CN112135730B - 多层约束层阻尼 - Google Patents

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Abstract

本文提供了包括交替的阻尼层和约束层的多层阻尼层合件。选择阻尼层的材料和构造，使得阻尼层具有从第一阻尼层开始降低的玻璃化转变温度分布，从而允许层合件在较大的工作温度和/或频率范围内有效地耗散振动。还提供了使用多层阻尼层合件的系统和方法。

Description

多层约束层阻尼
技术领域
本发明总体上涉及用于耗散振动的多层阻尼层合件。
背景技术
在许多市场中，例如汽车市场、家用电器市场和电子市场中，需要减小不希望的振动和相关噪声的产生。例如，汽车工业正趋向于越来越多地采用轻型车辆。因此，越来越多地使用重量更轻的铝和聚合物材料。然而，这些设计和材料的使用导致与车辆振动和振动相关噪声有关的其他问题。
通常，通过两种方法处理噪声和振动问题：结构几何形状的加固，使其更能抵抗振动，和结构阻尼以减小振动幅度。与这些解决方案一起，声学技术可用于吸收、反射和隔离来自声源的声波，例如在声波到达车厢中的乘客之前。
结构阻尼方法可涉及阻尼带或阻尼层合件的应用，所述阻尼带或层合件包括加固(stiffening)载体材料或约束载体材料和阻尼材料。阻尼带耗散振动的有效性可以取决于要耗散的振动的频率以及阻尼带材料的温度。特别是，传统阻尼带仅在相对较窄的温度范围内提供振动阻尼，该温度范围可能不包括待阻尼结构的所有标准工作温度。结果，仍然需要能够在更宽的温度范围内有力地高效阻尼或减小振动的阻尼层合件。
发明概述
在一个实施方案中，本公开涉及在约200Hz时的复合损耗因子大于约0.05的多层阻尼层合件。在许多实施方案中，多层阻尼层合件在至少约30℃的温度范围内的复合损耗因子大于约0.05。多层阻尼层合件包括第一阻尼层、外部约束层和第二阻尼层，其中第二阻尼层的至少一部分设置在第一阻尼层与外部约束层之间。多层阻尼层合件还包括内部约束层，该内部约束层的至少一部分设置在第一阻尼层与第二阻尼层之间。在许多实施方案中，第一阻尼层包括第一胶黏剂，并且第二阻尼层包括第二胶黏剂。在一些实施方案中，第一阻尼层包括第一黏弹性阻尼材料，并且第二阻尼层包括第二黏弹性阻尼材料。在许多实施方案中，第一阻尼层包括胶黏剂，第二阻尼层也包括胶黏剂。在许多实施方案中，第一阻尼层包括压敏胶黏剂。在许多实施方案中，第二阻尼层也包括压敏胶黏剂。在许多实施方案中，内部约束层和外部约束层各自独立地包括金属。在一些实施方案中，内部约束层和外部约束层各自独立地是金属箔。层合件的阻尼层可以具有从第一阻尼层开始降低的玻璃化转变温度分布(glass transition temperature profile)。在许多实施方案中，第一阻尼层的玻璃化转变温度，即第一玻璃化转变温度，比第二阻尼层的玻璃化转变温度，即第二玻璃化转变温度高至少5℃。在一些实施方案中，第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差为约5℃至约35℃。在一些实施方案中，第一玻璃化转变温度和第二玻璃化转变温度各自独立地为约-60℃至约100℃。在一些实施方案中，层合件的阻尼层可以具有从第一阻尼层开始增加的高弹模量(plateau modulus)分布。在许多实施方案中，层合件的阻尼层可各自具有黏弹性损耗因子，其中，如果第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差小于约20℃，则第一黏弹性损耗因子与第二黏弹性损耗因子之间的差为约0.2至约1.5，并且其中，如果第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差大于约20℃，则第一黏弹性损耗因子与第二黏弹性损耗因子之间的差为约0.2至约3.0。在一些实施方案中，层合件的阻尼层可各自具有黏弹性损耗因子，其中如果第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差小于约20℃，则第一黏弹性损耗因子的最大值与第二黏弹性损耗因子的最大值之间的差为约0.2至约1.5，并且其中如果第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差大于约20℃，则第一黏弹性损耗因子的最大值与第二黏弹性损耗因子的最大值之间的差为约0.2至约3.0。在许多实施方案中，第一阻尼层和第二阻尼层的厚度各自独立地为约0.1密耳(mil)至约200密耳。在一些实施方案中，内部约束层和外部约束层的厚度各自独立地为约0.2密耳至约120密耳。在一些实施方案中，多层阻尼层合件还包括在与第二阻尼层相对的面连接于第一阻尼层的衬垫层(liner layer)。
在另一个实施方案中，本发明涉及多层阻尼层合件，其包括N个阻尼层、N-1个内部约束层和外部约束层，其中N为大于或等于约2的整数。每个阻尼层的至少一部分都与其他阻尼层共延。每个第M个内部约束层的至少一部分设置在第M个阻尼层与第(M+1)个阻尼层之间，其中M是从1到N-1的整数。第N个阻尼层的至少一部分设置在第(N-1)个约束层与外部约束层之间。层合件的阻尼层各自独立地具有玻璃化转变温度Tg，其中Tg(N)<Tg(N-1)<Tg(N-2)<…<Tg(1)。在许多实施方案中，层合件的阻尼层各自独立地具有高弹模量(Go)，其中Go(N)>Go(N-1)>Go(N-2)>…>Go(1)。
在另一个实施方案中，本公开涉及包括如上所述的多层阻尼层合件的系统。该系统还包括连接于多层阻尼层合件的第一阻尼层的基础基体(base substrate)。
在另一个实施方案中，本公开涉及减小基础基体振动的方法。该方法包括提供易受振动影响的基础基体。该方法还包括将基础基体连接到所提供的多层阻尼层合件的第一阻尼层。在一些实施方案中，该方法还包括,当在目标频率下测量时，随着多层阻尼层合件的应用温度从第一玻璃化转变温度变为第二玻璃化转变温度,将最大剪切应变的位置从第一阻尼层转移到第二阻尼层。在许多实施方案中，基础结构的振动在温度和频率的顺序范围内被耗散。
发明详述
本公开总体上涉及多层阻尼层合件，其当附着于易受振动影响的结构时能够有利地在宽泛的温度和频率范围内有效地耗散振动。例如，对于阻尼层合件而言，减小结构的不希望的振动是有益的，因为这些振动会降低结构的稳定性，增加疲劳和应力，缩短使用寿命，并促进不希望的振动副作用，例如产生噪音或车辆乘客的不适感。
通常，对这种振动的结构进行阻尼处理，以降低振动的发生和强度。一些阻尼处理采用包括加固元件(stiffening element)和阻尼元件的分层构造的约束层阻尼(constrained layer damping,CLD)构造。这些CLD处理可有效缓解由阻尼元件材料的选择部分决定的特定温度下的某些振动频率。结果，可能相对限制了常规CLD处理的有效温度范围。已知的是，在每次处理时使用不同黏弹性阻尼材料的多个CLD处理的分层叠加可用于扩大阻尼的温度范围。然而，以这种方式扩大阻尼温度有害地导致峰值阻尼性能的不期望的降低。此外，这种增加阻尼宽度的CLD处理的叠加增加了处理产品的质量，这也是不希望的。
