CN107223148A - 声音阻尼热塑性弹性体制品 - Google Patents
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Abstract
一种声音阻尼制品,其由热塑性弹性体配混物制成,上述热塑性弹性体配混物包含苯乙烯类嵌段共聚物、高软化点增粘剂、增塑剂和第二聚合物。上述苯乙烯类嵌段共聚物具有共聚物正切δ峰温度,且上述热塑性弹性体配混物具有配混物正切δ峰温度。上述配混物正切δ峰温度大于上述共聚物正切δ峰温度。上述声音阻尼制品在室温或高于室温下表现出有用的振动阻尼性质,并且表现出有益的声音和/或噪音阻尼性质。
Description
优先权要求
本申请要求于2015年2月11日提交的代理人案卷号为12015005的美国临时专利申请序列号62/114723、以及于2015年2月11日提交的代理人案卷号为12015002的美国临时专利申请序列号62/114701的优先权,它们都通过引用将全文纳入本文。
发明领域
本发明涉及热塑性弹性体配混物和由其制成的制品,它们都在室温或高于室温下表现出有用的振动阻尼性质,并且还表现出有用的声音和/或噪音阻尼性质。
发明背景
在多种应用中都存在要求具有阻尼性质的材料。通常,阻尼是机械能从系统中消散。阻尼在例如电子、隔音、汽车和运输、建筑和结构、房屋设施、工业设备、火器、健康护理和医学器件、以及个人和/或运动防护等应用中是重要的。
一种材料的阻尼能力与其δ正切的峰温度(正切δ峰温度)有关,该δ正切的峰温度可通过例如M.P.Sepe在《聚合物的热分析(Thermal Analysis of Polymers)》,RapraReview Reports,第8卷第11号,1997中描述的动态机械分析(DMA)进行测定,通过引用将其纳入本文。材料的δ正切(正切δ)是指该材料的损耗模量(E″)与其储能模量(E′)的比率。因此,随着正切δ的值升高,材料的响应相对地更加粘性而不是弹性,因此具有更好的阻尼。当相对于温度以图形描述时,正切δ曲线在特定温度下具有主峰,该主峰为正切δ峰温度并且能够代表材料的玻璃化温度(Tg)或与材料的玻璃化温度(Tg)相差不大。通常,与具有相对地低于应用温度的正切δ峰温度的材料相比,具有相对地更接近应用温度,例如在室温或高于室温的正切δ峰温度的材料拥有更好的阻尼性能。
阻尼的一种是声音和/或噪音阻尼,这在许多应用中,包括例如高品质的头戴式耳机和/或耳机的线缆夹套和/或其它元件中是高度需要的。因为阻尼是频率特异的,所以声音阻尼可以在与其它阻尼例如振动阻尼的不同的频率下发生。因此,振荡阻尼好的材料不需要声音阻尼也好。
热塑性弹性体(TPE)是在保持热塑性时呈现弹性的聚合物材料,其能被用于阻尼应用。热塑性弹性体可包括苯乙烯类嵌段共聚物(SBC)、热塑性硫化橡胶(TPV)、热塑性烯烃(TPO、共聚酯(COPE)、热塑性聚氨酯(TPU)、共聚酰胺(COPA)和烯烃嵌段共聚物(OBC)。
一些可商业获得的SBC,例如可从可乐丽有限公司(Kuraray Co.,Ltd.)获得的HYBRAR 5127,已知在室温下具有振动阻尼性质。HYBRAR 5127具有据报道为20℃(即,约为室温)的正切δ峰温度。虽然HYBRAR 5127能被制成常规的具有有效的室温振动阻尼的TPE配混物,但是根据声学领域中通常采用的评估,这样的TPE配混物在声音阻尼上不是有效的。
发明内容
因此,需要一种TPE配混物和由其制成的制品,它们都在室温或高于室温下表现出有用的振动阻尼性质,并且还表现出有益的声音和/或噪音阻尼性质。
本发明的一个或多个方面能满足上述的需求。
已发现,通过将高软化点的增粘剂添加到苯乙烯类嵌段共聚物中,从而得到热塑性弹性体配混物,上述苯乙烯类嵌段共聚物的共聚物正切δ峰温度可转移到较高的温度(即,配混物正切δ峰温度),因此,上述苯乙烯类嵌段共聚物的阻尼能力能增加以适合规定温度、例如室温或高于室温的预期终端用途的应用。令人惊讶的是,这样的热塑性弹性体配混物和由其制成的制品不仅在室温或高于室温下表现出有用的阻尼性质,还具有有用的声音和/或噪音阻尼性质。
本发明的一个方面是一种热塑性弹性体配混物,其包含苯乙烯类嵌段共聚物、高软化点增粘剂、增塑剂和第二聚合物。上述苯乙烯类嵌段共聚物具有共聚物正切δ峰温度,且上述配混物具有配混物正切δ峰温度。配混物正切δ峰温度大于共聚物正切δ峰温度。
本发明的再一个方面是一种声音阻尼制品,其由上述的热塑性弹性体配混物制成。上述声音阻尼制品在室温或高于室温下表现出有用的振动阻尼性质,并且表现出有益的声音和/或噪音阻尼性质。
本发明的又一个方面是声音阻尼制品,其由上述的热塑性弹性体配混物制成,其中,上述声音阻尼制品对噪音刺激响应,与由对相同的噪音刺激响应的对照制品产生的基于IEC 711的有效的声压级相比,能产生至少低80%的基于IEC 711的有效的声压级。上述对照制品由对照TPE配混物制成,上述对照TPE配混物在组成上除了不含高软化点增粘剂以外,与上述热塑性弹性体配混物相同。
本发明的又一个方面是一种扬声器系统,其包括至少一个扬声器驱动器。上述扬声器驱动器的至少一部分被上述声音阻尼制品的至少部分包围,上述声音阻尼制品由上述的热塑性弹性体配混物制成。
