CN101715472A - 具有宽温度范围衰减作用的树脂配混物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开并描述了用于衰减机械元件如用于车辆的那些的振动的组合物(20、48、60、84)。组合物(20、48、60、84)包含半相容的、且被配混以形成微相分离的树脂配混物。

Description

具有宽温度范围衰减作用的树脂配混物
相关申请交叉引用
本申请要求享有于2007年5月8日提交的美国临时专利申请No.60/916,697的权益，其全部内容在此引入作为参考。
技术领域
本公开内容涉及用于使机械结构中的噪音和振动衰减的组合物，以及更具体地，涉及在宽温度范围内提供衰减的组合物。
背景技术
不合需要的振动能量发生在各种产品和装置中。例如，在机动车辆中，发动机和其它汽车系统能引起振动，从而渗透遍及车身以及渗透入车辆客舱中。类似的不受欢迎的振动能也产生在各种其它场合，如在家用电器中和其它类型的运输工具中，不胜枚举。
为了减少不合需要的振动能量，可将振动衰减材料如粘弹性聚合物树脂材料施加到经受振动干扰的机械元件表面。聚合物的粘弹态是一种介于聚合物的硬/玻璃和软/橡胶态之间的过渡态。适合的衰减材料在所考虑的温度范围内一般是粘弹性的并消散施加给它们的部分振动能。对于车辆应用，这样的粘弹性材料可用于车辆面板、地板等许多表面以减少车内乘客感觉到的振动或噪音。
选择衰减材料使得它们的最大衰减效应与振动表面将要经受的温度范围一致。许多已知材料存在着有效衰减所发生的温度范围相对较窄的缺点。已经有尝试将树脂配混作为在宽温度范围内产生衰减的一种方式。然而，先前的努力是不成功的。因此，出现了对解决前述缺陷的衰减组合物的需求。
发明概述
本发明提供了一种包含半相容树脂配混物的衰减组合物。在某些示例性的实例中，半相容的树脂配混物包含选自丙烯酸系树脂、丙烯酸系共聚物树脂、苯乙烯-丙烯酸系共聚物树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物树脂、醋酸乙烯酯树脂和乙烯基丙烯酸系共聚物树脂的第一和第二树脂。在其它示例性实例中，衰减组合物包含第一聚合物树脂和第二聚合物树脂，其中第一聚合物树脂包含丙烯酸系共聚物，和第二丙烯酸系树脂包含羟基官能的丙烯酸系/苯乙烯共聚物。在更进一步的示例性实例中，衰减组合物包含一种或多种丙烯酸系树脂和聚醋酸乙烯酯树脂。
还提供了包含经受振动干扰的基本上刚性的基材的振动衰减体系。该体系更进一步包含施加到基材上的半相容树脂。
提供了一种制造具有经受振动的振动衰减基材的产品。该方法包括提供基材、提供包含半相容树脂配混物的衰减组合物，和将衰减组合物施加到基材。在某些示例性实例中，将衰减组合物通过喷涂施加到基材。
附图的简要说明
上述简要描述，以及本发明的进一步目的、特征和益处将由对于目前优选的具体实施方案的以下详细说明，并参考附图而更加透彻地理解，附图中：
图1是上面施加了衰减组合物的基材如汽车面板的透视图。
图2是表明两种醋酸乙烯酯树脂衰减组合物和包含这两种醋酸乙烯酯树脂的不相容配混物的衰减组合物的动态力学分析损耗因子(tan D)的曲线图。
图3是表明对于两种醋酸乙烯酯树脂衰减组合物和包含这两种醋酸乙烯酯树脂的不相容配混物的衰减组合物，通过Oberst试验方法测定的复合损耗因子(CLF)的曲线图。
图4是表明丙烯酸系树脂衰减组合物、醋酸乙烯酯树脂衰减组合物和包含该丙烯酸系和该醋酸乙烯酯树脂的相容配混物的衰减组合物的动态力学分析损耗因子(tan D)的曲线图。
图5是表明对于包含丙烯酸系树脂配混物的衰减组合物、醋酸乙烯酯树脂衰减组合物和两种以不同的比例包含该丙烯酸系树脂配混物和该醋酸乙烯酯树脂的配混物的衰减组合物(其中一种形成半相容配混物)，通过Oberst试验方法测定的复合损耗因子的曲线图。
图6A是表明对于两种不同的丙烯酸系树脂衰减组合物和包含该树脂的相容配混物的衰减组合物，通过Oberst试验方法测定的复合损耗因子的曲线图。
图6B是表明对于丙烯酸系树脂衰减组合物、丙烯酸系/丙烯腈树脂衰减组合物和包含这些树脂的不相容配混物的衰减组合物，通过Oberst试验方法测定的复合损耗因子的曲线图。
图6C是表明对于丙烯酸系树脂衰减组合物、羟基官能的丙烯酸系/苯乙烯树脂衰减组合物和包含这些树脂的半相容配混物的衰减组合物，通过Oberst试验方法测定的复合损耗因子的曲线图。
图6D是表明对于图6A-6C的相容的、不相容的和半相容的树脂配混物衰减组合物，通过Oberst试验方法测定的复合损耗因子的曲线图。
图7是将衰减组合物施加到基材如车辆面板的方法的图示。
发明详述
图1提供了经受振动并具有施加到其上的衰减材料的制品的示例性实例。在该实例中，基材10通常是受到外部振动干扰的金属或其它刚性材料。例如，基材10可包括受到来自车辆发动机运行的振动干扰的汽车底板。衰减材料20是施加到基材10的粘弹性涂层，其用以减少由车辆乘客因施加到基材10上的振动干扰而感受到的振动量。基材10可以是车辆底板、车身部分、仪表板部分或其它经受振动的组件。尽管汽车应用仅作为例子参照，衰减材料20可施加到经受振动的任何机械结构或组件上，如家用电器、底板、机器外壳、洗衣机/烘干机、飞机、轮船或各种工具。