本文公开了使用具有特定流变性质的阻尼材料的多层CLD处理的构造，所述流变性质允许在较宽的温度下以增加的阻尼效率进行阻尼。所确认的流变性质提供了可用于选择可以根据具体设计标准以叠加的构造布置的黏弹性材料的参数。这允许用具有不同流变特性的差异化阻尼层构建新型多层阻尼层合件。这些新型层合件有利地表现出宽泛的温度阻尼，同时，如果有的话，峰值阻尼降低最小，并且几乎没有增加处理重量。
阻尼层合件及其组成阻尼层的阻尼性能可以根据它们各自的损耗因子来描述。阻尼材料或阻尼层的黏弹性损耗因子tan(δ)是其将振动能转换为热能的能力的量度。通常，选择为高阻尼的阻尼材料或各个阻尼层的成分的黏弹性损耗因子可以为约0.5或更大。在分层结构中，通常认为整个结构的总损耗因子，也称为复合损耗因子(composite lossfactor,CLF)，在0.05或更大的值时视为有效。复合损耗因子随振动频率和温度而变化，对于给定的频率，可以绘制复合损耗因子与温度的曲线。该曲线的最大CLF值可以称为峰阻尼值，并且一部分CLF大于约0.05的曲线的横坐标宽度可以称为阻尼温度范围。然后可以使用以下公式计算具体阻尼处理在给定振动频率下的阻尼效率：
其中ξ为阻尼效率，W为以℃为单位的阻尼温度范围，M为峰阻尼值，而ρA为以kg/m为单位的线密度。
当将使用黏弹性阻尼材料作为阻尼材料的CLD处理应用于黏弹性阻尼材料为胶黏剂的振动基体时，可以将来自基体的振动传递至与基体接触的胶黏剂。在胶黏剂的玻璃化转变条件(regime)附近，假设基体、胶黏剂和约束层的耦合使所有三者都以相似的波长振动，则由于胶黏剂聚合物链的分子运动，振动作为热能损耗了，从而导致能量损失，进而导致振幅的阻尼。因此，在这种结构中，仅在接近胶黏剂的玻璃化转变温度的温度下振动阻尼最大。这导致复合损耗因子曲线的阻尼温度范围狭窄地位于阻尼材料玻璃化转变温度附近，并且阻尼效率随着阻尼温度范围变窄而降低。
结果，通过包括交替的阻尼层，所述交替的阻尼层随着温度接近其不同的玻璃化转变温度而顺序地表现出最大的剪切应变，多层阻尼层合件能够在更宽的阻尼温度范围内耗散振动能。以此方式，例如，当阻尼层合件的温度接近每个连续胶黏剂层的玻璃化转变温度时，交替的胶黏剂层可以依次吸收振动能。多个约束层的存在，以及在一定温度和频率范围内振动能的顺序耗散，既可以允许更高的阻尼幅度，又可以允许在更宽的温度和频率范围内进行阻尼。参考上述方程式，这些多层层合件结构可提供更高的阻尼温度范围(W)值，而对于相同材料的线密度(ρA)而言，峰值阻尼(M)几乎没有或没有损耗，从而提高了阻尼效率(ξ)。
阻尼层
在一个实施方案中，公开了多层阻尼层合件。层合件包括具有第一玻璃化转变温度的第一阻尼层和具有第二玻璃化转变温度的第二阻尼层。层合件的阻尼层具有从第一阻尼层开始降低的玻璃化转变温度曲线，例如，第一阻尼层的玻璃化转变温度(第一玻璃化转变温度)大于第二阻尼层的玻璃化转变温度(第二玻璃化转变温度)。第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差可以为例如约5℃至约35℃，例如约5℃至约30℃，约5℃至约20℃，约7.5℃至22.5℃，约10℃至25℃，约12.5℃至27.5℃，或约15℃至30℃。就上限而言，第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差可以小于约35℃，例如小于约30.0℃，小于约27.5℃，小于约25.0℃，小于约22.5℃，小于约20.0℃，小于约17.5℃，小于约15.0℃，小于约12.5℃，小于约10.0℃，或小于约7.5℃。就下限而言，第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差可以大于约5℃，例如，大于约7.5℃，大于约10.0℃，大于约12.5℃，大于约15.0℃，大于约17.5℃，大于约20.0℃，大于约22.5℃，大于约25℃，或大于约27.5℃。也可以考虑更大的温度差，例如大于约35.0℃，以及更小的温度差，例如小于约5.0℃。
多层阻尼层合件的复合损耗因子可以根据ASTM E 756-98,"Standard TestMethod for Measuring Vibration-Damping Properties of Materials(测量材料的振动阻尼特性的标准测试方法)”(2018)所述来测定。多层阻尼层合件在200Hz时的复合损耗因子可以大于约0.05，例如大于约0.06，大于约0.07，大于约0.08，大于约0.09，大于约0.10，大于约0.20，大于约0.30，大于约0.40，或大于约0.50。在至少约20℃，例如至少约22℃，至少约24℃，至少约26℃，至少约28℃，至少约30℃，至少约32℃，至少约34℃，至少约35℃，至少约36℃，至少约38℃，或至少约40℃的温度范围内，多层阻尼层合件在200Hz时的复合损耗因子可以大于约0.05。在一些实施方案中，提供的层合件，其具有不同的第一阻尼层成分和第二阻尼层成分，在比两个阻尼层都具有相同成分的类似层合件的阻尼温度范围高至少5℃的阻尼温度范围内，具有合适的复合损耗因子，例如，两个层都具有第一阻尼层成分或两个层均具有第二阻尼层成分。
在某些情况下，如果在没有任何其他设计约束的情况下，第一阻尼材料经选择为“高温”阻尼材料，且其在200Hz时的峰值阻尼在0℃或高于0℃下发生，并且第二阻尼材料经选择为“低温”阻尼材料，且其在200Hz时的峰值阻尼在0℃或低于0℃下发生，则所得的复合损耗因子曲线可以包括复合损耗因子降低到0.05以下的局部最小值。在一些实施方案中，为了避免这种阻尼破坏，部分地基于第一阻尼层和第二阻尼层的厚度来选择第一玻璃转化温度和第二玻璃转化温度之间的差。第一阻尼层可以具有第一阻尼层厚度(H1)，第二阻尼层可以具有第二阻尼层厚度(H2)。例如，可以使用以下公式选择第一玻璃化转变温度Tg(1)与第二玻璃化转变温度Tg(2)之间的最小玻璃化转变温度差(ΔTg,min)和最大玻璃化转变温度差(ΔTg,max)：
第一阻尼层厚度和第二阻尼层厚度例如可以各自独立地为约0.1密耳至约200密耳，例如0.1密耳至10密耳，0.2密耳至20密耳，0.5密耳至40密耳，1密耳至90密耳，或2密耳至200密耳。就上限而言，第一阻尼层的厚度和第二阻尼层的厚度可以各自独立地小于200密耳，例如小于90密耳，小于40密耳，小于20密耳，小于10密耳，小于5密耳，小于2密耳，小于1密耳，小于0.5密耳，或小于0.2密耳。就下限而言，第一阻尼层的厚度和第二阻尼层的厚度可以各自独立地大于0.1密耳，例如大于0.2密耳，大于0.5密耳，大于1密耳，大于2密耳，大于5密耳，大于10密耳，大于20密耳，大于40密耳，或大于90密耳。还可以考虑更大的厚度，例如大于200密耳，以及更小的厚度，例如小于0.1密耳。
在一些情况下，第一玻璃化转变温度和第二玻璃化转变温度可以例如各自独立地为约-60℃至约100℃，例如-60℃至36℃，-44℃至52℃，-28℃至68℃，-12℃至84℃，或从4℃至100℃。就上限而言，第一玻璃化转变温度和第二玻璃化转变温度可以各自独立地小于100℃，例如，小于84℃，小于68℃，小于52℃，小于36℃，小于20℃，小于低于4℃，小于-12℃，小于-28℃，或小于-44℃。就下限而言，第一玻璃化转变温度和第二玻璃化转变温度可以各自独立地大于-60℃，例如，大于-44℃，大于-28℃，大于-12℃，大于4℃，大于20℃，大于36℃，大于52℃，大于68℃，或大于84℃。也可以考虑更大的玻璃化转变温度，例如大于100℃，和更小的玻璃化转变温度，例如小于-60℃。本文所述的玻璃化转变温度可以通过线性黏弹性条件下的动态力学分析来测量，例如，以每秒10弧度和0.1％应变。