本发明的又一个方面是一种扬声器系统,其包括壳体;至少部分地包含在上述壳体内的至少一个扬声器驱动器;以及垫圈,该垫圈设置在上述壳体的至少一部分和上述扬声器驱动器的至少一部分之间。上述垫圈包括由上述的热塑性弹性体配混物制成的声音阻尼制品。
本发明的又一个方面是带线的头戴式耳机或耳机,其包括线缆。上述线缆包括导电芯,该导电芯至少部分地被夹套或绝缘层、或者这两者包裹。上述夹套和绝缘层的至少一个包括由上述的热塑性弹性体配混物制成的声音阻尼制品。
本发明的又一个方面是一种多组分塑料制品,该多组分塑料制品包含至少两种由不同的热塑性材料形成的组分,其中上述不同的热塑性材料中的至少一种是上述的热塑性弹性体配混物。
参考以下实施方式,本发明的特征将变得显而易见。本发明的上述各方面所涉及的特征存在多种变形。附加的特征也可结合到本发明的上述各方面中。这些变形和附加特征可单独存在,也可以任何组合的形成存在。例如,本发明的任一方面所涉及的以下所述的各种特征可单独地或以任何组合的形式结合到本发明的任何方面中。
具体实施方式
在一些实施方式中,本发明涉及一种热塑性弹性体配混物,其包含苯乙烯类嵌段共聚物、高软化点增粘剂、增塑剂和第二聚合物。在其它实施方式中,本发明涉及一种声音阻尼制品,其由上述的热塑性弹性体配混物制成。以下说明本发明的这些和其他实施方式的必需的和任选的特征。
如本文中所用,术语“配混物正切δ峰温度”是指本发明的热塑性弹性体配混物的正切δ峰温度,上述热塑性弹性体配混物包含高软化点增粘剂和苯乙烯类嵌段共聚物。
如本文中所用,术语“共聚物正切δ峰温度”是指纯的苯乙烯类嵌段共聚物的正切δ峰温度,即,对于上述苯乙烯类嵌段共聚物,是指其本身,在与本发明的热塑性弹性体配混物的其他任何成分结合之前。
如本文中所述,术语“基本上不含”某组分是指,在一些实施方式中,故意地将含量为零的该组分结合到配混物中。在又一些实施方式中,其表示故意地将少于1重量%的该组分结合到配混物中;在又一些实施方式,其表示故意地将少于0.1重量%的该组分结合到配混物中;在又一些实施方式中,其表示故意地将少于0.01重量%的该组分结合到配混物中;在又一些实施方式中,其表示故意地将少于0.001重量%的该组分结合到配混物中。
如本文中所用,术语“高软化点增粘剂”表示具有基于ASTM 6493的至少为80℃的软化点的增粘剂。
如本文中所用,术语“软化点”是指通过基于ASTM 6493的环球式方法测定的材料软化点温度。
如本文中所用,术语“高乙烯基”是指苯乙烯类嵌段共聚物(氢化之前)的乙烯基含量大于50摩尔%。例如,如本领域技术人员所知晓的那样,如果存在于中间嵌段中,则通过添加极性化合物进行聚合,将大于50摩尔%的聚丁二烯在1,2-位聚合;以及/或如果存在于中间嵌段中,则通过添加极性化合物进行聚合,将大于50摩尔%的聚异戊二烯在3,4-位聚合。在上述高乙烯基苯乙烯类嵌段共聚物的氢化后,有少量或没有乙烯基不饱和残留。尽管如此,这样的苯乙烯类共聚物仍然记作“高乙烯基”,这是因为其衍生自高乙烯基前体。
如本文中所用,术语“低乙烯基”是指苯乙烯类嵌段共聚物(氢化之前)的乙烯基含量不大于50摩尔%。
如本文中所用,术语“噪声降低试验”是指根据说明书中描述的下述“噪声降低试验”部分进行的试验。
如本中所用,术语“室温”是指限定的环境、通常是室内环境的温度范围,其通常被认为适合人类居住,并且可以包括例如从约15℃到约26℃的范围内的任何温度。
如本中所用,术语“正切δ”是指材料的δ的正切,且是该材料的损耗模量±(E″)与该材料的储能模量(E′)的比率。
如本文中所用,术语“正切δ峰温度”是指在材料的正切δ与温度的图示中出现主峰处的温度,该温度通过利用动态机械分析、使用±TA仪器动态机械分析模型Q800在“剪切夹心”模式下,以每分钟升高5℃的速率从-40℃扫描至100℃的温度,并采用10Hz的振荡频率来进行测定。
热塑性弹性体配混物
在一些实施方式中,本发明涉及一种热塑性弹性体配混物,其包含苯乙烯类嵌段共聚物和高软化点增粘剂。
已发现,通过将高软化点增粘剂添加到苯乙烯基嵌段共聚物中以得到热塑性弹性体配混物,上述苯乙烯基嵌段共聚物的共聚物正切δ峰温度能转移到较高的温度(即,配混物正切δ峰温度)。也就是说,对于本发明的热塑性弹性体配混物,配混物正切δ峰温度大于共聚物正切δ峰温度。
在一些实施方式中,配混物正切δ峰温度至少为-10℃。在又一些实施方式中,配混物正切δ峰温度至少为0℃。在又一些实施方式中,配混物正切δ峰温度至少为室温。在又一些实施方式中,配混物正切δ峰温度为约-10℃~约70℃,在又一些实施方式中,配混物正切δ峰温度为约5℃~约50℃。
苯乙烯类嵌段共聚物
本发明的热塑性弹性体配混物包括一种或多种苯乙烯类嵌段共聚物。
适合用于本发明的苯乙烯类嵌段共聚物包括任何可获得的能与高软化点增粘剂组合来制得热塑性弹性体配混物的苯乙烯类嵌段共聚物,其中上述热塑性弹性体配混物具有适合终端用途的应用的温度下的有用的阻尼性质,上述温度是例如室温、或高于室温、或低于室温的温度。也可选择合适的苯乙烯类嵌段共聚物来获得终端用途应用所需的其它性质。本发明考虑使用单一种类的苯乙烯类嵌段共聚物,或两种以上的不同种类的苯乙烯类嵌段共聚物的组合。