除聚合物树脂外，衰减材料20还可以包括其它组分如增稠剂。适合的增稠剂包括碱可溶性聚合物(包括但不限于羧酸类和丙烯酸酯类的共聚物)、聚乙烯醇(“PVOH”)、PVOH-稳定化聚合物(包括但不限于PVOH-稳定化醋酸乙烯酯聚合物如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚醋酸乙烯酯聚合物)和多糖(包括但不限于淀粉和纤维素)。此外，可将其它任选的组分加入衰减材料20以提高衰减性能和/或提高工艺，包括但不限于填料、消泡剂、增塑剂、润湿剂、表面活性剂、分散剂、起泡剂和杀微生物剂。适合的填料可以是任何非乳液颗粒固体，或者是无机类型或者有机类型。实例是碳酸钙、滑石、玻璃填料、纤维、泡沫小球、硫酸钡、沸石、云母、石墨、硅灰石、硅酸钙、粘土、上述物质的混合物或组合等。
在衰减应用中，将衰减在跨越衰减组件将在该范围内工作的温度范围上最大化通常是合意的。在涉及汽车应用的一个具体实施方案中，基材10要经受从约20℃到约60℃的工作温度。令人遗憾的是，许多已知的树脂体系存在它们有效衰减振动的温度范围相对较窄的缺点，特别是在20℃到60℃的范围。已有建议简单地将具有不同衰减温度模式的树脂组合以产生具有较宽的有效衰减温度范围的配混物。然而，若树脂是相容的(即可互溶的)，则它们一般将产生同样窄(即使有偏移)的有效衰减温度范围。配混不相容的树脂一般将提供仅在每个组分树脂的有效衰减温度范围内的有效衰减。因此，发生有效衰减的整体温度范围不会有略微的扩大。
已经发现能将某些树脂结合以形成具有改善的衰减性能的“半相容”树脂配混物。这样的半相容树脂配混物也可描述为形成了“微相分离”或“微不相容相”。本文所用的术语“半相容的”、“微不相容的”和“微相分离”指的是在混合的树脂中聚合物分子的混合是很广泛但不彻底的。因此，组分树脂的松散限定区域在整个混合物中形成，这会在干燥时在一个体系中同时产生硬和软的链段，并且最终体系将是包含刚性的聚合区域和粘弹性聚合区域的多约束(multi-constrained)层衰减体系。本文所用的术语“树脂配混物”指的是通过物理混合或结合来将聚合物树脂混合。当把两种或更多种聚合物树脂物理混合或结合以获得微不相容相和微相分离时，得到了“半相容树脂配混物”。优选的半相容树脂配混物是其中将两种或更多种聚合物树脂完全聚合的那些，即，在物理混合或结合树脂后其中没有进一步的聚合发生的那些配混物。
为了更好地理解半不相容或微不相容的树脂配混物的性能，首先将描述相容和不相容的树脂配混物的性能。相容的树脂配混物是其中组分树脂完全互溶并形成基本上均匀的混合物的那些。反过来，不相容的树脂配混物是其中组分树脂不互溶并形成基本上分离的相的那些。区分相容和不相容体系的一种方法是进行动态力学分析(“DMA”)测试并测试树脂配混物和组分树脂的损耗因子。如为本领域熟练技术人员已知的那样，在DMA测试中，将动态变化应力施加到所研究的材料上，并测定“损耗因子”，其也称作“tan delta”、“tanD”和“tanδ”(即损耗模量对储能模量之比)。在tanδ对温度的图线上，各个树脂一般将显示出最大峰值。如果将不相容的树脂混合，则配混物一般将显示出接近组分树脂的峰值的tanδ峰值，并且在峰值之间出现降低的衰减。如果将相容的树脂混合，则配混物的DMA曲线一般将具有在组分树脂的峰之间的单一tanδ峰。在某些涉及汽车组件或表面衰减的示例性应用中，衰减组合物20在从约20℃到约60℃的温度范围内具有通常高于0.8、优选高于1.0的损耗因子通常是合乎需要的。在其它示例性应用中，包括在半相容树脂配混物中的组分树脂将分别具有相应的从约-20℃到约50℃的玻璃态转化温度。
关于图2，对于包含不相容树脂配混物的示例性衰减配混物提供了DMA结果。在图中，对于包含基于水的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(“EVA”)树脂11、基于水的聚醋酸乙烯酯(“PVAc”)树脂12和用于制备衰减组合物11和12的两种单独的EVA和PVAc树脂的50∶50配混物14的衰减组合物，提供了DMA损耗因子(tan D)结果。如本文所用的，有关树脂组分的比例的数据基于重量基准计算并包括液体和固体树脂组分。EVA树脂衰减组合物11包含聚乙烯醇-稳定化的、称作Airflex 426的EVA树脂，其为Air Products and Chemicals，Inc.of Allentown，Pennsylvania的产品。PVAc树脂衰减组合物12包含聚乙烯醇-稳定的、称作Mowlith DN 50的PVAc树脂，其为HoechstCelanese AG of Germany的产品。图2的DMA数据采用Perkin-ElmerDMA 7E装置产生。对于给定的树脂，峰值损耗因子值表示发生最大衰减时的温度。因此，对于EVA树脂衰减组合物11，最大衰减发生在约5℃的温度下，而PVAc树脂显示出两个衰减峰，一个在约30℃和另一个在大约75℃。树脂配混物衰减组合物14具有接近衰减组合物11和12的损耗因子最大值的三个损耗因子最大值(在大约5℃，40℃和约80℃处)。EVA和PVAc衰减组合物11，12的最大损耗因子显著高于树脂配混组合物14的相应最大值。此外，配混物的损耗因子在其0℃和40℃的峰之间是下降的，并且在组分树脂组合物11、12的最大衰减温度(5℃和30℃)之间观察到尤其不足的衰减。
除DMA测试外，树脂和树脂配混物的衰减性能还可采用如通过Oberst试验方法测定的“复合损耗因子”或“CLF”来表征，其在Society of Automotive Engineers Standard J 1637中说明。如本领域熟练技术人员所知的，Oberst方法评价了结合到到悬臂钢棒上的衰减材料的衰减。因此，将CLF用于评价树脂/基材体系的衰减，这与单独的树脂相反，并且可用于评价在客车应用的代表性条件下的样品。
