CN1340570A - 振动阻尼型硅氧烷组合物 - Google Patents

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Abstract

一种长期贮存稳定性和振动阻尼特性优异的振动阻尼型硅氧烷组合物含有(A)硅油、(B)重质碳酸钙粉末、(C)轻质碳酸钙粉末和(D)脂肪酸或脂肪酸衍生物。

Description

振动阻尼型硅氧烷组合物
本发明涉及一种振动阻尼型硅氧烷组合物，更特别是一种贮存稳定性和振动阻尼特性优异的振动阻尼型硅氧烷组合物。
由于硅油的粘度温度依赖性小而体积压缩率大，所以含有硅油和填料的硅氧烷组合物是振动阻尼型材料。这些组合物已用于精密测试设备、磁盘、磁光盘、其它磁信号读取设备、CD、光盘和其它光学信号读取设备等精密仪器的振动阻尼元件。比如日本公开专利申请号No.2000-080277给出了通过硅树脂粉末、碳酸钙粉末与硅油进行混合而制得的一种硅氧烷组合物。但是，希望无需采用昂贵的硅树脂粉末就能制得振动阻尼特性优异的振动阻尼型硅氧烷组合物。
因此，本发明的目的是提供一种贮存稳定性和振动阻尼特性优异的振动阻尼型组合物。
从以下的具体说明中可明显看出本发明的这些及其它特点。
本发明涉及含有(A)100重量份硅油、(B)20-250重量份重质碳酸钙粉末、(C)10-100重量份轻质碳酸钙粉末和(D)0.01-20重量份脂肪酸或脂肪酸衍生物的振动阻尼型硅氧烷组合物。
硅油组份(A)起到微粉末组份(B)和组份(C)的分散介质的作用，并且典型地是室温呈液态的有机聚硅氧烷。键合在有机聚硅氧烷硅原子上的基团比如是一价烃基比如甲基、乙基、丙基和其它烷基；乙烯基、丁烯基和其它链烯基；苯基、甲苯基和其它芳基；以及3，3，3-三氟丙基和其它卤代烷基。羟基或甲氧基、乙氧基和其它烷氧基可替换一部分烃基。最优选烷基，并特别优选甲基，因为这类组合物的贮存稳定性优异。
有机聚硅氧烷的分子结构可以是线型、部分支化的线型、支化和环状，但优选线型结构。组份(A)的25℃动态粘度为100-1,000,000mm2/s，优选500-500,000mm2/s。如果25℃动态粘度低于100mm2/s，组份(B)和组份(C)在组份(A)中很难保持均匀分散状态；但如果超过1,000,000mm2/s，加工性能受损，并且组份(B)和组份(C)很难分散在组份(A)中。组份(A)比如是三甲基硅氧基团封端的二甲基聚硅氧烷、二甲基乙烯基硅氧基团封端的二甲基聚硅氧烷、硅羟基封端的二甲基聚硅氧烷以及甲基苯基硅氧烷与二甲基硅氧烷的三甲基硅氧基团封端共聚物。
为了改善组份(A)的长期贮存稳定性和可靠性，该组份中20个硅原子以内的有机硅氧烷低聚物的含量优选低于1,000ppm。低聚物含量低的硅油可通过在普通的平衡化反应之后对低聚物含量为10,000-40,000ppm的硅油进行气提以降低低聚物含量的方法而制得。比如可通过(i)经由270-350℃和0.1-15mmHg的薄膜蒸发器除去低聚物的工艺、(ii)借助醇类如甲醇、乙醇、丙醇和丁醇或酮类如丙酮和甲基乙基酮萃取并除去低聚物的工艺或(iii)再沉淀法而制得硅油。
重质碳酸钙粉末组份(B)是振动阻尼型硅氧烷组合物所用的填料。现有技术中也称之为粉碎法碳酸钙，并且典型地通过分级碎石灰的方法而制得。这类商品重质碳酸钙粉末名比如是Toyo FineChemicals，Co.，Ltd.制WHITONE P-30和WHITONE P-305；以及MaruoCalcium Co.，Ltd.制NANOX#30。特别优选表面经脂肪酸或脂肪酸衍生物处理过的重质碳酸钙粉末，因为组份(B)在组份(A)中的分散体其稳定性优异。于表面处理可用的脂肪酸适宜例是辛酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、蜡酸、山嵛酸、反油酸和花生酸。可用的脂肪酸衍生物比如是这些脂肪酸的碱金属盐、碱土金属盐或金属盐。