合适的苯乙烯类嵌段共聚物的非限制性例子包括苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(SEPS)、苯乙烯-乙烯/乙烯/丙烯-苯乙烯(SEEPS)、苯乙烯-异丁烯-苯乙烯(SIBS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS),及其组合。
在一些实施方式中,上述苯乙烯类嵌段共聚物是氢化的,例如部分氢化或全部氢化。
在一些实施方式中,苯乙烯类嵌段共聚物选自具有氢化乙烯的异戊二烯中间嵌段的氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、或高乙烯基苯乙烯-(乙烯/丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物、或它们和/或其它苯乙烯类嵌段共聚物的组合。
可商业获得的具有氢化乙烯的异戊二烯中间嵌段的氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物的例子包括:来自可乐丽公司的HYBRAR商标的苯乙烯类嵌段共聚物的一种或多种,例如KL-7125和KL-7135级别。
根据生产商的报告,HYBRAR KL-7125共聚物的正切δ峰温度为-5℃,肖氏A硬度为64,拉伸伸长率为680%,熔体流动速率(MFR)在230℃、2.16kg荷重下为4g/10分钟。
HYBRAR KL-7135共聚物与HYBRAR KL-7125相比,具有较高的分子量,但是化学结构相似,根据生产商的包括,HYBRAR KL-7135共聚物的正切δ峰温度为+1℃,肖氏A硬度为68,拉伸伸长率为550%。由于具有较高的分子量,无法测定230℃和荷重2.16kg下的MFR。
可商业获得的高乙烯基苯乙烯-(乙烯/丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物的例子包括来自科腾聚合物公司的苯乙烯类嵌段共聚物的KRATON商标的一种或多种,包括KRATON ERS商标,例如G1641、G1642、G1643、G1645、MD6958和MD6959级别。已知KRATON商标G系列的苯乙烯类嵌段共聚物具有约-55℃~约-38℃的范围的玻璃化温度(Tg)。
如本文中所用,术语“高乙烯基”是指苯乙烯类嵌段共聚物(氢化之前)的乙烯基含量大于50摩尔%。在一些实施方式中,苯乙烯类嵌段共聚物的乙烯基含量为约55摩尔%~约90摩尔%,并且在又一些实施方式中,为约65摩尔%~约90摩尔%。
上述高乙烯基苯乙烯-(乙烯/丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物具有乙烯/丁烯中间嵌段,其为1,3-丁二烯的氢化产物。
合适的高乙烯基苯乙烯-(乙烯/丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物包括例如,Djiauw等在美国专利第5777031号、Gu在美国专利第6984688号中描述的那些,通过引用将它们纳入本文。
应当理解,氢化的异戊二烯中间嵌段转化为乙烯/丙烯中间嵌段。同样地,应当理解,氢化的丁二烯中间嵌段转化为乙烯/丁烯中间嵌段。
其它可商业获得的苯乙烯类嵌段共聚物的例子包括:以SIBSTAR商标从钟化公司(Kaneka)获得的氢化的苯乙烯类嵌段共聚物;和以S.O.E.商标从旭化成公司(AsahiKASEI)获得的氢化的苯乙烯类嵌段共聚物。其它可商业获得的苯乙烯类嵌段共聚物的另外的例子包括:以VECTOR商标从台橡公司(TSRC/Dexco)获得的苯乙烯-异丙烯-苯乙烯嵌段共聚物,例如4000系列;和以KRATON商标从科腾聚合物公司(Kraton Polymers LLC)获得的苯乙烯-异丙烯-苯乙烯嵌段共聚物,例如D1100系列。
在一些实施方式中,合适的苯乙烯类嵌段共聚物具有相对较低的重均分子量。在又一些实施方式中,合适的苯乙烯类嵌段共聚物具有相对较高的重均分子量。例如,合适的苯乙烯类嵌段共聚物的重均分子量为超过75000,优选超过200000。在一些实施方式中,苯乙烯类嵌段共聚物的重均分子量在约75000~约1000000的范围,或者在约75000~约500000的范围。在又一些实施方式中,苯乙烯类嵌段共聚物的重均分子量在约200000~约1000000的范围,或者在约200000~约500000的范围。
苯乙烯类嵌段共聚物具有共聚物正切δ峰温度。如上所述,通过将高软化点增粘剂添加到苯乙烯基嵌段共聚物中以得到热塑性弹性体配混物,上述苯乙烯基嵌段共聚物的共聚物正切δ峰温度能转移到较高的温度(即,配混物正切δ峰温度)。
据认为,对于具有共聚物正切δ峰温度的苯乙烯类嵌段共聚物,高软化点增粘剂在将共聚物正切δ峰温度转移至更高温度时更加有效,其中,上述共聚物正切δ峰温度为大于约-40℃,但是例如小于约-10℃,或者作为又一例,小于约0℃,作为又一例,小于室温,或者作为又一例,小于某一温度且大于室温。
在一些实施方式中,苯乙烯类嵌段共聚物具有共聚物正切δ峰温度,该共聚物正切δ峰温度为大于约-40℃但小于-10℃,或者小于0℃,或者小于室温,或者小于某一温度且大于室温。在又一些实施方式中,热塑性弹性体配混物基本上不含共聚物正切δ峰温度小于约-40℃的苯乙烯类嵌段共聚物。