如下面实施例中进一步说明的，在某些示例性应用中，对于包括半相容树脂配混物的衰减组合物以及对于包含构成半相容配混物的各个树脂的参比衰减组合物，以产生CLF数据。第一参比组合物将包括形成半相容配混物组合物一部分的一种树脂，第二参比组合物将包括形成半相容配混物组合物一部分的其它树脂。每种参比组合物将具有最大CLF并将在相应的温度范围内达到其最大CLF的特定百分比值(例如70％，75％或80％)。在某些示例性的实施例中，包含半相容树脂配混物的组合物将在一温度范围内具有超过一种或两种参比组合物的最大CLF值的特定百分比值的CLF值，且所述温度范围比一种或两种参比组合物达到它们各自最大CLF值的相同特定百分比值的温度范围更宽。这将参考以下图5和6C进一步说明。在比较组分(constituent)树脂组合物和树脂配混物组合物的CLF数据中，相对于填料、增稠剂或其它添加剂的树脂的量优选保持不变，Oberst方法试验条件(例如尺寸、密度和棒条的尺寸，施加到棒条上的材料的量等)优选保持不变。
关于图3，对于不相容树脂配混物衰减组合物提供了CLF值。对于基于水的EVA树脂衰减组合物16、基于水的PVAc树脂衰减组合物18和包括用于制备衰减组合物16和18的EVA和PVAc树脂21的1∶1配混物的衰减组合物，提供了CLF值。为了确保对比的一致性基础，对每种组合物的测试在相同尺寸和密度的悬臂条上进行。
EVA共聚物树脂衰减组合物16包含Airflex 920，一种聚乙烯醇-稳定化的、具有-20℃的Tg且由Air Products and Chemicals，Inc.提供的EVA树脂。PVAc树脂衰减组合物18包含
Figure G2008800202580D00071
SB321，一种含羟乙基纤维素保护胶体的PVAc树脂，其由Celanese Emulsionsof Dallas，Texas提供。如图3所示，EVA共聚物树脂衰减组合物16具有在大约0℃的CLF峰，且在约-10℃和约+10℃之间CLF值大于约0.2。PVAc树脂衰减组合物18具有在大约60℃的CLF峰，且在从约48℃到约70℃CLF值大于约0.2。两种树脂组合物16和18配混物21的衰减作用在约20℃和40℃之间减弱，并且CLF值下降得远低于0.10。
图3的将EVA和PVAc树脂混合导致衰减性能显著下降。树脂配混物衰减组合物21具有接近于EVA和PVAc组合物16，18的最大值的CLF最高温度。然而，配混物组合物21的最大CLF值大大降低到在0℃约0.15和在60℃约0.10。因此，至少当以1∶1比例混合时，将Airflex 425EVA树脂和
Figure G2008800202580D00072
SB321 PVAc树脂配混不会改善衰减性能并据信会产生不相容相。
相容树脂配混物的性能显著不同于不相容配混物的性能。参见图4，分别对于EVA共聚物树脂衰减组合物26、丙烯酸系树脂衰减组合物22和包含用于制备组合物26和22的EVA和丙烯酸系树脂的相容配混物的树脂配混物衰减组合物24，提供了DMA结果。丙烯酸系树脂衰减组合物22包含由Rohm & Haas提供的丙烯酸胶乳。EVA共聚物树脂衰减组合物26包含由Celanese Emulsions提供的Dur-O-
Figure G2008800202580D00081
E200，一种基于水的聚乙烯醇-稳定的EVA树脂。丙烯酸系树脂衰减组合物22具有在约20℃的最大tan D值，而EVA树脂衰减组合物26具有在大约5℃的最大tan D值。不同于先前描述的不相容配混物，相容的树脂配混物衰减组合物24具有位于约15℃的单个峰，且在EVA和丙烯酸系组合物22和26的tan D峰值之间。树脂配混物组合物24显示出在约7℃和约15℃之间的、超越两种单独的树脂22和26的改善的衰减性。然而，在高于15℃的温度下，树脂配混组合物24显示出比丙烯酸系树脂22差的衰减。此外，树脂配混组合物24的tan D在约一个22℃的温度跨度内超过1.0，而丙烯酸系树脂组合物22显示出在相对更宽的约30℃的温度跨度内的类似tanD值。因此，配混相容的树脂不会扩大发生有效衰减的温度范围。也不会改善对许多应用而言重要的20℃到60℃范围内的衰减。
如上所指出的，不同于图2-3的不相容树脂配混物或图4的相容树脂配混物，已经发现可将某些树脂配混以扩大有效衰减发生的温度范围。不希望受到任何理论的约束，相信这样的配混物既不完全相容又不完全不相容。相反，认为它们是半相容配混物，这种半相容配混物形成微观水平上不均匀的相结构。适用于形成半相容配混物的树脂包括丙烯酸系树脂(包括丙烯酸共聚物)、苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、醋酸乙烯酯聚合物(包括，不限于EVA共聚物和PVAc)和乙烯基-丙烯酸系共聚物。同样不希望受到任何理论的约束，据信组分树脂的玻璃态转化温度的差值在确定是否会形成半相容配混物时起一定作用。进一步认为组分树脂间化学上的相似性将影响半相容配混物的形成。化学上相似的树脂会倾向于形成相容配混物。因此，提供具有一定程度上化学不相似性的组分树脂能更好地确保将形成半相容配混物。
在一个具体实施方案中，将两种基于水的树脂配混以形成半相容树脂配混物。在另一个具体实施方案中，半相容树脂配混物包含丙烯酸系树脂和醋酸乙烯酯树脂。在更进一步的具体实施方案中，半相容配混物包含与PVAc树脂结合的两种丙烯酸系树脂的相容配混物。在又一个具体实施方案中，丙烯酸系树脂对PVAc树脂的基于重量的比例为小于约3∶1。在更进一步的具体实施方案中，丙烯酸系树脂对PVAc树脂的基于重量的比例为不超过约2.33∶1。在仍然另一个具体实施方案中，丙烯酸系树脂对PVAc树脂的基于重量的比例为不超过约2∶1。