多层阻尼层合件的第一阻尼层和第二阻尼层之间的关系也可以根据它们各自的高弹模量来表征。材料的高弹模量是橡胶状振动响应条件下该材料的特征弹性储能模量的量度。可以选择第一阻尼层和第二阻尼层的成分，以使得当温度接近第一阻尼层和第二阻尼层的玻璃化转变温度时，第一阻尼层的第一高弹模量和第二阻尼层的第二高弹模量改善剪切应变从第一阻尼层到第二阻尼层的的顺序过渡。在一些情况下，层合件的阻尼层可具有从第一阻尼层开始增加的高弹模量分布，例如，第二高弹模量大于第一高弹模量。第二高弹模量与第一高弹模量之比可以为例如约1至约200，例如1-20、2-40、3-70、5-100或8-200。就上限而言，第二高弹模量与第一高弹模量之比可以小于200，例如小于100，小于70，小于40，小于20，小于10，小于8，小于5，小于3，或小于2。就下限而言，第二高弹模量与第一高弹模量之比可以大于1，例如，大于2，大于3，大于5，大于8，大于10，大于20，大于40，大于70，或大于100。也可以考虑更大的比率，例如大于200。
还可以选择第一阻尼层和第二阻尼层的材料，使得第一高弹模量与第二高弹模量之间的差部分地基于第一阻尼层和第二阻尼层的厚度。在一些实施方案中，第二高弹模量(G0,2)与第一高弹模量(G0,1)的最小比率接近1，并且第二高弹模量与第一高弹模量的最大比率可以使用以下公式来选择：
多层阻尼层合件的第一阻尼层和第二阻尼层之间的关系也可以根据它们各自的黏弹性损耗因子来表征。在许多实施方案中，层合件的阻尼层可各自具有黏弹性损耗因子，其中，如果第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差小于约20℃，则第一黏弹性损耗因子与第二黏弹性损耗因子之间的差为约0.2至约1.5，并且其中，如果第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差大于约20℃，则第一黏弹性损耗因子与第二黏弹性损耗因子之间的差为约0.2至约3.0。在一些实施方案中，层合件的阻尼层可各自具有黏弹性损耗因子，其中如果第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差小于约20℃，则第一黏弹性损耗因子的最大值与第二黏弹性损耗因子的最大值之间的差为约0.2至约1.5，并且其中，如果第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差大于约20℃，则第一黏弹性损耗因子的最大值与第二黏弹性损耗因子的最大值之间的差为约0.2至约3.0。可以选择第一阻尼层和第二阻尼层的成分，以使第一阻尼层的第一黏弹性损耗因子和第二阻尼层的第二黏弹性损耗因子允许每一层都有助于产生大于约0.05的总复合损耗因子。在一些情况下，配置第一阻尼层和第二阻尼层，使得根据下述根据公式，最小第一黏弹性损耗因子(tan(δ)1,min)和最小第二黏弹性损耗因子(tan(δ)2,min)在期望的工作温度或频率范围规模上与阻尼层厚度相关：
其中H1和H2各自以米为单位。
第一阻尼层和第二阻尼层还可以配置为使得第一黏弹性损耗因子与第二黏弹性损耗因子之间的差与第一玻璃化转变温度和第二玻璃化转变温度之间的差相关。例如，当第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差(或绝对差)小于约20℃时，第一黏弹性损耗因子与第二黏弹性损耗因子之间的差(或绝对差)可以为约0.2至约1.5，例如0.20-0.98、0.33-1.11、0.46-1.24、0.59-1.37或0.72-1.50。就上限而言，当第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差小于20℃时，第一黏弹性损耗因子与第二黏弹性损耗因子之间的差可以小于1.50，例如，小于1.37，小于1.24，小于1.11，小于0.98，小于0.85，小于0.72，小于0.59，小于0.46，或小于0.33。就下限而言，当第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差小于约20℃时，第一黏弹性损耗因子与第二黏弹性损耗因子之间的差可以大于约0.20，例如，大于0.33，大于0.46，大于0.59，大于0.72，大于0.85，大于0.98，大于1.11，大于1.24，或大于1.37。
作为另一个实例，当第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差大于约20℃时，第一黏弹性损耗因子与第二黏弹性损耗因子之间的差(或绝对差)可以为约0.2至约3.0，例如，0.20-1.88、0.48-2.16、0.76-2.44、1.04-2.72或1.32-3.00。就上限而言，当第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差大于约20℃时，第一黏弹性损耗因子与第二黏弹性损耗因子之间的差可以小于约3.0，例如，小于2.72，小于2.44，小于2.16，小于1.88，小于1.60，小于1.32，小于1.04，小于0.76，或小于0.48。就下限而言，当第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差大于约20℃时，第一黏弹性损耗因子与第二黏弹性损耗因子之间的差可以大于约0.2，例如，大于0.48，大于0.76，大于1.04，大于1.32，大于1.6，大于1.88，大于2.16，大于2.44，或大于2.72。
每个阻尼层的成分可以包括弹性材料、无弹性材料、黏性材料、和/或黏弹性材料。例如，阻尼材料可以是可压缩的，并且可以包括恢复力。一方面，阻尼材料可包括橡胶、塑料，例如尼龙、皮革、织物、泡沫、海绵、凝胶等。阻尼层可以是复合设计。在一些实施方案中，每个阻尼层都包括一种或多种黏弹性阻尼材料。在一些实施方案中，第一阻尼层包括第一黏弹性阻尼材料，并且第二阻尼层包括第二黏弹性阻尼材料。在许多实施方案中，具有第一黏弹性阻尼材料的第一阻尼层包括胶黏剂。在许多实施方案中，具有第二黏弹性阻尼材料的第二阻尼层也包括胶黏剂。在许多实施方案中，第一阻尼层和第二阻尼层中的至少一个中的胶黏剂包括压敏胶黏剂。
阻尼材料可包括一种或多种有机硅胶黏剂。有机硅胶黏剂可以包括聚有机硅氧烷分散体或树胶，例如聚二甲基硅氧烷、聚二甲基/甲基乙烯基硅氧烷、聚二甲基/甲基苯基硅氧烷、聚二甲基/二苯基硅氧烷及其共混物。有机硅胶黏剂可以包括有机硅树脂，例如MQ树脂或树脂的共混物。可商购的此类有机硅胶黏剂组合物的非限制性实例包括胶黏剂7651、7652、7657、Q2-7406、Q2-7566、Q2-7735以及7956，它们均可从Dow Corning(Midland，MI)获得；和可从Momentive Performance Materials(Waterford,NY)获得的SILGRIPTM PSA518、590、595、610、915、950和6574；以及可从Shin-Etsu Silicone(Akron,OH)获得的KRT-009和KRT-026。
