TWI821247B - 多層拘束層阻尼 - Google Patents
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Abstract
本發明提供多層阻尼層壓物，其包括交替之阻尼層及拘束層。阻尼層之材料及組態係選擇成使得該等阻尼層具有從第一阻尼層開始遞減之玻璃轉變溫度分佈，允許該等層壓物在更寬泛之操作溫度及/或頻率範圍內有效地消散振動。亦提供使用多層阻尼層壓物之系統及方法。
Description
本發明大體上係關於用於消散振動之多層阻尼層壓物。
在許多市場(例如汽車市場、家用電器市場及電子市場)中，需要減少非所欲的振動及相關之噪音產生。作為一個實例，汽車產業正趨向於增加採用重量較輕的車輛。因此，越來越多地使用重量較輕的鋁及聚合物材料。然而，此等設計及材料之使用導致與車輛振動及振動相關噪音相關之其他問題。
通常，噪音及振動問題藉由以下兩種方法來管理：加強結構幾何形狀以對振動更具抵抗性，及阻尼結構以減小振動幅度。除了此等解決方案之外，聲學技術亦可用於吸收、反射及隔離來自其來源之聲波，例如在其等到達汽車駕駛室內的乘客之前。
結構阻尼方法可關於阻尼帶或層壓物之應用，該等阻尼帶或層壓物包括加強或拘束載體材料及阻尼材料。阻尼帶在消散振動中之有效性可取決於意欲消散之振動之頻率及阻尼帶材料之溫度。特定言之，習知的阻尼帶僅在相對窄的溫度範圍內提供振動阻尼，該溫度範圍可能不包括意欲阻尼之結構之所有標準操作溫度。因此，仍需要在更寬的溫度範圍內有效且高效地抑制或減少振動之阻尼層壓物。
在一個實施例中，本發明係關於一種多層阻尼層壓物，其在約200 Hz下具有大於約0.05之的複合損耗因子。在許多實施例中，多層阻尼層壓物在至少約30℃之溫度範圍內具有大於約0.05之複合損耗因子。多層阻尼層壓物包括第一阻尼層、外部拘束層及第二阻尼層，其中該第二阻尼層之至少一部分設置在第一阻尼層與外部拘束層之間。多層阻尼層壓物亦包括內部拘束層，其至少一部分設置在第一阻尼層與第二阻尼層之間。在許多實施例中，該第一阻尼層包括第一黏著劑，及該第二阻尼層包括第二黏著劑。在一些實施例中，該第一阻尼層包括第一黏彈性阻尼材料，及該第二阻尼層包括第二黏彈性阻尼材料。在許多實施例中，該第一阻尼層包括黏著劑及該第二阻尼層亦包括黏著劑。在許多實施例中，該第一阻尼層包括壓敏黏著劑。在許多實施例中，該第二阻尼層亦包括壓敏黏著劑。在許多實施例中，該內部拘束層及外部拘束層各自獨立地包括金屬。在一些實施例中，該內部拘束層及外部拘束層各自獨立地為金屬箔片。層壓物之阻尼層可具有從第一阻尼層開始遞減之玻璃轉變溫度分佈。在許多實施例中，第一阻尼層之玻璃轉變溫度(即第一玻璃轉變溫度)係比第二阻尼層之玻璃轉變溫度(即第二玻璃轉變溫度)高至少5℃。在一些實施例中，第一玻璃轉變溫度與第二玻璃轉變溫度之差異係在約5℃至約35℃之範圍內。在一些實施例中，該第一及第二玻璃轉變溫度各自獨立地在約-60℃至約100℃之範圍內。在一些實施例中，層壓物之阻尼層可具有從第一阻尼層開始遞增之平臺模量分佈。在許多實施例中，層壓物之阻尼層可各自具有黏彈性損耗因子，其中若第一玻璃轉變溫度與第二玻璃轉變溫度之差異係小於約20℃，則第一黏彈性損耗因子與第二黏彈性損耗因子之差異在約0.2至約1.5之範圍內，且其中若第一玻璃轉變溫度與第二玻璃轉變溫度之差異係大於約20℃，則第一黏彈性損耗因子與第二黏彈性損耗因子之差異在約0.2至約3.0之範圍內。在一些實施例中，層壓物之阻尼層可各自具有黏彈性損耗因子，其中若第一玻璃轉變溫度與第二玻璃轉變溫度之差異係小於約20℃，則第一黏彈性損耗因子之最大值與第二黏彈性損耗因子之最大值之差異在約0.2至約1.5之範圍內，且其中若第一玻璃轉變溫度與第二玻璃轉變溫度之差異係大於約20℃，則第一黏彈性損耗因子之最大值與第二黏彈性損耗因子之最大值之差異在約0.2至約3.0之範圍內。在許多實施例中，第一阻尼層及第二阻尼層各自獨立地具有在約0.1密耳至約200密耳範圍內之厚度。在一些實施例中，內部拘束層及外部拘束層各自獨立地具有在約0.2密耳至約120密耳範圍內之厚度。在一些實施例中，多層阻尼層壓物進一步包括連接至與第二阻尼層相對的第一阻尼層之襯墊層。