在一个具体实施方案中，在衰减组合物中的树脂总量通常占全部衰减组合物的重量的约15个百分比到约65个百分比，优选占全部衰减组合物的重量的约25个百分比到约55个百分比，和更优选以重量计约35个百分比到约45个百分比的范围。
图5说明了半相容配混物的CLF结果。对于四种衰减组合物42、44、46和48提供了CLF结果。如下面说明的，认为衰减组合物48包含半相容树脂配混物。
图5中表示的CLF结果采用宽度12.7mm、长度225mm和厚度0.8mm的SAE Oberst试验棒产生。试验棒的底部为25mm以及净长度是200毫米。衰减性能在五个温度下测量：0℃、20℃、40℃、60℃和80℃。内插衰减数据至200Hz的频率且线性地内插入数据点之间。认为CLF值的线性插入精确地反映了组合物42、44、46和48在测量的五个数据点之间的衰减性能。为了获得CLF数据，将衰减组合物42、44、46和48以3mm的湿膜厚度手工施加到试验棒上以获得3.0kg/m2的表面覆盖度。将试验棒在室温下闪蒸过夜并在进行Oberst试验方法前在大约160℃下烘烤约30分钟。
每一种衰减组合物42、44、46和48包含一种或多种树脂、填料以及在某些情况下还有增稠剂。在图5中，第一衰减组合物42包含由BASF Corporation提供的
Figure G2008800202580D00101
DS 2159和
Figure G2008800202580D00102
DS3502丙烯酸系树脂的50∶50配混物。
Figure G2008800202580D00103
DS 2159是具有固体含量约49％到约51％的丙烯酸酯聚合物乳液。它形成了玻璃态转化温度约12℃的薄膜。
Figure G2008800202580D00104
DS 3502是具有固体含量约54％到约56％的丙烯酸系共聚物的水分散体。它形成具有玻璃态转化温度约4℃的薄膜。构成衰减组合物42的丙烯酸系树脂形成具有在约40℃的单一CLF峰和在约20℃到约48℃温度范围内至少约0.15的CLF值的相容配混物。第二衰减组合物44由Mowlith DN50 PVAc树脂44制备，并且产生在约60℃的最大CLF值。第二衰减组合物44产生在约55℃到约65℃温度范围内的至少约0.15的CLF。
第三衰减组合物46包含3∶1的丙烯酸系/PVAc树脂配混物。用于制备衰减组合物46的丙烯酸系树脂本身是两种相容树脂的相容配混物：DS 2159和
Figure G2008800202580D00106
DS 3502的50∶50配混物。用于制备衰减配混物46的PVAc树脂是Mowlith DN50。认为当以3∶1比例结合时，第三衰减组合物46的丙烯酸系和PVAc树脂形成相容的配混物。如图5所示，第三衰减组合物46产生了在大约40℃的显著的、单一的CLF峰。此外，第三衰减组合物46的CLF曲线与包含丙烯酸系树脂的相容配混物的第一衰减组合物42的CLF曲线相似。第三衰减组合物46的CLF值为在从约30℃到约48℃温度范围内至少0.15。因此，将丙烯酸系和PVAc树脂以3∶1比例混合产生了与上所述的第一衰减组合物42(其在约20℃到约48℃产生了约0.15的CLF)相比较差的衰减性能。
第四衰减组合物48包含2∶1的丙烯酸系/PVAc配混物。用于制备第四衰减组合物48的丙烯酸系树脂是
Figure G2008800202580D00107
DS 2159和
Figure G2008800202580D00108
DS 3502的50∶50配混物。用于制备衰减组合物46的PVAc树脂是Mowlith DN50。不同于之前论述的其它树脂配混物，确信第四衰减组合物48显示出在衰减组合物42和44(其包含第四衰减组合物48的组分树脂)的CLF峰之间(即在约40℃和约60℃之间)的卓越衰减性。此外，第四衰减组合物48显示出在约30℃到约63℃温度范围内大于0.15的CLF值。基于插入的CLF数据，在约40℃到约60℃范围内，确信第四衰减组合物48已经保持了相当于第一和第二衰减组合物42和44的最大CLF的约85％的CLF。在约30℃到约60℃范围内，确信第四衰减组合物48已经保持了相当于第一和第二衰减组合物42和44的最大CLF的约75％的CLF。第一衰减组合物42和第二衰减组合物44均未在整个40℃到60℃温度范围内保持堪比第四衰减组合物48的内插CLF值的CLF值。特别是，在大约52℃，第一和第二衰减组合物42和44均产生了约0.13的CLF，而第四衰减组合物48产生了约0.18的CLF，提高约38％。不希望受到任何理论的约束，认为第四衰减组合物48提高的衰减性能归因于丙烯酸和PVAc树脂成分之间形成了微相分离。
现在描述制备衰减组合物42、44、46和48的方法。通常，组合物通过将树脂成分结合形成预混物，然后加入填料材料，接着加入增稠剂而制得。预混物通过在大约1250rpm的高速混合器中结合树脂组分约15分钟而形成。然后将填料在约800rpm的搅拌速度下以约10分钟加入，接着以约1200rpm的速度另外再混合5分钟。然后将增稠剂以约700rpm的混合速度加入一定配方中直到获得均匀混合物。
尽管可使用各种填料和增稠剂，用于制备衰减组合物42、44、46和48的填料是HuberCarb Q325 CaCO3填料。将以商品名D由BASF Corporation销售的增稠剂加入到衰减组合物42、46和48中。