阻尼材料可包含丙烯酸基或有机硅基单体。在一些实施方案中，阻尼材料包含一种或多种选自以下的丙烯酸基单体：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异壬酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸-4-甲基-2-戊酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯和甲基丙烯酸异辛酯。有用的丙烯酸烷基酯包括丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸异辛酯。在一个实施方案中，在乙烯基酯例如乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、异丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、多酸乙烯酯等存在的情况下，丙烯酸酯单体聚合。基于形成丙烯酸酯主链的单体的总重量，所存在的乙烯基酯的量可以高达约35wt％。在一个实施方案中，丙烯酸酯单体与不饱和羧酸共聚。不饱和羧酸尤其可以包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、β-羧基丙烯酸乙酯等。
在一些实施方案中，阻尼材料包含一种或多种选自硅氧烷、硅烷和杂氮硅三环乙二醇的有机硅基单体。在一些实施方案中，阻尼材料包含一种或多种选自以下的有机硅单体：1,4-双[二甲基[2-[2-(5-降冰片烯-2-基)乙基]甲硅烷基]苯、1,3-二环己基-1,1,3,3-四(二甲基甲硅烷氧基)二硅氧烷、1,3-二环己基-1,1,3,3-四(二甲基乙烯基甲硅烷氧基)二硅氧烷、1,3-二环己基-1,1,3,3-四[(降冰片烯-2-基)乙基二甲基甲硅烷氧基]二硅氧烷、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、1,1,3,3,5,5-六甲基-1,5-双[2-(5-降冰片烯-2-基)乙基]三硅氧烷、1,1,3,3-四甲基-1,3-双[2-(5-降冰片烯-2-基)乙基]二硅氧烷、2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基环四硅氧烷、N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-N′-(4-乙烯基苄基)乙二胺；以及3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基氨基甲酸乙烯酯。
阻尼材料可包含有机硅聚合物、丙烯酸聚合物或甲基丙烯酸聚合物。合适的丙烯酸聚合物包括但不限于S2000N、S692N、AT20N、XPE 1043和XPE 1045，它们均可从AveryDennison(Glendale,CA)获得；和可从BASF(Florham Park,NJ)获得的H9232。在一个实施方案中，将丙烯酸聚合物组合物以高达聚合物干重的30％的量与橡胶聚合物共混，所述橡胶聚合物包括但不限于多嵌段共聚物，例如为苯乙烯异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯(SEBS)等。有用的三嵌段的实例来自Kraton Polymer Inc.(Houston,TX)。多嵌段聚合物可用于改变丙烯酸组合物的阻尼峰和其他物理性质。其他阻尼材料可包括橡胶聚合物。合适的橡胶聚合物包括但不限于弹性体、丁基橡胶、苯乙烯嵌段共聚物(为人所知的来自例如Kraton的SBC)、有机硅橡胶、丁腈橡胶、异戊二烯、丁二烯。在一些实施方案中，橡胶聚合物组合物可以与丙烯酸类聚合物和/或丙烯酸类聚合物共混。
可以将各种各样的官能团并入阻尼材料的聚合物中。可以将官能团并入由丙烯酸基单体或硅基单体形成的聚合物中，例如作为末端节段。代表性的官能团包括但不限于羟基、环氧基、氰基、异氰酸酯基、氨基、芳氧基、芳烷氧基、肟、乙酰基(aceto)、环氧醚和乙烯基醚、烷氧基羟甲基、环醚、硫醇、二苯甲酮、苯乙酮、酰基膦、噻吨酮(thioxanthone)，以及二苯甲酮、苯乙酮、酰基膦和噻吨酮的衍生物。
具有氢键合能力的官能团是众所周知的，并且包括羧基、酰胺基、羟基、氨基、吡啶基、氧基、氨基甲酰基及其混合物。在一些实施方案中，阻尼材料的丙烯酸聚合物主链包括极性共聚单体乙烯吡咯烷酮和丙烯酸。具有氢键合官能度的其他单体的实例包括甲基丙烯酸、乙烯醇、己内酯、环氧乙烷、乙二醇、丙二醇、丙烯酸2-羟乙酯、N-乙烯基己内酰胺、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯等。
在一些实施方案中，阻尼材料包含一种或多种携带可以进一步交联的官能度的共聚单体。可交联共聚单体的实例包括(甲基)丙烯酸、丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、衣康酸、烯丙基缩水甘油醚等，及其混合物。官能部分，诸如上述那些，可用于交联聚合物链，将高侧链连接至主链，或两者。
阻尼材料还可以包含可以广泛变化的交联剂。合适的交联剂的实例包括多官能丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，例如二丙烯酸酯(乙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯和己二醇二丙烯酸酯)、二甲基丙烯酸酯(乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯和1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯)、三丙烯酸酯(三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯)和三甲基丙烯酸酯(季戊四醇三甲基丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯)以及二乙烯基酯，例如二乙烯基苯、琥珀酸二乙烯酯、己二酸二乙烯基酯、马来酸二乙烯基酯、乙二酸二乙烯基酯以及丙二酸二乙烯基酯。
存在于阻尼材料中的其他交联剂可用于在有机硅基基质中形成交联。在一些实施方案中，过氧化物交联剂，例如过氧化二苯甲酰是合适的。在一些实施方案中，交联剂是含有氢化硅官能度的化合物。这样的交联剂的非限制性实例包括PEROXAN BP 50W、PEROXANBIC和PEROXAN Bu，它们均可以从Pergan(Bocholt,Germany)获得；可从Arkema(King ofPrussia,PA)商购获得的A75和A98；以及来自Akzo Nobel(Chicago,IL)的CH-50和PD 50SPS。取决于所采用的化学体系，通常可以通过加热或其他技术来帮助和/或促进交联。
可用于阻尼材料中的其他示例性化学交联剂包括但不限于具有或不具有催化剂的二异氰酸酯、三异氰酸酯或聚异氰酸酯(例如二月桂酸二丁基锡)；离子交联剂；和二、三或多官能氮丙啶。可商购获得的化学交联剂的说明性非限制性实例包括可从NOAHTechnologies(San Antonio,TX)获得的乙酰丙酮铝(AAA)；可从DuPont(Wilmington,DE)获得的可从Bayer(Pittsburgh,PA)获得的/>以及可从Dow Chemical获得的PAPITM和VORONATETM。