在另一個實施例中，本發明係關於多層阻尼層壓物，其包括N個阻尼層、N-1個內部拘束層及外部拘束層，其中N為大於或等於約2之整數。每個阻尼層之至少一部分係與其他阻尼層共同延伸。每一第M個內部拘束層之至少一部分設置在第M個阻尼層與第(M+1)個阻尼層之間，其中M為在1至N-1範圍內之整數。第N個阻尼層之至少一部分設置在第(N-1)個拘束層與外部拘束層之間。層壓物之阻尼層各自獨立地具有玻璃轉變溫度Tg
，其中Tg
(N) ＜ Tg
(N-1) ＜ Tg
(N-2) ＜ … ＜ Tg
(1)。在許多實施例中，層壓物之阻尼層各自獨立地具有平臺模量(Go
)，其中Go
(N) ＞ Go
(N-1) ＞ Go
(N-2) ＞ … ＞ Go
(1)。
在另一個實施例中，本發明係關於一種包含如上所述的多層阻尼層壓物之系統。該系統進一步包括連接至多層阻尼層壓物之第一阻尼層之基礎基板。
在另一個實施例中，本發明係關於一種減少基礎基板之振動之方法。該方法包括提供經受振動之基礎基板。該方法進一步包括將基礎基板連接至所提供的多層阻尼層壓物之第一阻尼層。在一些實施例中，該方法進一步包括隨著多層阻尼層壓物之施加溫度在關注頻率下測定時從第一玻璃轉變溫度變為第二玻璃轉變溫度，最大剪切應變之位置從第一阻尼層移位至第二阻尼層。在許多實施例中，基礎結構之振動在連續之溫度及頻率範圍內消散。
本發明大體上係關於多層阻尼層壓物，當其連接至經受振動之結構時，有利地能夠在寬的溫度及頻率範圍內有效地消散振動。例如，阻尼層壓物有益於減少結構之非所欲的振動，因為此等振動可降低結構之穩定性、增加疲勞及應力、縮短操作壽命，及促進非所欲的振動副作用，諸如產生噪音或車輛乘客之不適。
習知而言，對此等振動結構應用阻尼處理以減少振動之發生及強度。一些阻尼處理採用拘束層阻尼(CLD)構造，其包括加強元件及阻尼元件之分層組態。此等CLD處理可有效地減輕在特定溫度下之某些振動頻率，該等溫度部分地藉由阻尼元件材料之選擇確定。因此，習知CLD處理之有效溫度範圍可係相對有限。已知在每次處理中使用不同黏彈性阻尼材料之多個CLD處理之分層堆疊可用於拓寬阻尼之溫度範圍。然而，以此種方式拓寬阻尼溫度會不利地導致峰值阻尼性能之非所欲降低。此外，增加阻尼寬度之CLD處理之此種堆疊增加處理產品之質量，此亦係非所欲的。
本文揭示使用具有特定流變性質之阻尼材料之多層CLD處理之組態，該等阻尼材料允許在寬溫度下以增加的阻尼效率進行阻尼。所識別的流變性質提供可用於選擇黏彈性材料之參數，該等黏彈性材料可根據特定設計標準配置在堆疊組態中。此允許構造具有不同流變特性之不同阻尼層之新穎的多層阻尼層壓物。此等新穎的層壓物有益地展示寬的溫度阻尼，峰值阻尼之降低最小(若有的話)且處理重量之添加很少。
阻尼層壓物及其組件阻尼層之阻尼性能可在就其各自的損耗因子方面進行描述。阻尼材料或阻尼層之黏彈性損耗因子tan(d)係其將振動能轉換成熱能之能力之量度。作為一般實踐，選擇為高阻尼之各個阻尼層之阻尼材料或組合物可具有約0.5或更大之黏彈性損耗因子。在分層構造中，總體構造之總損耗因子(亦稱為複合損耗因子(CLF))通常被認為係在0.05或更大之值下有效的。複合損耗因子隨振動頻率及溫度而變化，且就所給定的頻率而言，可繪製複合損耗因子對溫度之曲線。該曲線之最大CLF值可被稱為峰值阻尼值，且具有大於約0.05之CLF之曲線部分之橫坐標寬度可被稱為阻尼溫度範圍。在所給定振動頻率下特定阻尼處理之阻尼效率可然後藉由以下等式計算：