在又一些实施方式中,上述热塑性弹性体配混物基本上不含苯乙烯-(乙烯-乙烯/丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物或低乙烯基苯乙烯-(乙烯/丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物,或两者都不含。一些标准的或低乙烯基苯乙烯类嵌段共聚物,例如以SEPTON商标从可乐丽有限公司获得的那些,包括SEPTON 4000系列的SEEPS共聚物,通常具有小于约-40℃的共聚物正切δ峰温度。
在又一些实施方式中,热塑性弹性体配混物基本上不含具有氢化的乙烯类异戊二烯中间嵌段的氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物。一些可商业获得的这样的苯乙烯类嵌段共聚物的例子,例如以HYBRAR商标从可乐丽有限公司获得的那些,包括7125和7135级别,更加昂贵,因此在经济上不太希望用于一些终端用途的应用。
高软化点增粘剂
本发明的热塑性弹性体配混物包括一种或多种高软化点增粘剂。
通过将高软化点增粘剂添加到苯乙烯类嵌段共聚物中,上述苯乙烯类嵌段共聚物的共聚物正切δ峰温度能转移到较高的温度(即,配混物正切δ峰温度)。
适合用于本发明的高软化点增粘剂具有基于ASTM 6493的至少约80℃的软化点。在一些实施方式中,软化点至少为100℃;在又一些实施方式中,至少为约120℃;在又一些实施方式中,至少为约140℃;在又一些实施方式中,软化点在约80℃~约150℃的范围内。
合适的高软化点增粘剂包括自松香原料、萜烯原料或烃原料衍生的那些增粘剂。基于烃的高软化点增粘剂可以是脂肪族的或芳族的,可以是饱和的或不饱和的。
可商业获得的高软化点增粘剂的例子包括以ARKON商标获得的氢化的烃树脂,例如来自荒川化学工业株式会社(Arakawa Chemical Industries,Ltd.)的P100、P115、P125和P140级别;以EASTOTAC商标获得的氢化的烃树脂,例如来自伊士曼化学公司(EastmanChemical Company)的H-125-W、H-140-W和H-142-W级别;以PLASTOLYN商标获得的氢化的烃树脂,例如来自伊士曼化学公司的R1140级别;以REGALREZ商标获得的氢化的烃树脂,例如来自伊士曼化学公司的1139级别。
在一些实施方式中,高软化点增粘剂包括自芳烃原料衍生的非结晶的烃树脂。在又一些实施方式中,高软化点增粘剂被全部氢化且具有饱和的脂环族结构。
在一些实施方式中,高软化点增粘剂具有约400~约3500的重均分子量。在又一些实施方式中,高软化点增粘剂具有约1000~约2000的重均分子量。
高软化点增粘剂以相对于100重量份苯乙烯类嵌段共聚物为约20重量份~约200重量份的量包含在本发明的热塑性弹性体配混物中。在一些实施方式中,高软化点增粘剂的量为相对于100重量份苯乙烯类嵌段共聚物为约30重量份~约150重量份。
通常,这被认为,对于具有相对较高的分子量的苯乙烯类嵌段共聚物,需要相对较高比例的高软化点增粘剂以将正切δ峰温度转移至较高的温度。相反地,通常,这被认为,对于具有相对较低的分子量的苯乙烯类嵌段共聚物,需要相对较低比例的高软化点增粘剂以将正切δ峰温度转移至较高的温度。
应当注意,确保将本发明的热塑性弹性体配混物配制成提供TPE配混物所需的性质,而不是提供粘合剂组合物中常见的性质。通常,粘合剂组合物与TPE配混物不同,至少是因为粘合剂组合物通常为粘度较低的组合物,其不具有TPE配混物的有用的机械性质。因此,即使使用相对于100重量份苯乙烯类嵌段共聚物为最高约200重量份的高软化点增粘剂,本发明的热塑性弹性体也不是粘合剂组合物。例如,热塑性弹性体配混物不发粘,或人手触摸时不粘。
增塑剂
本发明的热塑性弹性体配混物包含增塑剂。增塑剂可被用于例如调节柔软度和/或提高热塑性弹性体配混物的流动性质或者其他性质。
任何常规的能塑化苯乙烯类嵌段共聚物的油,例如矿物油、蔬菜油、合成油等,均能被用于本发明。可商业获得的油的例子包括:以PURETOL 380商标从加拿大石油公司(Petro-Canada)获得的油;和以PRIMOL 382商标从埃克森美孚石油公司(ExxonMobil)获得的油。
在一些实施方式中,可以使用具有比上述的常规的油的分子量高的分子量的增塑剂。聚异丁烯(PIB)是这样的具有较高分子量的塑化剂的例子。例如,中分子量至高分子量的PIB可以OPPANOL商标从巴斯夫公司(BASF)商业获得。
第二聚合物
本发明的热塑性弹性体配混物包含第二聚合物。在热塑性弹性体配混物中,第二聚合物应当与苯乙烯类嵌段共聚物相容,并且能例如有利于提高加工性能或所需的物理性质,例如硬度。
合适的第二聚合物包括基于聚烯烃的树脂,其包括:均聚物、共聚物、聚合物的掺混物、聚合物的混合物、聚合物的合金、和它们的组合。
适合用于本发明的聚烯烃的非限制性例子包括:聚乙烯(包括低密度(LDPE)、高密度(HDPE)、超高分子量(UHDPE)、线性低密度(LLDPE)、极低密度等)、马来酸酯化的聚丙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚己烯(polyhexalene)、聚辛烯、和它们的共聚物,烯烃嵌段共聚物例如乙烯/α烯烃共聚物和乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物。在一些实施方式中,优选高密度聚乙烯(HDPE)、和/或聚丙烯(PP)。这些聚烯烃可以从各种商业来源获得。