阻尼材料可任选地包含一种或多种增黏剂或树脂，并且这些增粘剂(当使用时)可广泛变化。在一些情况下，阻尼材料的增黏剂包括单一增黏剂。在其他情况下，增黏剂包括多种增黏剂产品的混合物。合适的市售黏粘剂包括(但不限于)例如氢化DCPD树脂，例如来自Luhua(中国)的HD1100、HD1120，和来自Exxon Mobil(Houston,TX)的E5400。其他合适的氢化树脂包括完全氢化的树脂，例如来自Eastman(Kingsport,TN)的REGALITETMS1100、R1090、R1100、C100R和C100W，以及来自河北启明(中国)(Hebei Qiming(China)中国)的全氢化C9树脂QM-100A和QM-115A。
阻尼材料还可以任选地包含一种或多种增塑剂，并且这些增塑剂(当使用时)可广泛变化。在一些实施方案中，增塑剂具有高分子量和/或高黏度。在一些情况下，增塑剂包括单一增塑剂。在其他情况下，增塑剂包括多种增塑剂产品的混合物。合适的市售增塑剂包括(但不限于)，例如，来自中国石化(中国北京)的KN 4010和KP 6030；来自天津(中国)的克莱尔F55(Claire F55)；来自福尔摩沙石化公司(中国)(Formosa Petrochemical(China))的F550和各种聚异丁烯产品。
阻尼材料可以任选地包含一种或多种蜡，并且这些蜡(当使用时)可以广泛地变化。在一些情况下，蜡包括单一蜡。在其他情况下，蜡包括多种蜡产品的混合物。蜡可以具有较高的分子量，以便有利地改善油的迁移。示例性的蜡包括微晶蜡、石蜡、烃蜡及其组合。合适的市售蜡包括(但不限于)例如来自Sasol(Houston,TX)的Sasol蜡3971、7835、6403、6805和1800，来自Honeywell(Morristown,NJ)的A-C1702、A-C6702、A-C5180；以及来自Paramelt(Muskegon,MI)的MICROWAXTMFG 7730和MICROWAXTMFG8113。
阻尼材料可包含一种或多种粉末添加剂，其经选择在较宽的工作温度范围内改善阻尼性能。在一些实施方案中，阻尼材料包含一种或多种丙烯酸基粉末添加剂。合适的市售丙烯酸基粉末添加剂包括CA 6、/>CA 10、CA 15、/>SBS 1101 AS、/>SB 1011 AC、TM 1116 Polymer(聚合物)、/>D1101 A Polymer(聚合物)、D1114 P Polymer(聚合物)、/>D1114 P Polymer(聚合物)、Zeon1052、Zeon/>1041和Zeon/>NS 612。在一些实施方案中，阻尼材料包含一种或多种有机硅基粉末添加剂。合适的市售有机硅基粉末添加剂包括Shin-EtsuKMP 597、Shin-Etsu KMP 600和Shin-Etsu KMP 701。
在一些实施方案中，阻尼材料包括一种或多种高表面积的无机填充剂或填充剂与颜料的组合。高表面积可以包括约0.01m2/g至约300m2/g的表面积。高表面积无机填充剂可包括诸如但不限于以下的填充剂：炭黑、碳酸钙、二氧化钛、二氧化硅(亲水和疏水改性)、云母、滑石、高岭土、黏土、硅藻土、硫酸钡、硫酸铝或其两种或多种的混合物。市售高表面积无机填充剂的实例包括可从Evonik Degussa GmbH(Essen,Germany)获得的那些填充剂。包括前述实例的无机填充剂可用于调节阻尼贴片(damping patch)的阻尼和其他物理性质。也可以或替代地使用各种各样的有机填充剂。
在另一个实施方案中，示例性填充剂组合可包括根据加工和/或使用条件来选择的防结块剂。这种试剂的实例包括，例如，二氧化硅、滑石粉、硅藻土及其任何混合物。填充剂颗粒可以是极细的基本上不溶于水的无机填充剂颗粒。
极细的基本上不溶于水的无机填充剂颗粒可以包括金属氧化物的颗粒。构成颗粒的金属氧化物可以是简单的金属氧化物，即单一金属的氧化物，或其可以是复杂的金属氧化物，即两种或更多种金属的氧化物。金属氧化物的颗粒可以是单一金属氧化物的颗粒，或者它们可以是不同金属氧化物的不同颗粒的混合物。合适的金属氧化物的实例包括氧化铝、二氧化硅和二氧化钛。其他氧化物可以任选地少量存在。这种任选的氧化物的实例包括但不限于氧化锆、二氧化铪和氧化钇。可以任选存在的其他金属氧化物通常是作为杂质存在的那些金属氧化物，例如氧化铁。出于本说明书和权利要求书的目的，硅视为金属。当颗粒是氧化铝颗粒时，最常见的氧化铝是一氢氧化铝。一氢氧化AlO(OH)的颗粒及其制备是已知的。
金属微粒可用于阻尼材料中，例如，诸如铝、铜或特殊钢、二硫化钼、氧化铁等金属粉末，例如氧化铁黑、掺杂锑的二氧化钛和掺杂镍的二氧化钛。也可以使用金属合金微粒。
可以将诸如炭黑和其他颜料等添加剂、紫外线吸收剂、紫外线稳定剂、抗氧化剂、阻燃剂、导热或导电剂、后固化剂等共混到阻尼材料中，以改变阻尼贴片的性能。这些添加剂还可以包括，例如，一种或多种抑制剂、消泡剂、着色剂、发光剂、缓冲剂、防结块剂、润湿剂、消光剂、抗静电剂、除酸剂、加工助剂、挤出助剂等。紫外线吸收剂包括羟苯基苯并三唑和氢二苯甲酮(hydrobenzophenones)。抗氧化剂包括例如受阻酚、胺以及硫和磷的氢氧化物分解剂，例如Irganox 1520L。在许多实施方案中，填充剂、颜料、增塑剂、阻燃剂、UV稳定剂等在许多实施方案中是任选的，并且在具体实施方案中可以以0-30％或更高，例如高达40％的浓度使用。在某些实施方案中，填充剂(无机和/或有机)、颜料、增塑剂、阻燃剂、UV稳定剂及其组合的总量为0.1％至30％，并且更特别地为1％至20％。
阻尼材料还可以包含一种或多种溶剂。合适溶剂的非限制性实例包括甲苯、二甲苯、四氢呋喃、己烷、庚烷、环己烷、环己酮、二氯甲烷、异丙醇、乙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丙酯及其组合。应当理解，本主题阻尼材料不限于此类溶剂，并且可以利用各种各样的其他溶剂、添加剂和/或黏度调节剂，例如反应性稀释剂。
约束层
在一些情况下，第一阻尼层和第二阻尼层可以通过内部约束层彼此分离，该内部约束层的至少一部分设置在第一阻尼层与第二阻尼层之间。内部约束层的一个面可以与第一阻尼层直接相邻，或者可以在内部约束层与第一阻尼层之间设置一个或多个中间层。内部约束层的相反面可以与第二阻尼层直接相邻，或者可以在内部约束层与第二阻尼层之间设置一个或多个中间层。
在一些情况下，多层阻尼层合件包括外部约束层。层合件的第二阻尼层的至少一部分可以设置在第一阻尼层与外部约束层之间。第二阻尼层的至少一部分可以设置在内部约束层与外部约束层之间。外部约束层的一个面可以与第二阻尼层直接相邻，或者可以在第二阻尼层与外部约束层之间存在一个或多个中间层。在一些情况下，第二阻尼层的一个面与内部约束层直接相邻，第二阻尼层的相反面与外部约束层相邻直接。