其中ξ為阻尼效率，W為以℃計的阻尼溫度範圍，M為峰值阻尼值，及ρA
為以kg/m計的線性密度。
當使用黏彈性阻尼材料作為阻尼材料之CLD處理應用於其中黏彈性阻尼材料為黏著劑之振動基板時，來自基板之振動可轉移至與該基板接觸之黏著劑。在黏著劑之玻璃化轉變方案範圍內，假設基板、黏著劑及拘束層係經耦合使得所有三者在相似波長下振動，由於黏著劑聚合物鏈之分子運動，振動作為熱能而損失，藉此導致能量損失，此進一步導致振動幅度之阻尼。因此，在此一構造中，振動阻尼僅在接近黏著劑之玻璃轉變溫度之溫度下係最大的。此導致複合損耗因子曲線之阻尼溫度範圍狹窄地定位在阻尼材料玻璃轉變溫度附近，且阻尼效率隨著阻尼溫度範圍變窄而減小。
因此，多層阻尼層壓物能夠藉由包括交替的阻尼層在更寬的阻尼溫度範圍內消散振動能量，該等阻尼層隨著溫度接近其不同的玻璃轉變溫度而依序地展示最大剪切應變。以此方式，例如，當阻尼層壓物之溫度接近每個連續黏著劑層之玻璃轉變溫度時，交替的黏著劑層可依次吸收振動能量。多個拘束層之存在以及在一定溫度及頻率範圍內的振動能量之連續耗散可允許更高的阻尼幅度以及在更寬的溫度及頻率範圍內之阻尼。參考以上等式，此等多層層壓物構造可提供更高的阻尼溫度範圍(W)值，就相同的材料線密度(ρA
)而言，峰值阻尼(M)很少或沒有損失，導致提高的阻尼效率(ξ)。阻尼層
在一個實施例中，揭示多層阻尼層壓物。該層壓物包括具有第一玻璃轉變溫度之第一阻尼層及具有第二玻璃轉變溫度之第二阻尼層。層壓物之阻尼層具有從第一阻尼層開始遞減之玻璃轉變溫度分佈，例如，第一阻尼層玻璃轉變溫度(第一玻璃轉變溫度)係大於第二阻尼層玻璃轉變溫度(第二玻璃轉變溫度))。第一玻璃轉變溫度與第二玻璃轉變溫度之差異可(例如)在約5℃至約35℃，例如，約5℃至約30℃、約5℃至約20℃、約7.5℃至約22.5℃、約10℃至約25℃、約12.5℃至約27.5℃、或約15℃至約30℃範圍內。就上限而言，第一玻璃轉變溫度與第二玻璃轉變溫度之差異可係小於約35℃，例如，小於約30.0℃、小於約27.5℃、小於約25.0℃、小於約22.5℃、小於約20.0℃、小於約17.5℃、小於約15.0℃、小於約12.5℃、小於約10.0℃、或小於約7.5℃。就下限而言，第一玻璃轉變溫度與第二玻璃轉變溫度之差異可係大於約5℃，例如，大於約7.5℃、大於約10.0℃、大於約12.5℃、大於約15.0℃、大於約17.5℃、大於約20.0℃、大於約22.5℃、大於約25℃、或大於約27.5℃。亦涵蓋較大的溫度差(例如，大於約35.0℃)及較小的溫度差(例如，小於約5.0℃)。
多層阻尼層壓物之複合損耗因子可如ASTM E 756-98，「Standard Test Method for Measuring Vibration-Damping Properties of Materials」 (2018)中所述來確定。多層阻尼層壓物在200 Hz下可具有如下之複合損耗因子：大於約0.05，例如，大於約0.06、大於約0.07、大於約0.08、大於約0.09、大於約0.10、大於約0.20、大於約0.30、大於約0.40、或大於約0.50。多層阻尼層壓物在200 Hz下之複合損耗因子在至少約20℃之溫度範圍內，例如，至少約22℃、至少約24℃、至少約26℃、至少約28℃、至少約30℃、至少約32℃、至少約34℃、至少約35℃、至少約36℃、至少約38℃、或至少約40℃，可係大於約0.05。在一些實施例中，所提供的具有不同第一及第二阻尼層組合物之層壓物在阻尼溫度範圍內具有適宜複合損耗因子，該阻尼溫度範圍比其中兩個阻尼層具有相同組合物(例如，兩個層均具有第一阻尼層組合物或兩個層均具有第二阻尼層組合物)之類似層壓物之阻尼溫度範圍高至少5℃。