合适的第二聚合物还包括橡胶,例如丁基橡胶和乙烯丙烯二烯单体(EPDM)橡胶。橡胶可以是交联的或非交联的。
第二聚合物的混合物、掺混物或合金包括例如热塑性硫化橡胶(TPV),其为聚烯烃例如聚丙烯的连续相和硫化橡胶例如交联的EPDM的非连续相的掺混物。
合适的第二聚合物还包括聚苯醚(PPE)。PPE,有时也称为聚亚苯基氧化物,其种类的非限制性例子可包括聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二乙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-甲基-6-乙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-甲基-6-丙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二丙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-乙基-6-丙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二甲氧基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二(氯甲基)-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二(溴甲基)-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二苯基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二甲苯甲酰基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二氯-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二苄基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,5-二甲基-1,4-亚苯基醚)及其组合。
任选的填料
在一些实施方式中,热塑性弹性体配混物还包含无机填料。
可以使用无机填料,例如来降低成本和/或控制热塑性弹性体配混物的性质。在其他实施方式中,也可使用无机填料,例如作为无机填料阻燃剂。
无机填料的非限制性例子包括氧化铁、氧化锌、氧化镁、氧化钛、氧化锆、二氧化钛、氧化铝、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙、碳酸钙(重质、轻质、胶体)、硫酸钡、硫酸钙、硫酸钠、亚硫酸钙、硅酸钙、磷酸钙、磷酸镁、滑石、云母、高岭土、粘土、硅灰石、水滑石、玻璃珠、玻璃粉、硅砂、硅石、氮化硅、石英粉、火山石、硅藻土、白炭黑、铁粉和铝粉。
在一些实施方式中,无机填料是碳酸钙、滑石或它们的混合物。
任选的粘合剂
在一些实施方式中,热塑性弹性体配混物被覆盖模制到热塑性基板上,上述热塑性弹性体配混物还包括至少一种粘合剂。
对于热塑性基板是聚酰胺(尼龙)的实施方式,合适的粘合剂包括马来酸酐功能化的聚合物,例如马来酸酐化的聚烯烃和马来酸酐功能化的苯乙烯类嵌段共聚物。例如,合适的马来酸酐功能化的聚烯烃是Gu等在美国专利第7842747号中记载的那些,通过引用将其纳入本文。
可商业获得的马来酸酐功能化的聚烯烃的例子包括:以EXXELOR商标从埃克森美孚化学公司(ExxonMobil Chemical)获得的那些;以POLYBOND商标从艾迪凡特公司(Addivant)获得的那些;以及以FUSABOND商标从杜邦公司(DuPond)获得的那些。
可商业获得的马来酸酐功能化的苯乙烯类嵌段共聚物的例子包括以KRATON FG商标从科腾高性能聚合物公司(Kraton Performance Polymers Inc.)获得的那些,例如FG1901和FG1924级别。
在热塑性基板是聚烯烃例如聚丙烯的实施方式中,合适的粘合剂包括相容的聚烯烃,例如上述的作为第二聚合物的那些聚烯烃,包括聚丙烯。可商业获得的例子包括以BRASKEM H521商标从布拉斯科美国公司(Braskem America Inc)获得的聚丙烯。
在热塑性基板是另一种热塑性材料例如热塑性聚氨酯(TPU)、聚碳酸酯(PC)、聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯(PC/ABS)、和聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚碳酸酯(PBT/PC)的实施方式中,合适的粘合剂包括相容的聚合物,例如TPU或共聚酯弹性体(COPE)或TPU/COPE的掺混物。可商业获得的例子包括以ELASTOLLAN商标从巴斯夫公司获得的TPU。
其他任选的添加剂