内部约束层和外部约束层的厚度可以例如各自独立地为约0.2密耳至约120密耳，例如，0.2密耳至9密耳、0.4密耳至20密耳、0.7密尔至35密耳、1.5密耳至65密耳或2.5密耳至120密耳。内部约束层和外部约束层的厚度可以各自独立地为约2密耳至约50密耳，例如，2密耳至15密耳、3密耳至20密耳、4密耳至25密耳、5.5密耳至35密耳，或7密耳至50密耳。就上限而言，内部约束层和外部约束层的厚度可以各自独立地小于约120密耳，例如，小于65密耳，小于50密耳，小于35密耳，小于25密耳，小于20密耳，小于15密耳，小于10密耳，小于9密耳，小于7密耳，小于5.5密耳，小于5密耳，小于4密耳，小于3密耳，小于2.5密耳，小于1.5密耳，少于0.7密耳，或少于0.4密耳。就下限而言，内部约束层和外部约束层的厚度可以各自独立地大于约0.2密耳，例如，大于0.4密耳，大于0.7密耳，大于1.5密耳，大于2.5密耳，大于3密耳，大于4密耳，大于5密耳，大于5.5密耳，大于7密耳，大于9密耳，大于10密耳，大于15密耳，大于20密耳，大于25密耳，大于35密耳，大于50密耳，或大于65密耳。还可以考虑更大的厚度，例如大于120密耳，以及更小的厚度，例如小于0.2密耳。
内部约束层和外部约束层可以各自独立地包括一种或多种加固材料，其中每个约束层可以具有相似成分或不同成分。加固材料可包括一种或多种聚合物材料。聚合物材料的非限制性示例包括聚氯乙烯(PVC)、聚烯烃例如聚乙烯(PE)和/或聚丙烯(PP)，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)，以及这些与其他材料的组合。
加固材料可包括一种或多种金属或金属合金。金属的非限制性实例包括铝、钢、镁、青铜、铜、黄铜、钛、铁、铍、钼、钨或锇。在一些实施方案中，内部约束层和外部约束层各自独立地是金属箔。
加固材料可包括一种或多种天然或人造木材。加固材料可包括一种或多种纤维。纤维的非限制性实例包括大麻纤维、亚麻纤维、玻璃纤维和碳纤维。加固材料可包括一种或多种碳基材料，包括碳纳米管、石墨烯、金刚石、碳化物(carbine)或其组合。加固材料还可包括陶瓷。也可以使用复合材料和这些材料的组合。
衬垫层
在一些情况下，多层层合件膜包括连接至第一阻尼层的衬垫层。衬垫层的一个面可以与第一阻尼层直接相邻，或者在第一阻尼层与衬垫层之间可以存在一个或多个中间层。在一些情况下，第一阻尼层的一个表面与内部约束层直接相邻，而第一阻尼层的相反面与衬垫层直接相邻。
可剥离衬垫可以用作保护盖，使得剥离衬垫保持在适当的位置，直到多层阻尼层合件准备好附着于物体或表面上为止。如果层合件中包括衬垫或剥离衬垫，则可以将各种各样的材料和构造用于衬垫。在许多实施方案中，衬垫是纸或纸基材料。在许多其他实施方案中，衬垫是一种或多种聚合物材料的聚合物膜。通常，衬垫的至少一个面涂覆有剥离材料，例如有机硅或有机硅基材料。应当理解，衬垫的剥离涂覆面被放置成与外部第一阻尼层的另外暴露的面接触。在将标签应用到目标表面之前，去除衬垫，从而暴露层合件的第一阻尼层。衬垫可以是单片形式。作为替代选项，衬垫可以是多个部分或面板的形式。
广义的多层阻尼层合件
在一个实施方案中，公开了另一种多层阻尼层合件。如本文所述，多层阻尼层合件可以具有第一阻尼层和第二阻尼层。另外，除了第一阻尼层和第二阻尼层之外，多层阻尼层合件还可以包括更多的阻尼层。通常，多层阻尼层合件包括N个阻尼层，每个阻尼层都独立地具有玻璃化转变温度Tg，其中N是大于或等于2的整数。N个阻尼层被布置成使得第一阻尼层是被放置成与振动基体直接接触以耗散振动的阻尼层。然后，以递增的顺序对第一阻尼层上方的阻尼层进行编号，其中，每个阻尼层的玻璃化转变温度均低于其下方的阻尼层的玻璃化转变温度。然后通过下述不等式描述多层阻尼层合件的每个阻尼层玻璃化转变温度之间的关系：
Tg(N)<Tg(N-1)<Tg(N-2)<…<Tg(1)
在一些实施方案中，每个阻尼层的高弹模量Go都还大于其下方阻尼层的高弹模量。然后通过下述不等式描述多层阻尼层合件的每个阻尼层高弹模量之间的关系：
Go(N)>Go(N-1)>Go(N-2)>…>Go(1)
作为说明性实例，在一些实施方案中，N＝2。在这种结构中，当工作温度接近第一玻璃化转变温度Tg(1)时，底部胶黏剂(层1)经历其玻璃化转变。由于这种阻尼层与振动基体直接接触，因此该层可能会经历剪切变形，从而耗散振动能。另外，因为这种阻尼层的高弹模量Go最低，所以它会经历最大的剪切变形。当层合件的工作温度接近第二玻璃化转变温度Tg(2)(<Tg(1))时，底部阻尼层进入其玻璃化条件，因此像玻璃态固体一样起作用。因此，在接近Tg(2)的温度下，随着顶部阻尼层经历其玻璃化转变，底部阻尼层会充当振动基体厚度的最小增量。由于底部阻尼层1在该温度下为玻璃态，因此所有的剪切应变将集中在顶部阻尼层上。以此方式，随着多层阻尼层合件的温度从Tg(1)变为Tg(2)，阻尼从底部阻尼层顺序地传递到顶部阻尼层，从而允许在更宽的温度范围内阻尼。总之，这两层都在其各自的玻璃化转变温度附近充当阻尼层。
本公开还涉及包括如上所述的基础基体和多层阻尼层合件的系统。基础基体可以例如是车辆、器具或电子设备的表面。在一些实施方案中，车辆包括减振片。在一些实施方案中，车辆是汽车。
考虑了下述实施方案。考虑了特征和实施方案的所有组合。
实施方案1：多层阻尼层合件，包括：具有第一玻璃化转变温度和第一阻尼层厚度(H1)的第一阻尼层；具有第二玻璃化转变温度和第二阻尼层厚度(H2)的第二阻尼层；内部约束层，其至少一部分设置在第一阻尼层与第二阻尼层之间；外部约束层，其中第二阻尼层的至少一部分设置在内部约束层与外部约束层之间，其中层合件的阻尼层具有从第一阻尼层开始降低的玻璃化转变温度分布，其中多层阻尼层合件在200Hz时的复合损耗因子大于0.05。
实施方案2：根据实施方案1所述的实施方案，其中复合损耗因子大于0.1。
实施方案3：根据实施方案3所述的实施方案，其中在至少30℃的温度范围内，复合损耗因子大于0.05。
实施方案4：根据实施方案1-3中任一项所述的实施方案，其中第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差为(-3(H1/H2)2+15)℃至(15(H1/H2)2+20)℃。
实施方案5：根据实施方案1-4中任一项所述的实施方案，其中，第一玻璃化转变温度比第二玻璃化转变温度高至少5℃。
实施方案6：根据实施方案1-5中任一项所述的实施方案，其中第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差为5℃至35℃。
实施方案7：根据实施方案1-6中任一项所述的实施方案，其中第一玻璃化转变温度为-60℃至100℃。
实施方案8：根据实施方案1-7中任一项所述的实施方案，其中第二玻璃化转变温度为-60℃至100℃。
实施方案9：根据实施方案1-8中任一项所述的实施方案，其中第一阻尼层具有第一高弹模量，其中第二阻尼层具有第二高弹模量，并且其中层合件的阻尼层具有从第一阻尼层开始增加的高弹模量分布。
实施方案10：根据实施方案9所述的实施方案，其中第二高弹模量与第一高弹模量之比为1至(10(H1/H2)1.25+10)。
实施方案11：根据实施方案1-10中任一项所述的实施方案，其中第一阻尼层的第一黏弹性损耗因子大于((10-10/H1 2.5)+0.25)，并且其中第二阻尼层的第二黏弹性损耗因子大于((10-10/H2 2.5)+0.25)，其中H1和H2各自以米为单位。