在某些情況中，若第一阻尼材料係經選擇為「高溫」阻尼材料，在0℃或高於0℃時在200 Hz下出現峰值阻尼，及第二阻尼材料經選擇為「低溫」阻尼材料，在0℃或低於0℃時200 Hz下出現峰值阻尼，在無任何額外設計約束下，則所得複合損耗因子曲線可包括複合損耗因子降低小於0.05之局部最小值。在一些實施例中，為避免此種阻尼破壞，第一玻璃轉變溫度與第二玻璃轉變溫度之差異係部分地基於第一阻尼層及第二阻尼層之厚度來選擇。第一阻尼層可具有第一阻尼層厚度(H1
)，及第二阻尼層可具有第二阻尼層厚度(H2
)。第一玻璃轉變溫度Tg
(1)與第二玻璃轉變溫度Tg
(2)之最小玻璃轉變溫度差異(ΔTg,min
)及最大玻璃轉變溫度差異(ΔTg,max
)可(例如)使用以下公式來選擇：
第一阻尼層厚度及第二阻尼層厚度可(例如)各自獨立地在0.1密耳至約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密耳範圍內。就上限而言，第一及第二阻尼層厚度可各自獨立地為小於200密耳，例如，小於90密耳、小於40密耳、小於20密耳、小於10密耳、小於5密耳、小於2密耳、小於1密耳、小於0.5密耳、或小於0.2密耳。就下限而言，第一及第二阻尼層厚度可各自獨立地為大於0.1密耳，例如，大於0.2密耳、大於0.5密耳、大於1密耳、大於2密耳、大於5密耳、大於10密耳、大於20密耳、大於40密耳、或大於90密耳。亦涵蓋更大的厚度(例如，大於200密耳)及更小的厚度(例如，小於0.1密耳)。
在某些情況中，第一玻璃轉變溫度及第二玻璃轉變溫度可(例如)各自獨立地在約-60℃至約100℃，例如，-60℃至36℃、-44℃至52℃、-28℃至68℃、-12℃至84℃、或4℃至100℃範圍內。就上限而言，第一及第二玻璃轉變溫度可各自獨立地為小於100℃，例如，小於84℃、小於68℃、小於52℃、小於36℃、小於20℃、小於4℃、小於-12℃、小於-28℃、或小於-44℃。就下限而言，第一及第二玻璃轉變溫度可各自獨立地為大於-60℃，例如，大於-44℃、大於-28℃、大於-12℃、大於4℃、大於20℃、大於36℃、大於52℃、大於68℃、或大於84℃。亦涵蓋更大的玻璃轉變溫度(例如，大於100℃)及更小的玻璃轉變溫度(例如，小於-60℃)。本文所述的玻璃轉變溫度可藉由線性黏彈性方案中之動態力學分析例如在10弧度/秒及0.1%應變下來測量。
多層阻尼層壓物之第一及第二阻尼層間的關係亦可在就其各自的平臺模量方面進行表徵。材料之平臺模量係橡膠振盪反應方案中材料之特徵性彈性儲積模量之量度。第一及第二阻尼層之組成可經選擇，使得第一阻尼層之第一平臺模量及第二阻尼層之第二平臺模量在溫度接近其各自的玻璃轉變溫度時改良剪切應變從第一阻尼層至第二阻尼層之連續轉變。在一些情況中，層壓物之阻尼層可具有從第一阻尼層開始遞增之平臺模量分佈，例如，第二平臺模量係大於第一平臺模量。第二平臺模量與第一平臺模量之比率可(例如)在約1至約200，例如1至20、2至40、3至70、5至100、或8到200範圍內。就上限而言，第二平臺模量與第一平臺模量之比率可係小於200，例如，小於100、小於70、小於40、小於20、小於10、小於8、小於5、小於3或小於2。就下限而言，第二平臺模量與第一平臺模量之比率可係大於1，例如，大於2、大於3、大於5、大於8、大於10、大於20、大於40、大於70、或大於100。亦涵蓋更大的比率，例如，大於200。
第一及第二阻尼層之材料亦可經選擇，使得第一平臺模量與第二平臺模量之差異部分地基於第一阻尼層及第二阻尼層之厚度。在一些實施例中，第二平臺模量(G0,2
)與第一平臺模量(G0,1
)之最小比率接近1，
且可使用以下等式來選擇第二平臺模量與第一平臺模量之最大比率：