在一些实施方式中,热塑性弹性体配混物还包括常规的塑料添加剂,其量是足以使配混物获得所需的加工性质或性能性质。添加剂的量不应造成添加剂的浪费或对配混物的加工性质或性能有害。热塑性配混领域的技术人员无需过多的实验,仅须参考一些文献,例如来自“塑料设计库”(Plastics Design Library)(elsevier.com)的《塑料添加剂数据 库(Plastics Additives Database)(2004)》,就能够选择许多不同类型的添加剂加入本发明的配混物中。
本发明的热塑性弹性体配混物中可包含的任选的添加剂的非限制性例子包括粘合促进剂;杀生物剂;抗雾化剂;抗静电剂;起泡剂和发泡剂;粘合剂和粘合聚合物;分散剂;阻燃剂和烟雾抑制剂;抗冲改性剂;引发剂;润滑剂;云母;颜料、着色剂和染料;加工助剂;脱模剂;硅烷类、钛酸盐/酯(titanate)和锆酸盐/酯(zirconate);滑爽剂和抗粘连剂;稳定剂;硬脂酸盐/酯(stearate);紫外光吸收剂;粘度调节剂;蜡;以及上述添加剂的任意组合。
在一些实施方式中,热塑性弹性体配混物还包括物理发泡剂,例如二氧化碳、氮、或空气,和/或化学发泡剂,例如在分解时释放气体的有机或无机化合物,并且能被注模或挤出至发泡的TPE材料中。
TPE配混物中的成分的范围
下表1示出了本发明的热塑性弹性体配混物的成分的可接受的、所需的和优选的范围,该范围是基于热塑性弹性体配混物中所含的100重量份的苯乙烯类嵌段共聚物。
本发明的热塑性弹性体配混物可包含这些成分,基本上由这些成分组成,或由这些成分组成。任何所述范围之间的数值也被视为一个范围的端值,从而所有可能的组合被视为均在表1所示的可能范围中,以作为本发明所用的配混物的实施方式。除非在本文中另外清楚地说明,任何揭示的数值意指确切的该揭示的数值、“约”该揭示的数值、或者同时表示确切的该揭示的数值和“约”该揭示的数值。
在一些实施方式中,相对于热塑性弹性体配混物中所含的100重量份苯乙烯类嵌段共聚物,热塑性弹性体配混物包含至少约20重量份、或至少约40重量份,且少于约70重量份、或少于约50重量份的高软化点增粘剂。
在又一些实施方式中,热塑性弹性体配混物包含相对于配混物总重量为少于30重量%的高软化点增粘剂。在又一些实施方式中,热塑性弹性体配混物包含相对于配混物总重量为少于28重量%的高软化点增粘剂。
加工
一旦选择了合适的成分,本发明的热塑性弹性体配混物的制备并不复杂。本发明的配混物可以间歇或连续操作的方式制得。
以连续工艺进行的混合通常在挤出机中进行,该挤出机的温度升高到足以使聚合物基体熔化的程度,且在进料喉处、或通过注射或下游侧的支进料机添加所有的添加剂。挤出机速度范围可为约200~约700转/分钟(rpm),优选为约300~约500rpm。通常,将挤出机的输出物制成粒状,供后续挤出、模塑、热成形、发泡、压延和/或用其它方法加工成聚合物制品。
后续的挤出、模塑、热成型、发泡、压延和/或其它加工技术是热塑性聚合物工程领域的技术人员所熟知的。不需要过多的实验,仅仅需要参考诸如《挤出,权威加工指南和手册》(Extrusion,The Definitive Processing Guide and Handbook);《模塑部件收缩和翘曲手册》(Handbook of Molded Part Shrinkage and Warpage);《专业模塑技术》(Specialized Molding Techniques);《旋转模塑技术》(Rotational MoldingTechnology)和《模具、工具和模头修补焊接手册》(Handbook of Mold,Tool and DieRepair Welding)(均由塑料设计资料库出版(www.elsevier.com))之类的参考文献,本领域技术人员就能使用本发明的配混物制得具有任何想得到的形状和外观的制品。
由TPE配混物制成的制品
在一些实施方式中,本发明涉及一种声音阻尼制品,其由本文中所述的热塑性弹性体配混物制成。根据本发明,可提供在室温或高于室温下的优异的声音阻尼性能,并且实现有用的振动阻尼性质。
例如,本发明的声音阻尼制品对噪音刺激响应,与由对相同的噪音刺激响应的对照制品产生的基于IEC 711的有效的声压级相比,能产生至少低80%的基于IEC711的有效的声压级,且在一些实施方式中,至少低90%。
在一些实施方式中,例如当本发明的热塑性弹性体配混物包含苯乙烯类嵌段共聚物时,该苯乙烯类嵌段共聚物是选自具有氢化的乙烯类异戊二烯中间嵌段的氢化的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和高乙烯基苯乙烯-(乙烯/丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物的至少一种,上述对照制品由对照TPE配混物制成,该对照TPE配混物在组成上除了不含高软化点增粘剂以外,与本发明的热塑性弹性体配混物相同。
在又一些实施方式中,对照制品由代表常规TPE配混物的对照TPE配混物制成,例如TPE配混物是基于烃类嵌段共聚物(OBC)和/或低分子量苯乙烯类嵌段共聚物。
无需过多的实验,本领域技术人员可根据特定的终端用途应用的需要来确定本发明的声音阻尼制品的制造。例如,本发明的声音阻尼制品可制成为音响喇叭的扬声器边缘密封或垫圈。或者,例如,本发明的声音阻尼制品可制成为音响喇叭的夹套和/或绝缘层。