实施方案12：根据实施方案11所述的实施方案，其中如果第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差小于20℃，则第一黏弹性损耗因数与第二黏弹性损耗因数之间的差为0.2-1.5，并且其中如果第一玻璃化转变温度与第二玻璃化转变温度之间的差大于0.2℃，则第一黏弹性损耗因子与第二黏弹性损耗因子之间的差为0.2-3。
实施方案13：根据实施方案1-12中任一项所述的实施方案，其中第一阻尼层包括第一黏弹性阻尼材料，并且第二阻尼层包括第二黏弹性阻尼材料。
实施方案14：根据实施方案1-13中任一项所述的实施方案，其中内部约束层和外部约束层各自独立地包括金属。
实施方案15：根据实施方案1-14中任一项所述的实施方案，其中内部约束层和外部约束层各自独立地是金属箔。
实施方案16：根据实施方案1-15中任一项所述的实施方案，其中第一阻尼层的厚度为0.1密耳至200密耳。
实施方案17：根据实施方案1-16中任一项所述的实施方案，其中第二阻尼的厚度为0.1密耳至200密耳。
实施方案18：根据实施方案1-17中任一项所述的实施方案，其中内部约束层和外部约束层的厚度各自独立地为0.2密耳至120密耳。
实施方案19：根据实施方案1-17中任一项所述的实施方案，其中内部约束层和外部约束层的厚度各自独立地为2密耳至50密耳。
实施方案20：根据实施方案1-19中任一项所述的实施方案，还包括在与第二阻尼层相对的面连接于第一阻尼层的衬垫层。
实施方案21：多层阻尼层合件，包括：N个阻尼层，其中N是大于或等于2的整数，其中每个阻尼层的至少一部分都与其他阻尼层共延，并且其中每个阻尼层都独立地具有玻璃化转变温度(Tg)，其中Tg(N)<Tg(N-1)<Tg(N-2)<…<Tg(1)；N-1个内部约束层，其中，每个第M个内部约束层的至少一部分设置在第M个阻尼层与第(M+1)个阻尼层之间，其中M为1至N-1的整数；外部约束层，其中，第N个阻尼层的至少一部分设置在第(N-1)个约束层与外部约束层之间。
实施方案22：根据实施方案21所述的实施方案，其中每个阻尼层都独立地具有高弹模量(Go)，并且其中Go(N)>Go(N-1)>Go(N-2)>…>Go(1)。
实施方案23：系统，包括：基体；和实施方案1-22中任一项所述的多层阻尼层合件，其中第一阻尼层连接于基础基体。
实施方案24：减小基础基体振动的方法，该方法包括：提供易受振动影响的基础基体；将实施方案1-22中任一项所述多层阻尼层合件的第一阻尼层连接于基础基体，从而减小基础结构的振动。
实施方案25：根据实施方案24所述的实施方案，还包括：在在目标频率下测量时，随着多层阻尼层合件的温度从第一玻璃化转变温度变为第二玻璃化转变温度，将最大剪切应变的位置从第一阻尼层转移到第二阻尼层。
实施方案26：根据实施方案24或25所述的实施方案，其中，所述基础结构的振动在温度和频率的顺序范围内被耗散。
考虑到以下非限制性实施例，会更好地理解本公开。
实施例
使用具有下表1所示流变性质的五种不同的黏弹性阻尼材料构建不同的示例性多层阻尼层合件。表1中的材料包括丙烯酸共聚物材料A、橡胶嵌段共聚物材料B、增黏的丙烯酸共聚物材料C、丙烯酸共聚物材料D以及材料D的增黏形式作为材料E。使用TAInstruments(New Castle，DE)制造的DHR-2流变仪，以0.1％的施加应变和10弧度/秒的频率，通过振荡剪切流变学测量每种材料的性能。无论何时需要，都可以使用时间-温度叠加将材料性能适当地转移到应用的频率范围，以与设计规则相关联。tan(δ)的最大值是玻璃化转变温度下的tan(δ)的值。高弹模量视为超过玻璃化转变温度的温度下的储能模量值，其中tan(δ)首先达到局部最小值。
表1.黏弹性阻尼材料
使用表1的五种阻尼材料中的两种来配置八种不同的多层阻尼层合件中的每一种。四个示例性层合件包括本文所述的具体构造的阻尼材料层，而四个比较层合件包括以相反顺序配置的相同阻尼材料层。八个层合件的性能特性列于下文所示的表2中。遵循SAEJ1637(2018)或ASTM E-756(2018)，在0.75mm厚的不锈钢梁上以200Hz的参考频率测量每个层合件的复合损耗因子(CLF)。在表2中，“DL”是指阻尼层，“CL”是指约束层。表2中包含两个值的那些单元格首先列出了底层的值，然后列出了顶层的值，其中“底部”阻尼材料是指第一阻尼层，即与振动基体直接接触的材料，“顶部”阻尼材料是指第二阻尼层，即设置在内部约束层和外部约束层之间的材料。CLF的宽度，即阻尼温度范围，是针对CLF≥0.05测量的。
表2.多层阻尼层合件
表2的实施例1是使用表1的材料A和材料B各5密耳的多层阻尼层合件。当如本公开中所述配置这些阻尼材料时，即，将具有较低高弹模量的较高Tg材料层放为底部阻尼材料，并将具有较高高弹模量的较低Tg材料层放为顶部阻尼材料，令人惊讶地观察到CLF宽度增加了25％，峰值CLF增加了30％(与比较例A相比)。相反，用材料B作为底部阻尼层并且用材料A作为顶部阻尼材料，构建比较例A，由此不具有本文所述的构造。此外，虽然两种排序都导致线密度相同的阻尼层合件，但材料A在底部且材料B在顶部的层合件的阻尼效率提高了50％。
表2的实施例2是使用表1的材料B和材料C各5密耳的多层阻尼层合件。当如本公开所述配置这些阻尼材料时，即，将具有较低高弹模量的较高Tg材料层放为底部阻尼材料，并将具有较高高弹模量的较低Tg材料层放为顶部阻尼材料时，观察到CLF宽度增加了50％，峰值CLF的降低可忽略不计(与比较例B相比)。相反，用材料B作为底部阻尼层，且用材料C作为顶部阻尼层，构建比较例B，由此不具有本文所述的构造。使用表1的高弹模量值，可以看出，用材料C作为底部阻尼层且用材料B作为顶部阻尼层的实施例2的高弹模量比G0,2/G0,1约为8，而对于用材料A作为底部阻尼层且用材料B作为顶部阻尼层的实施例1，高弹模量比约为4。因此，尽管材料A和C具有相似的流变材料性能，但实施例2的较高的高弹模量比值允许显著更高的CLF宽度。
表2的实施例3是使用表1的材料C和材料D各5密耳的多层阻尼层合件。当如本公开所述配置这些阻尼材料时，即，用具有较低高弹模量的较高Tg材料层放在底部阻尼材料，且将具有较高高弹模量的较低Tg材料层放为顶部阻尼材料，观察到CLF宽度增加了20％，并且峰值CLF的降低可忽略不计(与比较例C相比)。相反，用材料D作为底部阻尼层且用材料C作为顶部阻尼层，配置比较例C，由此不具有本文所述的构造。遵循不同的流变性，对阻尼层排序导致阻尼效率提高。还应注意，尽管材料C和材料D的玻璃化转变温度之间存在相对较大的差异(33℃)，但通过确保峰值tan(δ)和高弹模量比的差异在上文许多实施方案所述的范围内，获得了具有非常宽的阻尼温度范围的多层阻尼层合件，但没有增加处理的额外重量。在许多实施例中，多层阻尼层合件经设计可以为其预期应用提供轻量级结构。
涉及不同黏弹性阻尼材料以扩大阻尼曲线宽度的常规方法描述了在底层使用“高温”材料，且在顶层使用“高温”材料，该“高温”材料在200Hz时的峰值阻尼在0℃或高于0℃下出现，该“低温”材料在200Hz时的峰值阻尼在0℃或低于0℃下出现，但是没有进一步说明哪种材料构成优选或可接受的“高温”或“低温”材料。如果认为“高温”阻尼材料是玻璃化转变温度较高的材料，而“低温”阻尼材料是玻璃化转变温度较低的材料，则与将材料E层放在底部且将材料A层放在顶部(比较例D)的构造相比，预计将材料A层放在底部且将材料E层放在顶部(实施例4)会导致明显更宽的CLF曲线。然而，表2的结果反而表明，与比较例D相比，材料A在底部且材料E在顶部的层合件结构仅提供了可忽略不计的阻尼宽度增加。此外，实施例4的结构还导致与比较例D相比，峰CLF降低。这种观察结果可能是由仅为0.2的实施例4的G0,2/G0,1高弹模量比引起的，该高弹模量比小于实施例1-3的高弹模量比。这些结果表明，通过根据如上所述高弹模量比配置阻尼层，可以实现扩大阻尼温度区域的进一步改进。