多層阻尼層壓物之第一及第二阻尼層間的關係亦可在就其各自的黏彈性損耗因子方面進行表徵。在許多實施例中，層壓物之阻尼層可各自具有黏彈性損耗因子，其中若第一玻璃轉變溫度與第二玻璃轉變溫度之差異係小於約20℃，則第一黏彈性損耗因子與第二黏彈性損耗因子之差異在約0.2至約1.5之範圍內，且其中若第一玻璃轉變溫度與第二玻璃轉變溫度之差異係大於約20℃，則第一黏彈性損耗因子與第二黏彈性損耗因子之差異在約0.2至約3.0之範圍內。在一些實施例中，層壓物之阻尼層可各自具有黏彈性損耗因子，其中若第一玻璃轉變溫度與第二玻璃轉變溫度之差異係小於約20℃，則第一黏彈性損耗因子之最大值與第二黏彈性損耗因子之最大值之差異在約0.2至約1.5之範圍內，且其中若第一玻璃轉變溫度與第二玻璃轉變溫度之差異係大於約20℃，則第一黏彈性損耗因子之最大值與第二黏彈性損耗因子之最大值之差異在約0.2至約3.0之範圍內。第一及第二阻尼層之組成可經選擇，使得第一阻尼層之第一黏彈性損耗因子及第二阻尼層之第二黏彈性損耗因子允許每個層有助於產生大於約0.05之整體複合損耗因子。在一些情況中，第一及第二阻尼層係經組態使得最小第一黏彈性損耗因子(tan(δ)1,min
)與最小第二黏彈性損耗因子(tan(δ)2,min
)在期望的操作溫度或頻率範圍標度內與阻尼層厚度相關，根據以下公式：
其中H1
及H2
各以米為單位。
第一及第二阻尼層亦可經組態成使得第一及第二黏彈性損耗因子之差異係與第一及第二玻璃轉變溫度之差異有關。例如，當第一及第二玻璃轉變溫度之差異(或絕對差異)係小於約20℃時，第一及第二黏彈性損耗因子之差異(或絕對差異)可在約0.2至約1.5，例如，0.20至0.98、0.33至1.11、0.46至1.24、0.59至1.37、或0.72至1.50之範圍內。就上限而言，當第一及第二玻璃轉變溫度之差異係小於20℃時，第一及第二黏彈性損耗因子之差異可係小於1.50，例如，小於1.37、小於1.24、小於1.11、小於0.98、小於0.85、小於0.72、小於0.59、小於0.46、或小於0.33。就下限而言，當第一及第二玻璃轉變溫度之差異係小於約20℃時，第一及第二黏彈性損耗因子之差異可係大於約0.20，例如，大於0.33、大於0.46、大於0.59、大於0.72、大於0.85、大於0.98、大於1.11、大於1.24、或大於1.37。
作為另一實例，當第一及第二玻璃轉變溫度之差異係大於約20℃時，第一及第二黏彈性損耗因子之差異(或絕對差異)可在約0.2至約3.0，例如，0.20至1.88、0.48至2.16、0.76至2.44、1.04至2.72、或1.32至3.00之範圍內。就上限而言，當第一及第二玻璃轉變溫度之差異係大於約20℃時，第一及第二黏彈性損耗因子之差異可係小於約3.0，例如，小於2.72、小於2.44、小於2.16、小於1.88、小於1.60、小於1.32、小於1.04、小於0.76、或小於0.48。就下限而言，當第一及第二玻璃轉變溫度之差異係大於約20℃時，第一及第二黏彈性損耗因子之差異可係大於約0.2，例如，大於0.48、大於0.76、大於1.04、大於1.32、大於1.6、大於1.88、大於2.16、大於2.44、或大於2.72。
每個阻尼層之組成可包括彈性、非彈性、黏性及/或黏彈性材料。例如，阻尼材料可係可壓縮的且可包括恢復力。在一個態樣中，阻尼材料可包括橡膠、塑膠，例如，尼龍、皮革、織物、泡沫、海綿、凝膠或類似物。該等阻尼層可係複合物設計。在一些實施例中，每個阻尼層包括一或多種黏彈性阻尼材料。在一些實施例中，該第一阻尼層包括第一黏彈性阻尼材料，及該第二阻尼層包括第二黏彈性阻尼材料。在許多實施例中，具有第一黏彈性阻尼材料之第一阻尼層包括黏著劑。在許多實施例中，具有第二黏彈性阻尼材料之第二阻尼層亦包括黏著劑。在許多實施例中，第一阻尼層及第二阻尼層中之至少一者中之黏著劑包括壓敏黏著劑。