在一些实施方式中,本发明涉及一种扬声器系统,其包括至少一个扬声器驱动器。上述扬声器驱动器的至少一部分被本发明的声音阻尼制品的至少一部分包围。
在又一些实施方式中,本发明涉及一种扬声器系统,其包括壳体;至少部分地包含在上述壳体内的至少一个扬声器驱动器;以及垫圈,该垫圈设置在上述壳体的至少一部分和上述扬声器驱动器的至少一部分之间。上述垫圈包含本发明的声音阻尼制品。
在又一些实施方式中,本发明涉及一种具有线缆的带线的头戴式耳机或耳机。上述线缆包括导电芯,该导电芯至少部分地被夹套或绝缘层、或者这两者包裹。上述夹套或绝缘层中的至少一个包括本发明的声音阻尼制品。
在又一些实施方式中,本发明涉及一种多组分制品,该多组分制品包含至少两种由不同的材料形成的组分,其中上述材料中的一种是本文中所述的热塑性弹性体配混物。例如,热塑性弹性体配混物能覆盖模制在基板上。在一些实施方式中,上述基板是热塑性基板,例如聚酰胺(尼龙)、聚烯烃(例如聚丙烯)、或其它热塑性材料,例如热塑性聚氨酯(TPU)、聚碳酸酯(PC)、聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯(PC/ABS)、或聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚碳酸酯(PBT/PC)。根据本发明,覆盖模制在热塑性基板上的热塑性弹性体配混物的90度剥离强度在一些实施方式中为大于约8磅/英寸,在又一些实施方式中,大于约10磅/英寸。
在一些实施方式中,上述制品或上述多组分制品的一个组分可以由TPE配混物通过注射成型、挤出、热成型、压延、吹塑、和增材3D制造来成型。
本发明的制品可包含上述热塑性弹性体配混物,基本上由上述热塑性弹性体配混物组成,或由上述热塑性弹性体配混物组成。
噪声降低试验
本发明的热塑性弹性体配混物和由其制得的声音阻尼制品的声音阻尼性质例如可根据下述本文中记载的噪声降低试验来进行评价。或者,无需过多的实验,也可采用本领域技术人员公知的其它方法。
在本发明的文字记载中,上述“噪声降低试验”是指本领域技术人员根据以下方法进行的评价。
通过将测试的TPE配混物在200℃下挤出以形成一定长度(约100cm)的线缆夹套,该线缆夹套的外径为1.5mm,夹套厚度为0.5mm,由此制成测试试样。
通过将对照的TPE配混物在200℃下挤出以形成一定长度(约100cm)的线缆夹套,该线缆夹套的外径为1.5mm,夹套厚度为0.5mm,由此制成对照试样。
将上述测试试样和上述对照试样一起直接放置在常规的实验台上面,并将它们平行和彼此接近地放置。
首先,使一对的上述试验试样和上述对照试样一起经受“打击测试”。根据打击测试,以一定的方式使用实心的木制圆棒(25mm直径和任何足够的长度)并且用一定的力反复敲击一对的上述测试试样和上述对照试样,来模拟实际使用中消费者的音频头戴式耳机和/或耳机的线缆经历的与物体偶然接触的情形,直到使用基于IEC711的人工电子耳捕获到静态的响应作为噪音频率响应曲线,并检测到有效的声压级(dB)。
接着,使一对的上述试验试样和上述对照试样一起经受“摩擦测试”。根据摩擦测试,以一定的方式使用实心的木制圆棒(25mm直径和任何足够的长度)并且用一定的力反复摩擦一对的上述测试试样和上述对照试样,来模拟实际使用中消费者的音频头戴式耳机和/或耳机的线缆经历的与物体偶然接触的情形,直到使用基于IEC711的人工电子耳捕获到静态的响应作为噪音频率响应曲线,并检测到有效的声压级(dB)。
将打击测试和摩擦测试的各测试试样的基于IEC 711的有效的声压级与对照试样比较,根据打击测试和摩擦测试的各对照试样的有效的声压级来确定测试试样的噪声降低百分比。
除使用基于IEC 711的人工电子耳外,或作为替代,可由具有所谓的“黄金耳”的资格的人来评价有效的声压级的差别。
本发明的实用性
如上所述,本发明的热塑性弹性体配混物和由其制成的制品表现出在室温或高于室温下有用的振动阻尼性质,并且还表现出有用的声音和/或噪声阻尼性质。
已发现,通过将高软化点增粘剂添加到苯乙烯基嵌段共聚物中以得到热塑性弹性体配混物,上述苯乙烯基嵌段共聚物的共聚物正切δ峰温度能转移到较高的温度(即,配混物正切δ峰温度)。有利的是,苯乙烯基嵌段共聚物的振动阻尼能力能增加以适合规定温度、例如至少-10℃、或至少0℃、或室温、或大于室温的预期终端用途的应用。令人惊讶的是,发现也能改进声音和/或噪音阻尼性质。
因此,可以使用本发明的热塑性弹性体配混物来形成要求下述性质的组合的任何制品、或多组分制品的任何组分,上述性质的是指用于在例如至少-10℃、或至少0℃、或室温、或大于室温的温度下的应用的振动阻尼性质,和声音/或噪音阻尼性质。
由于其有用性和多功能性,本发明的热塑性弹性体配混物具有可用于多种不同的工业领域中的各种应用的潜力,包括但不限于:汽车和运输;房屋设施;工业设备;电子;声学;通信;健康护理和医学;国防;火器;安全保障;个人安全;和获益于在室温或高于室温下的振动阻尼和声音或噪音阻尼的组合的其它工业领域或应用。这些性质的组合使得本发明的声音阻尼制品在高品质音响设备中特别有用。
实施例