Figure G2008800202580D00112
D是由BASF Corporation提供的丙烯酸酯/羧酸共聚物的碱可溶性阴离子分散体。由于用于制备的MowlithDN50 PVAc树脂比较高的粘度，衰减组合物44不需要增稠剂。用于制备衰减组合物42、44、46和48的各种树脂、填料和增稠剂的量列在表1中：表1
  材料   说明   第一衰减组合物42   第二衰减组合物44   第三衰减组合物46   第四衰减组合物48
  Acronal 3502   丙烯酸系树脂   60g   45g   40g
  Acronal 2159   丙烯酸系树脂   60g   45g   40g
  Mowlith DN 50   聚醋酸乙烯酯   120g   30g   40g
  来自Huber的Q325 CaCO3   填料   180g   180g   180g   180g
  Latekoll D   增稠剂   1.5g   1.5g   1.5g
如上所述，用于制备衰减组合物42、44、46和48的填料的用量为约60wt％，产生2∶3的整个树脂/填料的重量比。在组合物42、44、46和48中所有树脂组分的总量为约40wt％。用于制备衰减组合物42、46和48的增稠剂的量为约0.5％。
参考图6A-6D，提供了相容、不相容和半相容树脂配混物衰减组合物的CLF数据的另外实例。用于形成组分树脂的组合物的单体前体的组成列于下表2中。表2
 树脂   单体配方(重量百分比)   Tg(℃)
 树脂A   50％MMA48％BA2％MAA   9.21
 树脂   单体配方(重量百分比)   Tg(℃)
 树脂B   40.95％BA57.55％MMA1.5％MAA   56.72
 树脂C   24.15％BA20％2-EHA40.35％MMA14％AN1.5％MAA   27
 树脂D   40.95％BA4％HBMA12％S41.55％MMA1.5％MAA   31
MMA＝甲基丙烯酸甲酯BA＝甲基丙烯酸丁酯MAA＝甲基丙烯酸2-EHA＝丙烯酸2-乙基己基酯AN＝丙烯腈HBMA＝甲基丙烯酸羟丁酯S＝苯乙烯树脂A-D作为胶乳提供并通过将它们与填料组合物(package)、增稠剂、分散剂和消泡剂结合而制备衰减组合物72-84。不同组分的相对用量列在下表2中。表3
  组合物编号   树脂   填料组合物   增稠剂   消泡剂&分散剂
  72   39.45％A   59.17％   0.49％   0.88％
  74   39.45％B   59.17％   0.49％   0.88％
  76   19.72％A19.72％B   59.17％   0.49％   0.88％
  78   39.45％C   59.17％   0.49％   0.88％
  80   19.45％A19.45％C   59.17％   0.49％   0.88％
  82   39.45％D   59.17％   0.49％   0.88％
  84   19.45％A19.45％D   59.17％   0.49％   0.88％
每个组合物72-84通过首先将其胶乳树脂组分结合以形成预混物并在高速混合器中在1250rpm下混合约15分钟而制备。然后将填料组合物加入预混物中，以约1250rpm的混合速度进行约10分钟，在此之后继续以约1500rpm的速度混合约10分钟。然后将增稠剂(Latekoll D)加入并以约1250rpm的速度混合直到获得基本上均匀的混合物。CLF测试通过手工将各个组合物72-84施加到200mm长、12.7mm宽和1.6mm厚的Oberst试验棒上进行。每种组合物施加的量为3.0kg/平方米的棒表面积。施加后，将棒在室温下闪蒸10分钟并在140℃下烘烤50分钟。产生CLF数据并在从0℃到80℃的试验温度下将其内插至200Hz。
关于图6A，提供了组合物72、74和76的CLF数据。如图6A所示，组合物72具有在约27℃的温度下约0.14的CLF峰值。组合物74具有在大约80℃下约0.1的CLF峰值，以及组合物76的树脂配混物具有在约37℃温度下约0.12的CLF峰值。组合物76的CLF在从约30℃到约47℃的温度范围(ΔT)内超过0.1(约组合物72的最大CLF的约70％)。然而，组合物72(单独的树脂A)在略微更大的温度范围(从约17℃到约35℃)达到相同的衰减性能。此外，组合物76的树脂配混物在从约33℃到约44℃的温度范围内达到了组合物72的约80％衰减性能的CLF值(即约0.11的CLF)，而组合物72(树脂A)在从约20℃到约33℃的相对更宽的温度范围内达到了相同的衰减性能。因此，组合物76的树脂配混物获得了比单独的组合物72相对较差的衰减性能。
组合物76被认为是相容的树脂配混物，至少在某种程度上是，因为它具有在组合物72和74的CLF峰之间的单一CLF峰，并且因为它获得了比单独的组合物A相对较差的衰减性能。此外，也可预计到是一种相容的配混物，因为树脂A和B组成上很相似，且从包含相同的丙烯酸酯单体的前体而制备。
关于图6B，提供了组合物72和包含树脂C的组合物78的CLF数据。组合物80包含树脂A和C的50/50配混物(按重量计)。组合物72的CLF数据与图6A的相同。组合物78具有在约56℃温度下的约0.12的CLF峰值。组合物80具有两个CLF峰，在约30℃温度下约0.13的第一峰，和在约50℃温度下约0.09的第二峰。组合物80在从大约22℃到约37℃的温度范围内达到了约0.1的CLF(组合物72的最大CLF的约70％)，这比如上所述的组合物72的略窄，该组合物72在从约17℃到约35℃的温度范围内达到了相同的衰减性能。组合物80的树脂配混物在从约25℃到约35℃的温度范围内达到了组合物72最大CLF的80％(即约0.11)，这比组合物72的略窄，该组合物72在从约33℃到约44℃的温度范围内达到了相同的CLF。