重质碳酸钙粉末的平均粒径优选0.01-300μm，并更优选0.01-100μm。组份(B)在组合物中的用量基于每100重量份组份(A)为20-250重量份，优选50-200重量份。如果组份(B)低于20重量份，本发明组合物的振动阻尼特性受损，而如果用量超过250重量份，加工性能受损。
轻质碳酸钙粉末组份(C)是与组份(B)配用的另一填料。轻质碳酸钙粉末在现有技术中称为沉淀法碳酸钙，并且其典型的制造方法是，将重石灰石与二氧化碳气体经由反应而制得的轻质碳酸钙浆进行脱水和干燥。粉末组份(C)的表面也可经由上述的任意脂肪酸或脂肪酸衍生物进行处理。
这类商品轻质碳酸钙粉末名比如是Shiraishi Calcium Co.，Ltd.制HAKUENKA CC以及Maruo Calcium Co.，Ltd.制CALFINE 200。组份(C)的平均粒径优选0.01-300μm，更优选0.01-100μm。组份(C)在组合物中的用量基于每100重量份组份(A)为10-100重量份，优选15-80重量份。如果所用的组份(C)低于10重量份，本发明组合物的振动阻尼特性受损，而如果用量超过100重量份，加工性能受损。
轻质和重质碳酸钙粉末组份(B)和(C)的总量优选大于150重量份，更优选170重量份，基于每100重量份组份(A)。
脂肪酸或脂肪酸衍生物组份(D)的作用是改善本发明振动阻尼型硅氧烷组合物的贮存稳定性和分散性。组份(D)可包含脂肪酸比如辛酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、蜡酸、山嵛酸、反油酸和花生酸。组份(D)也可包含脂肪酸衍生物比如这些脂肪酸的碱金属盐、碱土金属盐或金属盐。优选6-31个碳原子的脂肪酸或其衍生物。脂肪酸衍生物的一个优选例是硬脂酸锌。组份(D)在组合物中的用量基于每100重量份组份(A)为0.01-20重量份，优选0.1-15重量份。如果所用的组份(D)低于0.01重量份，本发明组合物的贮存稳定性受损，而如果用量大于20重量份，其振动阻尼特性受损。
虽然本发明的硅氧烷组合物含有组份(A)-(D)，但是也可包括碳酸钙粉末组份(B)和(C)以外的无机粉末作为外加组份。可用的无机粉末适宜例包括二氧化硅微粉末、玻璃微粉末、粘土、膨润土、硅藻土、石英粉末、滑石、二氧化钛粉末、氧化锡粉末、氧化铝粉末和氧化铁粉末。除此之外，可包括各种组份，比如抗氧化剂、防锈剂、阻燃剂、颜料和染料，只要该组份不对本发明组合物的性能造成损害。
本发明硅氧烷组合物可通过均匀混合组份(A)-(D)而制得。可利用球形磨、振动磨、捏合混合机、螺杆挤出机、桨式混合机、螺条混合机、Banbury混合机、Ross混合机、Henschel混合机、流动喷射混合机、Hubbard混合机或辊式混合机而实现之。组合物可在混合工艺过程中加热，温度优选30-200℃。
本发明的硅氧烷组合物显示出优异的贮存稳定性和振动阻尼特性，并且其特征在于温度依赖性小。通过以该组合物填充橡胶袋或橡胶圆桶等弹性容器，硅氧烷组合物就可用于制备减振材料。该硅氧烷组合物对CD唱机、CD自动换片机、MD唱机和汽车定位设备所用的减振材料而言特别适宜。
实施例