制备了本发明的多种实施方式的热塑性弹性体配混物的非限制性实施例。
显示高软化点增粘剂的效果的实施例
下表2a示出实施例1~14和比较例A的热塑性弹性体配混物的成分的来源。
下表2b示出实施例1~4和比较例A的配方和某些性质。
下表2c示出实施例5~8的配方和某些性质。
下表2c示出实施例9~14的配方和某些性质。
声音阻尼TPE配混物的实施例
下表3a示出实施例15~19的热塑性弹性体配混物的成分来源,上述热塑性弹性体配混物对于终端用途的应用的声音和/或噪音阻尼是有用的。
下表3b示出实施例15~19的配方和某些性质。
无需过多的实验,本领域技术人员能利用本发明的书写描述,包括实施例,来配制热塑性弹性体配混物和由其得到的制品,它们都在室温或高于室温下表现出有用的振动阻尼性质,并且还表现出有益的声音和/或噪音阻尼性质。
本发明的实施方式引用的所有文件是通过引用纳入本文的相关部分,对任何文件的引用并不是承认其为本发明的现有技术。
虽然已经阐述和说明了本发明的具体实施方式,但是对本领域技术人员显而易见的是,在不背离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种其他的改变和改进。因此,所附权利要求意在涵盖本发明范围内的所有这些改变和改进。
Claims (15)
1.一种声音阻尼制品,其由热塑性弹性体配混物制成,所述配混物包括:
(a)具有共聚物正切δ峰温度的苯乙烯类嵌段共聚物;
(b)具有基于ASTM 6493的至少为约80℃的软化点的增粘剂;
(c)增塑剂;以及
(d)第二聚合物;
其中,所述配混物具有配混物正切δ峰温度,且所述配混物正切δ峰温度大于所述共聚物正切δ峰温度。
2.如权利要求1所述的声音阻尼制品,其特征在于,所述共聚物正切δ峰温度大于-40℃且小于-10℃。
3.如权利要求1或2所述的声音阻尼制品,其特征在于,所述配混物正切δ峰温度至少为-10℃。
4.如权利要求1~3中任一项所述的声音阻尼制品,其特征在于,所述增粘剂具有基于ASTM 6493的从约80℃到约150℃的范围的软化点。
5.如权利要求1~4中任一项所述的声音阻尼制品,其特征在于,所述增粘剂具有从约400至约3500的范围的重均分子量。
6.如权利要求1~5中任一项所述的声音阻尼制品,其特征在于,所述增粘剂包含饱和的脂环族非结晶烃树脂。
7.如权利要求1~6中任一项所述的声音阻尼制品,其特征在于,所述增粘剂的量是相对于100重量份的所述苯乙烯类嵌段共聚物为约20重量份~约200重量份。
8.如权利要求1~7中任一项所述的声音阻尼制品,其特征在于,所述增粘剂的量是相对于100重量份的所述苯乙烯类嵌段共聚物为约20重量份~约50重量份。
9.如权利要求1~8中任一项所述的声音阻尼制品,其特征在于,所述配混物还包含选自下组的至少一种添加剂:粘合促进剂;杀生物剂;抗雾化剂;抗静电剂;起泡剂和发泡剂;粘合剂和粘合聚合物;分散剂;填料;阻燃剂和烟雾抑制剂;抗冲改性剂;引发剂;润滑剂;云母;颜料、着色剂和染料;加工助剂;脱模剂;硅烷类、钛酸盐/酯和锆酸盐/酯;滑爽剂和抗粘连剂;稳定剂;硬脂酸盐/酯;紫外光吸收剂;粘度调节剂;蜡;以及上述添加剂的任意组合。
10.如权利要求1~9中任一项所述的声音阻尼制品,其特征在于,所述配混物基本上不含苯乙烯-(乙烯-乙烯/丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物和低乙烯基苯乙烯-(乙烯/丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物。
11.如权利要求1~10中任一项所述的声音阻尼制品,其特征在于,所述苯乙烯类嵌段共聚物是选自具有氢化的乙烯类异戊二烯中间嵌段的氢化的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和高乙烯基苯乙烯-(乙烯/丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物的至少一种。
12.如权利要求11所述的声音阻尼制品,其特征在于,所述声音阻尼制品对噪音刺激响应,与由对相同的噪音刺激响应的对照制品产生的基于IEC711的有效的声压级相比,能产生至少低80%的基于IEC 711的有效的声压级,其中,所述对照制品由对照TPE配混物制成,所述对照TPE配混物在组成上除了不含高软化点增粘剂以外,与所述热塑性弹性体配混物相同。
13.一种扬声器系统,它至少包括一个扬声器驱动器,其特征在于,所述扬声器驱动器的至少一部分被权利要求1~11中任一项所述的声音阻尼制品的至少一部分包围。
14.一种扬声器系统,它包括壳体;至少部分地包含在所述壳体内的至少一个扬声器驱动器;以及垫圈,该垫圈设置在所述壳体的至少一部分和所述扬声器驱动器的至少一部分之间,其特征在于,所述垫圈包括权利要求1~11中任一项所述的声音阻尼制品。
15.一种有线的头戴式耳机或耳机,其包括线缆,所述线缆包括导电芯,该导电芯至少部分地被夹套或绝缘层或者两者包裹,其特征在于,所述夹套或绝缘层中的至少一个包括权利要求1~11中任一项所述的声音阻尼制品。
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