阻尼材料可包括一或多種聚矽氧黏著劑。聚矽氧黏著劑可包括聚有機矽氧烷分散液或膠，諸如聚二甲基矽氧烷、聚二甲基/甲基乙烯基矽氧烷、聚二甲基/甲基苯基矽氧烷、聚二甲基/二苯基矽氧烷及其摻合物。聚矽氧黏著劑可包括聚矽氧樹脂，諸如MQ樹脂或樹脂之摻合物。市售的此等聚矽氧黏著劑組合物之非限制性實例包括黏著劑7651、7652、7657、Q2-7406、Q2-7566、Q2-7735及7956，均可從Dow Corning (Midland，MI)獲得；SILGRIP™ PSA518、590、595、610、915、950及6574，可從Momentive Performance Materials (Waterford，NY)獲得；及KRT-009及KRT-026，可從Shin-Etsu Silicone (Akron，OH)獲得。
阻尼材料可包含丙烯酸基或聚矽氧基單體。在一些實施例中，阻尼材料包含選自由以下組成之群之一或多種丙烯酸基單體：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸異冰片酯、丙烯酸異壬酯、丙烯酸異癸酯、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲基丁酯、丙烯酸4-甲基-2-苯酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯及甲基丙烯酸異辛酯。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、丙烯酸異辛酯。在一個實施例中，丙烯酸酯單體係在乙烯基酯，諸如乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、異丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯(vinyl versitate)及類似物之存在下聚合。基於形成丙烯酸酯主鏈之單體之總重量計，乙烯基酯可以至多約35 wt%之總量存在。在一個實施例中，丙烯酸酯單體與不飽和羧酸共聚合。不飽和羧酸尤其可包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸(itaconic acid)、丙烯酸β羧基乙酯及類似物。
在一些實施例中，阻尼材料包含選自由以下組成之群之一或多種聚矽氧基單體：矽氧烷、矽烷及雜氮矽三環(silatrane)二醇。在一些實施例中，阻尼材料包含選自由以下組成之群之一或多種聚矽氧基單體：1,4-雙[二甲基[2-(5-降冰片烯-2-基)乙基]矽基]苯；1,3-二環己基-1,1,3,3-肆(二甲基矽基氧基)二矽氧烷；1,3-二環己基-1,1,3,3-肆(二甲基乙烯基矽基氧基)二矽氧烷；1,3-二環己基-1,1,3,3-四[(降冰片烯-2-基)乙基二甲基矽基氧基]二矽氧烷；1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷；1,1,3,3,5,5-六甲基-1,5-雙[2-(5-降冰片烯-2-基)乙基]三矽氧烷；1,1,3,3-四甲基-1,3-雙[2-(5-降冰片烯-2-基)乙基]二矽氧烷；2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基環四矽氧烷；N-[3-(三甲氧基矽基)丙基]-N′-(4-乙烯基苄基)乙二胺；及3-[參(三甲基矽氧基)矽基]丙基乙烯基胺甲酸酯。