因为它具有两个显著的CLF峰值，组合物80被认为包含不相容的树脂配混物。树脂A和C被认为是在某种程度上不相容的，因为在树脂C中包含14％(按重量计)的丙烯腈，其影响了树脂在整个基于丙烯酸酯的树脂A中的溶解度。
半相容树脂配混物84的CLF数据提供于图6C中。图6C包括组合物72的CLF数据，这与图6A和6B中所示的一样。组合物82包含树脂D。组合物84包含树脂A和D的50/50配混物(按重量计)。如图6C所示，组合物82具有在约60℃的温度下约0.13的CLF峰值。然而，组合物84具有0.16的CLF峰值，这超过组合物72和82两者的最大CLF峰值。此外，组合物84的CLF在约26℃到约67℃的温度范围内超过0.1，这比组合物72或者组合物82获得0.1的CLF的温度范围宽得多。组合物84在从约28℃到约66℃的温度范围内也超过了0.11的CLF，以及在约34℃到约58℃的温度范围内超过0.14的CLF。组合物72和组合物82均不能在可比宽度的温度范围内达到可类比的CLF值。
如图6C所示，组合物84的半相容配混物实现了优于组合物72和82的衰减性能。半相容配混物组合物84的优越性能在图6D中进一步突出显示，图6D并列显示了树脂配混物组合物76(相容)、80(不相容)和84(半相容)的CLF数据。如表2所示，树脂A和D均由包含所有丙烯酸酯单体的前体制备，除了在树脂D中有12％(按重量计)的苯乙烯。在树脂D中包含苯乙烯被认为赋予了树脂A和D以一定程度的不相容性。然而，也认为此不相容性至少部分通过由于树脂D的甲基丙烯酸羟基丁酯组分而包含羟基从而被抵消。羟基被认为在树脂A和D之间产生氢键键合。
可将本文所述的衰减组合物以各种方式施加到基材上，包括但不限于流延、挤出、喷涂和漩流涂布。然而，在一个优选具体实施方案中，将它们喷射涂上。在用于制备衰减组合物的混合过程中，优选监控或控制固体组分的粒度以促进喷涂。平均粒度通常小于300微米。然而，优选小于100微米的平均粒度。
关于图7，将描述施加如前所述的衰减组合物的方法。图7描绘了施加衰减组合物的示例性自动化方法并图解了在装配线上的部分制造好的汽车。在制造工艺中图示的位置处，汽车仍具有部分暴露的底板10(基材)，在上面正施加衰减组合物60。为了减少其中安装有底板10的车辆的车厢中所经受的振动的量，在底板10上包括减震器是合乎需要的。图7说明了通过用多关节型机器臂56喷涂衰减组合物而将衰减组合物施加到底板10上的过程。衰减组合物优选由先前描述的类型的树脂的半相容配混物形成。在一个具体实施方案中，半相容树脂配混物包含与PVAc树脂结合的丙烯酸系树脂的配混物，其中丙烯酸系树脂/PVAc树脂的重量比小于约3∶1。在一个优选具体实施方案中，丙烯酸系树脂/PVAc树脂的重量比不超过约2.33∶1，而在一个特别优选的具体实施方案中，丙烯酸系树脂/PVAc树脂的重量比不超过约2∶1。衰减组合物60优选包含先前描述类型的填料，其以通常从占衰减组合物重量的约30％到70％的范围的量存在，优选约35％到约45％的填料量以及尤其优选约40％的量。在一个优选具体实施方案中，衰减组合物是参考图5的如上所述的衰减组合物48。衰减组合物60还可包括先前描述类型的增稠剂或其它添加剂。
在另一个示例性的实施例中，衰减组合物60包含丙烯酸系共聚物树脂和丙烯酸系/苯乙烯共聚物树脂的半相容配混物。衰减组合物60还可以包括如上所述的量的填料，以及如上所述类型的增稠剂和/或其它添加剂。在进一步的示例性实施例中，丙烯酸系/苯乙烯共聚物树脂是通过将羟基官能丙烯酸酯单体，与苯乙烯和一种或多种另外的丙烯酸酯单体共聚而制备的羟基官能丙烯酸系/苯乙烯共聚物树脂。共聚物树脂还可以由一种或多种羟基官能苯乙烯单体代替羟基官能的丙烯酸酯单体而制备，或在羟基官能丙烯酸酯单体之外另外使用一种或多种羟基官能苯乙烯单体而制备。在又一个示例性实施例中，用于形成羟基官能丙烯酸系/苯乙烯共聚物树脂的单体前体占羟基官能的丙烯酸系单体的重量的约1％到约10％。在仍然另一个示例性实施例中，用于制备羟基官能丙烯酸系/苯乙烯共聚物的单体前体的丙烯酸系单体通常占全部单体前体重量的约80％到约95％，从82％到92％和86％到90％的量分别是优选和更优选的。根据该实施例，苯乙烯通常占全部单体前体重量的约5％到约20％，从约8％到约16％和约10％到约14％的量分别是优选和更优选的。在又一个示例性实施例中，丙烯酸系/苯乙烯共聚物树脂是上面表2中限定的树脂D以及丙烯酸系共聚物树脂是上面表2中限定的树脂A。
再参比图7，多关节型机器臂56具有带有分配液体形式的衰减组合物60的喷嘴的涂覆头58。多关节型机器臂56由控制装置例如电脑工作站(未显示)电子控制。控制多关节型机器臂56使得机器臂有选择性地相对于汽车底板10进行定位，以将材料分配其上。