以下实施例更为具体地对本发明进行说明。在这些实施例当中，动态粘度是25℃测得的值。通过测定复数弹性模量(G*)和正切损耗系数(tanδ)来评价硅氧烷组合物的振动阻尼特性。利用Rheometrix制动态分析仪RDA-700型(Dynamic Analyzer Model RDA-700)经由盘法测定G*和tanδ。测试条件是：(i)盘直径20mm，(ii)频率10Hz，(iii)应变20％和(iv)样品厚度1mm。
实施例1
在该实施例中，以脂肪酸处理组份(C)。向混合机中添加100重量份双末端三甲基硅氧基团封端的动态粘度为100,000mm2/s的二甲基聚硅氧烷、157重量份平均粒径为4.3μm的重质碳酸钙、28重量份BET比表面积为18m2/g且按BET比表面积计算平均粒径为0.12μm的表面经硬脂酸处理过的轻质碳酸钙以及0.5重量份硬脂酸锌，从而制得硅氧烷组合物。各组份在混合机中以150rpm捏合1h，每隔30min刮一下混合机壁上的物料。测试硅氧烷组合物的振动阻尼特性，结果见表1。
该组合物的分散稳定性和贮存稳定性优异。测试程序是，将硅氧烷组合物放在玻璃管瓶中并放置1wk。在目测对比表层与底层的外观时，看不出组合物的表层和底层有什么区别。将硅氧烷组合物放2个月并测试其振动阻尼特性，正切损耗系数(tanδ)没有什么变化。复数弹性模量(G*)的变化幅度是+9％，但振动阻尼特性没观察到有什么明显的变化。因此，硅氧烷组合物的长期贮存稳定性优异。
实施例2
在该实施例中，以脂肪酸处理组份(B)。向混合机中添加100重量份双末端三甲基硅氧基团封端的动态粘度为100,000mm2/s的二甲基聚硅氧烷、157重量份表面经硬脂酸处理过的平均粒径为4μm的重质碳酸钙、15重量份平均粒径为0.12μm的轻质碳酸钙以及0.5重量份硬脂酸锌，从而制得硅氧烷组合物。各组份在混合机中以150rpm捏合1h，每隔30min刮一下混合机壁上的物料。测试硅氧烷组合物的振动阻尼特性，结果见表1。
该组合物的分散稳定性和贮存稳定性优异。测试程序是，将硅氧烷组合物放在玻璃管瓶中并放置1wk。在硅氧烷组合物放置1wk之后，目测对比表层与底层的外观时，看不出组合物的表层和底层有什么区别。
实施例3
在该实施例中，以脂肪酸处理组份(B)和(C)。向混合机中添加100重量份双末端三甲基硅氧基团封端的动态粘度为100,000mm2/s的二甲基聚硅氧烷、157重量份表面经硬脂酸处理过的平均粒径为4.3μm的重质碳酸钙、28重量份BET比表面积为18m2/g且按BET比表面积计算平均粒径为0.12μm的表面经硬脂酸处理过的轻质碳酸钙以及1.0重量份硬脂酸锌，从而制得硅氧烷组合物。各组份在混合机中以150rpm捏合1h，每隔30min刮一下混合机壁上的物料。测试硅氧烷组合物的振动阻尼特性，结果见表1。
该组合物的分散稳定性和贮存稳定性优异。测试程序是，将硅氧烷组合物放在玻璃管瓶中并放置1wk。在硅氧烷组合物放置1wk之后，目测对比表层与底层的外观时，看不出组合物的表层和底层有什么区别。
实施例4
在该实施例中，以脂肪酸处理组份(C)。向混合机中添加100重量份双末端三甲基硅氧基团封端的动态粘度为100,000mm2/s的二甲基聚硅氧烷、157重量份平均粒径为4.31μm的重质碳酸钙、28重量份BET比表面积为18m2/g且按BET比表面积计算平均粒径为0.12μm的表面经硬脂酸处理过的轻质碳酸钙以及2.0重量份硬脂酸锌，从而制得硅氧烷组合物。该实施例中所用的二甲基聚硅氧烷中20个硅原子以内的有机硅氧烷低聚物的含量经气相色谱法测定低于500ppm。各组份在混合机中以150rpm捏合1h，每隔30min刮一下混合机壁上的物料。测试硅氧烷组合物的振动阻尼特性，结果见表1。