尽管已经详细描述了所公开的内容，但是对于本领域技术人员而言，在本公开的精神和范围内的修改会是显而易见的。鉴于前述讨论，结合背景技术和发明详述，本领域中的相关知识和上文所讨论的参考文献，其公开内容均通过引用并入本文。另外，应当理解，本公开的方面以及下文和/或所附权利要求书中记载的各种实施方案和各种特征的部分可以整体或部分地组合或互换。在各个实施方案的前述描述中，如本领域技术人员应当理解的，可以将参考另一实施例的那些实施方案与其他实施方案适当地组合。此外，本领域普通技术人员应当理解，前述描述仅是示例性的，并且无意限制本公开。

Claims (26)

1.多层阻尼层合件，包括：
具有第一玻璃化转变温度和第一阻尼层厚度(H1)的第一阻尼层；
具有第二玻璃化转变温度和第二阻尼层厚度(H2)的第二阻尼层；
内部约束层，所述内部约束层的至少一部分设置在所述第一阻尼层与所述第二阻尼层之间；和
外部约束层，其中所述第二阻尼层的至少一部分设置在所述内部约束层与所述外部约束层之间，
其中所述层合件的阻尼层具有从所述第一阻尼层开始降低的玻璃化转变温度分布，并且其中在至少20℃的温度范围内，所述多层阻尼层合件在200Hz时的复合损耗因子大于0.05，并且
其中所述第一阻尼层具有第一高弹模量，其中所述第二阻尼层具有第二高弹模量，并且其中所述层合件的阻尼层具有从所述第一阻尼层开始增加的高弹模量分布。
2.根据权利要求1所述的多层阻尼层合件，其中所述复合损耗因子大于0.1。
3.根据权利要求1所述的多层阻尼层合件，其中在至少30℃的温度范围内，所述复合损耗因子大于0.05。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的多层阻尼层合件，其中所述第一玻璃化转变温度与所述第二玻璃化转变温度之间的差为(-3(H1/H2)2+15)℃至(15(H1/H2)2+20)℃。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的多层阻尼层合件，其中所述第一玻璃化转变温度比所述第二玻璃化转变温度高至少5℃。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的多层阻尼层合件，其中所述第一玻璃化转变温度与所述第二玻璃化转变温度之间的差为5℃至35℃。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的多层阻尼层合件，其中所述第一玻璃化转变温度为-60℃至100℃。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的多层阻尼层合件，其中所述第二玻璃化转变温度为-60℃至100℃。
9.根据权利要求1所述的多层阻尼层合件，其中所述第二高弹模量与所述第一高弹模量之比为1至(10(H1/H2)1.25+10)。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的多层阻尼层合件，其中所述第一阻尼层的第一黏弹性损耗因子大于((10-10/H1 2.5)+0.25)，并且其中所述第二阻尼层的第二黏弹性损耗因子大于((10-10/H2 2.5)+0.25)，其中H1和H2各自以米为单位。
11.根据权利要求10所述的多层阻尼层合件，其中如果所述第一玻璃化转变温度与所述第二玻璃化转变温度之间的差小于20℃，则所述第一黏弹性损耗因子与所述第二黏弹性损耗因数之间的差为0.2-1.5，并且其中如果所述第一玻璃化转变温度与所述第二玻璃化转变温度之间的差大于20℃，则所述第一黏弹性损耗因子与所述第二黏弹性损耗因数之间的差为0.2-3。
12.根据权利要求1-3中任一项所述的多层阻尼层合件，其中所述第一阻尼层包括第一黏弹性阻尼材料，并且所述第二阻尼层包括第二黏弹性阻尼材料。
13.根据权利要求12所述的多层阻尼层合件，其中所述第一黏弹性阻尼材料和所述第二黏弹性阻尼材料中的至少一个包括胶黏剂。
14.根据权利要求13所述的多层阻尼层合件，其中所述胶黏剂是压敏胶黏剂。
15.根据权利要求1-3中任一项所述的多层阻尼层合件，其中所述内部约束层和所述外部约束层各自独立地包括金属。
16.根据权利要求1-3中任一项所述的多层阻尼层合件，其中所述内部约束层和所述外部约束层各自独立地为金属箔。
17.根据权利要求1-3中任一项所述的多层阻尼层合件，其中所述第一阻尼层的厚度为0.1密耳至200密耳。
18.根据权利要求1-3中任一项所述的多层阻尼层合件，其中所述第二阻尼厚度在0.1密耳至200密耳。
19.根据权利要求1-3中任一项所述的多层阻尼层合件，其中所述内部约束层和所述外部约束层的厚度各自独立地为0.2密耳至120密耳。
20.根据权利要求1-3中任一项所述的多层阻尼层合件，其中所述内部约束层和所述外部约束层的厚度各自独立地为2密耳至50密耳。
21.根据权利要求1-3中任一项所述的多层阻尼层合件，还包括：
衬垫层，其在与所述第二阻尼层相对的面连接于所述第一阻尼层。
22.多层阻尼层合件，包括：
N个阻尼层，其中N是大于或等于2的整数，其中每个阻尼层的至少一部分都与其他阻尼层共延，并且其中每个阻尼层独立地具有玻璃化转变温度(Tg)，其中Tg(N)<Tg(N-1)<Tg(N-2)<…<Tg(1)；
N-1个内部约束层，其中，每个第M个内部约束层的至少一部分都设置在第M个阻尼层与第(M+1)个阻尼层之间，其中M为1至N-1的整数；和
外部约束层，其中，第N个阻尼层的至少一部分设置在第(N-1)个约束层与所述外部约束层之间，
其中在至少20℃的温度范围内，所述多层阻尼层合件在200Hz时的复合损耗因子大于0.05，并且
其中每个阻尼层都独立地具有高弹模量(Go)，并且其中Go(N)>Go(N-1)>Go(N-2)>…>Go(1)。
23.包含权利要求1-22中任一项所述的多层阻尼层合件的系统，其中所述系统还包括基础基体，并且其中所述第一阻尼层连接于所述基础基体。
24.减小基础基体振动的方法，所述方法包括：
提供易受振动影响的基础基体；和
将权利要求1-22中任一项所述多层阻尼层合件的第一阻尼层连接于所述基础基体，从而减小基础结构的振动。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括：
当在目标频率下测量时，随着所述多层阻尼层合件的温度从第一玻璃化转变温度变为第二玻璃化转变温度，将最大剪切应变的位置从所述第一阻尼层转移到所述第二阻尼层。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述基础结构的振动在温度的顺序范围内被耗散，并且其中温度从所述第一玻璃化转变温度顺序变为所述第二玻璃化转变温度。
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