安装在多关节型机器臂56上的涂覆头58可变化地(fluidly)连接到流体材料的至少一个来源(未显示)。在一些具体实施方案中，流体材料的来源是流体材料的圆筒或散装容器。可将各种已知的计量和流体传输组件和体系用于将要求数量的流体材料从各个来源输送到涂覆头58。在一个具体实施方案中，在流体材料60施涂后，通过使得流体材料保留在室温下约20分钟到约40分钟而闪蒸掉挥发性组分。然后可将底板10(或其中安装底板10的车辆的另一个组件)涂上所需的颜色。在涂敷后，将底板10放置到烤漆烘箱以烘烤施加的漆。烘箱温度通常从约120℃到约180℃。在一个示例性具体实施方案中，使用约160℃的烤漆烘箱温度。烘烤时间通常在约10分钟到约90分钟。在一个示例性具体实施方案中，使用30分钟的烘烤时间。
然后可将底板10安装到经受振动干扰的车辆中。当车辆运行时，它将把振动传送到底板10。然而，本文所述的衰减材料20(图1)会衰减所传送的振动并降低车厢中经受的振动的量。如先前指出的，车辆所经受的温度将影响由衰减组合物提供的衰减程度。然而，不同于许多现有技术的衰减组合物，本文描述的半相容树脂配混物有益地增大了有效衰减发生的温度范围。
本发明已经具体地显示了并参比上述具体实施方案进行了描述，其仅仅是实施本发明最佳方式的实例。本领域熟练技术人员应当理解的是，本文所述的具体实施方案的不同替代形式可在不偏离由下面的权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，用于实施本发明。具体实施方案当理解为包括本文所述的要素的所有新的和非显而易见的组合，并且在本申请或后续申请中权利要求可以体现为是这些要素的任何新的或非显而易见的组合。此外，上述的具体实施方案是示例性的，没有哪个单个特征或要素对于本申请或后续申请中可以要求保护的所有可能的组合是必要的。
对于本文描述的工艺、方法、启示等，当理解的是，尽管这样的工艺的步骤等已经作为按照某个有序的顺序进行，但是这样的工艺能以不同于本文所述顺序的顺序完成所述步骤而进行实施。当进一步理解的是，某些步骤能同时进行，可增加其它步骤，或者本文所述的某些步骤可以省略。换而言之，本文所述的方法的说明是提供用于例示某些具体实施方案的，而绝不应当解释为限制要求保护的发明。
因此，当理解的是上述说明旨在是示例性的而非限制性的。不同于所提供的实施例的许多具体实施方案和应用对本领域熟练技术人员来说在阅读上述说明时是显而易见的。本发明的范围不应当参比上述说明确定，而应当参考所附权利要求以及权利要求所冠以的主题的等同方式的全部范围来确定。可以预计和想到，在本文所述的领域将会发生未来的发展，所公开的体系和方法将结合到这样的未来的具体实施方案中。总而言之，应当理解的是本发明能进行改进和改变，并且仅由以下权利要求限定。
权利要求中所用的全部术语规定为给予其最宽泛的合理解释和它们的如本领域熟练技术人员所理解的通常含义，除非本文作出相反明确指示。特别是，单数冠词如“一种”、“该”、“所述”等的使用当理解为指的是一个或多个所指成分，除非权利要求引用了相反的明确限制。

Claims (36)

1.衰减组合物(20、48、60、84)，包含半相容树脂配混物。
2.权利要求1的衰减组合物(20、48、60、84)，其中树脂的总量占全部衰减组合物(20、48、60、84)的重量的约15个百分比到约65个百分比。
3.权利要求1的衰减组合物(20、48、60、84)，进一步包含至少一种填料，其中至少一种填料以占全部衰减组合物(20、48、60、84)的约30个百分比到约70个百分比的量存在。
4.权利要求1的衰减组合物(20、48、60、84)，其中半相容树脂配混物包含至少一种玻璃态转化温度为约-20℃到约50℃的树脂。
5.权利要求1的衰减组合物(20、48、60、84)，其中半相容树脂配混物包含第一和第二树脂，其中第一和第二树脂的每个选自丙烯酸系树脂、丙烯酸系共聚物树脂、苯乙烯-丙烯酸系共聚物树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物树脂、聚醋酸乙烯酯树脂和乙烯基丙烯酸系共聚物树脂。
6.权利要求5的衰减组合物(20、48、60)，其中半相容树脂配混物包括与聚醋酸乙烯酯树脂结合的丙烯酸系树脂的第一配混物。
7.权利要求1的衰减组合物(20、60、84)，其中半相容树脂配混物包含第一丙烯酸系共聚物树脂和第二丙烯酸系/苯乙烯共聚物树脂。
8.权利要求7的衰减组合物(20，60、84)，其中第一丙烯酸系共聚物树脂由包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的单体前体制备。
9.权利要求7的衰减组合物(20、60、84)，其中第二丙烯酸系/苯乙烯共聚物树脂由包含羟基官能丙烯酸系单体和羟基官能苯乙烯单体中至少一种的单体前体制备。
10.权利要求9的衰减组合物(20、60、84)，其中羟基官能丙烯酸系单体为甲基丙烯酸羟丁酯。
11.权利要求10的衰减组合物(20，60、84)，其中丙烯酸系/苯乙烯共聚物树脂由包括丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的单体前体形成。
12.权利要求1的衰减组合物(20、48、60、84)，其中半相容树脂配混物包括第一树脂和第二树脂，以及其中在第一温度范围内，衰减组合物(20、48、60、84)具有的复合损耗因子，是选自第一参比组合物(42、72)的第一最大复合损耗因子和第二参比组合物(44、82)的第二最大复合损耗因子的至少一种的至少约70％，第一参比组合物(42、72)包括第一树脂但不包括第二树脂，以及第二参比组合物(44、82)包括第二树脂但不包括第一树脂。