该组合物的分散稳定性和贮存稳定性优异。测试程序是，将硅氧烷组合物放在玻璃管瓶中并放置1wk。在硅氧烷组合物放置1wk之后，目测对比表层与底层的外观时，看不出组合物的表层和底层有什么区别。对比实施例1
该对比硅氧烷组合物含有比规定量少的组份(B)和(C)，其制备是，向混合机中添加100重量份双末端三甲基硅氧基团封端的动态粘度为100,000mm2/s的二甲基聚硅氧烷、5重量份BET比表面积为3.4m2/g而平均粒径为4.3μm的重质碳酸钙粉末、5重量份BET比表面积为18m2/g且按BET比表面积计算平均粒径为0.12μm的表面经硬脂酸处理过的轻质碳酸钙以及0.5重量份硬脂酸锌。各组份在混合机中以150rpm捏合1h，每隔30min刮一下混合机壁上的物料。
将对比硅氧烷组合物放在玻璃管瓶中并放置1wk。对比其表层和底层的外观。表层发现有极少量的填料。除此之外，硅油已经漂到表面上来，使表层与底层的外观产生差异。因此对比硅氧烷组合物的分散和贮存稳定性不够。对比实施例2
 该对比硅氧烷组合物不包括组份(D)，其制备是，向混合机中添加100重量份双末端三甲基硅氧基团封端的动态粘度为100,000mm2/s的二甲基聚硅氧烷、157重量份BET比表面积为3.4m2/g而平均粒径为4.3μm的重质碳酸钙粉末以及28重量份BET比表面积为18m2/g且按BET比表面积计算平均粒径为0.12μm的表面经硬脂酸处理过的轻质碳酸钙。各组份在混合机中以150rpm捏合1h，每隔30min刮一下混合机壁上的物料。
将对比硅氧烷组合物放置2个月。然后测试对比硅氧烷组合物的25℃振动阻尼特性。发现复数弹性模量(G*)的变化幅度已超过+20％，表明对比硅氧烷组合物的振动阻尼特性已随着时间发生了很大的改变。
表1
    G*   tanδ        G*的变化幅度      tanδ的变化幅度
  25℃   25℃   -20/25℃   60/25℃   -20/25℃  60/25℃
实施例1   31800   2.83   1.30   0.97   0.65   1.06
实施例2   31000   2.88   1.31   0.96   0.64   1.07
实施例3   30000   3.0   1.35   0.94   0.60   1.10
实施例4   28200   3.1   1.33   0.97   0.61   1.07
因为本发明的振动阻尼型硅氧烷组合物含有既定量的四个组份(A)-(D)，特别是以两种碳酸钙粉末作为填料，并含有脂肪酸或脂肪酸衍生物，这类组合物的长期贮存稳定性和振动阻尼特性优异。
对本文所述的化合物、组合物以及方法所作的任何修改都不会背离本发明的基本原理。本文所特定说明的本发明实施方案只起到例示作用，并不对附属权利要求中所定义的范围构成限制。

Claims (4)

1.一种振动阻尼型硅氧烷组合物，包含(A)100重量份硅油、(B)20-250重量份重质碳酸钙粉末、(C)10-100重量份轻质碳酸钙粉末和(D)0.01-20重量份脂肪酸或脂肪酸衍生物。
2.权利要求1的组合物，其中重质碳酸钙粉末是粉碎法碳酸钙，而轻质碳酸钙粉末是沉淀法碳酸钙。
3.权利要求2的组合物，其中组份(B)、组份(C)或组份(B)和(C)的表面经脂肪酸或脂肪酸衍生物进行预处理。
4.权利要求3的组合物，其中组份(B)和组份(C)的总量大于150重量份组合物，基于每100重量份组份(A)。
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