-24任一项的减振材料，其中该减振材料层至少部分浸渍在多孔基材中。

26、如权利要求1-25任一项的减振材料，其中该增塑剂以占总组合物约8～12wt％的量存在，且该共聚物以占总组合物约10～16wt％的量存在。