13.权利要求12的衰减组合物(20、48、60、84)，其中在第二温度范围中，第一参比组合物(42、72)具有的复合损耗因子为第一最大复合损耗因子的至少约70％，在第三温度范围中第二参比组合物(44、82)具有的复合损耗因子为第二最大复合损耗因子的至少约70％，以及第一温度范围大于选自第二温度范围和第三温度范围的至少一个。
14.权利要求12的衰减组合物(20、48、60、84)，其中在第一温度范围中，衰减组合物(20、60)具有的复合损耗因子为选自第一最大复合损耗因子和第二最大复合损耗因子的至少一个的至少约75％。
15.权利要求14的衰减组合物(20、48、60、84)，其中在第二温度范围中，第一参比组合物(42、72)具有的复合损耗因子为第一最大复合损耗因子的至少约75％，在第三温度范围中第二参比组合物(44、82)具有的复合损耗因子为第二最大复合损耗因子的至少约75％，以及第一温度范围大于选自第二温度范围和第三温度范围的至少一个。
16.权利要求12的衰减组合物(20、48、60、84)，其中在第一温度范围中，衰减组合物(20、48、60、84)具有的复合损耗因子为选自第一最大复合损耗因子和第二最大复合损耗因子的至少一个的至少约80％。
17.权利要求16的衰减组合物(20、48、60、84)，其中在第二温度范围中，第一参比组合物(42、72)具有的复合损耗因子为第一最大复合损耗因子的至少约80％，在第三温度范围中第二参比组合物(44、82)具有的复合损耗因子为第二最大复合损耗因子的至少约80％，以及第一温度范围大于选自第二温度范围和第三温度范围的至少一个。
18.包含第一聚合物树脂和第二聚合物树脂的配混物的衰减组合物(20、60、84)，其中第一聚合物树脂包括丙烯酸系共聚物，以及第二丙烯酸系树脂包括羟基官能的丙烯酸系/苯乙烯共聚物。
19.权利要求18的衰减组合物(20、60、84)，其中羟基官能的丙烯酸系/苯乙烯共聚物由包含羟基官能丙烯酸系单体和羟基官能苯乙烯单体的至少一种的单体前体来制备。
20.权利要求18的衰减组合物(20，60、84)，其中第一聚合物树脂的丙烯酸系共聚物由包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的单体前体制备。
21.权利要求18的衰减组合物(20，60、84)，其中羟基官能的丙烯酸系/苯乙烯共聚物树脂由包括丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的单体前体制备。
22.包含一种或多种丙烯酸系树脂和聚醋酸乙烯酯树脂的衰减组合物(20、48、60)，其中在衰减组合物中一种或多种丙烯酸系树脂对聚醋酸乙烯酯树脂的重量比小于约3∶1。
23.权利要求22的衰减组合物(20、48、60)，其中在衰减组合物中一种或多种丙烯酸系树脂对聚醋酸乙烯酯树脂的重量比不超过约2∶1。
24.权利要求22的衰减组合物(20、48、60)，其中一种或多种丙烯酸系树脂包括丙烯酸系树脂的配混物。
25.权利要求22的衰减组合物(20、48、60)，其中一种或多种丙烯酸系树脂和聚醋酸乙烯酯树脂形成半相容树脂配混物。
26.一种振动衰减体系，包含：具有施加于其上的权利要求1的衰减组合物(20、48、60、84)的基本上刚性基材(10)，其中该刚性基材(10)受到振动干扰。
27.一种制造具有经受振动的振动-衰减基材(10)的产品的方法，该方法包括：提供基材(10)；提供包含半相容树脂配混物的衰减组合物(20、48、60、84)；以及将衰减组合物(20、48、60、84)施加到该基材。
28.权利要求27的方法，其中所述将衰减组合物(20、48、60、84)施加到基材(10)的过程包括将所述衰减组合物(20、48、60、84)喷涂到基材(10)上。
29.权利要求27的方法，其中该半相容树脂配混物包含与聚醋酸乙烯酯树脂结合的丙烯酸系树脂的第一配混物。
30.权利要求27的方法，其中该半相容树脂配混物包含第一丙烯酸系共聚物树脂和第二丙烯酸系/苯乙烯共聚物树脂。
31.权利要求30的方法，其中第一丙烯酸系共聚物树脂由包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的单体前体制备。
32.权利要求30的方法，其中第二丙烯酸系/苯乙烯共聚物树脂由包含选自羟基官能丙烯酸系单体和羟基官能苯乙烯单体的至少一种的单体前体制备。
33.权利要求32的方法，其中该羟基官能的丙烯酸系单体是甲基丙烯酸羟丁酯。
34.权利要求30的方法，其中第二丙烯酸系/苯乙烯共聚物树脂由包括丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的单体前体制备。
35.权利要求27的方法，其中在第一温度范围中，衰减组合物(20、48、60、84)具有的复合损耗因子为选自第一参比组合物(42、72)的第一最大复合损耗因子和第二参比组合物(44、82)的第二最大复合损耗因子之一的至少约70％，衰减组合物(20、48、60、84)包含第一聚合物树脂和第二聚合物树脂，第一参比组合物(42、72)包含第一聚合物树脂但不包含第二聚合物树脂，以及第二参比组合物(44、82)包含第二聚合物树脂但不包含第一聚合物树脂。
36.权利要求35的方法，其中在第二温度范围中，第一参比组合物(42、72)具有的复合损耗因子为第一最大复合损耗因子的至少约70％，在第三温度范围中第二参比组合物(44、82)具有的复合损耗因子为第二最大复合损耗因子的至少约70％，以及第一温度范围大于选自第二温度范围和第三温度范围的至少一个。
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