阻尼材料可包括聚矽氧聚合物、丙烯酸聚合物或甲基丙烯酸聚合物。適宜之丙烯酸聚合物包括(但不限於) S2000N、S692N、AT20N、XPE 1043及XPE 1045，均可從Avery Dennison (Glendale，CA)獲得；及H9232，可從BASF (Florham Park，NJ)獲得。在一個實施例中，將丙烯酸聚合物組合物與量高達聚合物之30乾重%的橡膠聚合物摻合，該橡膠聚合物包括(但不限於)多嵌段共聚物，例如苯乙烯異戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯(SEBS)及類似物。有用之三嵌段之實例係可從Kraton Polymer Inc. (Houston，TX)獲得。多嵌段聚合物可用於改變丙烯酸組合物之阻尼峰及其他物理性質。其他阻尼材料可包括橡膠聚合物。適宜之橡膠聚合物包括(但不限於)彈性體、丁基橡膠、苯乙烯嵌段共聚物(稱為SBC，例如，Kraton)、聚矽氧橡膠、腈橡膠、異戊二烯、丁二烯。在一些實施例中，橡膠聚合物組合物可與丙烯酸聚合物及/或丙烯酸聚合物摻合。
可將各種官能基併入阻尼材料之聚合物中。可將官能基併入至由丙烯酸基單體或矽基單體形成之聚合物中(例如)作為末端片段。代表性官能基包括(但不限於)羥基、環氧基、氰基、異氰酸酯、胺基、芳氧基、芳烷氧基、肟基、乙醯基、環氧醚及乙烯基醚、烷氧基羥甲基、環醚、硫醇、二苯甲酮、苯乙酮、醯基膦、噻噸酮、及二苯甲酮、苯乙酮、醯基膦及噻噸酮之衍生物。
具有氫鍵鍵結能力之官能基係熟知的且包括羧基、醯胺、羥基、胺基、吡啶基、氧基、胺甲醯基及其混合物。在一些實施例中，阻尼材料之丙烯酸聚合物主鏈包括極性共聚單體乙烯基吡咯啶酮及丙烯酸。具有氫鍵鍵結官能性之其他單體之實例包括甲基丙烯酸、乙烯醇、己內酯、環氧乙烷、乙二醇、丙二醇、丙烯酸2-羥基乙酯、N-乙烯基己内醯胺、甲基丙烯酸乙醯乙醯氧基乙酯及其他。
在一些實施例中，阻尼材料包含具有可進一步交聯之官能性之一或多個共聚單體。可交聯共聚單體之實例包括(甲基)丙烯酸、丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、衣康酸、烯丙基縮水甘油醚及類似物、及其混合物。官能基部分(諸如彼等以上所述者)可用於使聚合物鏈交聯，以將高碳數側鏈連接到主鏈，或兩者。
阻尼材料可進一步包含交聯劑，該交聯劑可廣泛地變化。適宜交聯劑之實例包括多官能丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯，諸如二丙烯酸酯(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及己二醇二丙烯酸酯)、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及1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯)、三丙烯酸酯(三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯及季戊四醇三丙烯酸酯)、及三甲基丙烯酸酯(季戊四醇三甲基丙烯酸酯及三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯)、以及二乙烯酯，諸如二乙烯基苯、琥珀酸二乙烯酯、己二酸二乙烯酯、馬來酸二乙烯酯、草酸二乙烯酯及丙二酸二乙烯酯。
存在於阻尼材料中之額外交聯劑可用於在聚矽氧基基質中形成交聯。在一些實施例中，過氧化物交聯劑(諸如二苯甲醯基過氧化物)係適宜的。在一些實施例中，交聯劑為含有矽-氫化物官能性之化合物。此等交聯劑之非限制性實例包括PEROXAN BP 50W、PEROXAN BIC及PEROXAN Bu，均可從Pergan (Bocholt，Germany)獲得；LUPEROX® A75及A98，可從Arkema (King of Prussia，PA)獲得；及PERKADOX® CH-50及PD 50SPS，來自Akzo Nobel (Chicago，IL)。交聯可藉由加熱或其他技術(一般取決於所使用的化學系統)促進。
可用於阻尼材料中之其他示例性化學交聯劑包括(但不限於)具有或不具有觸媒(諸如二月桂酸二丁基錫)之二-、三-或聚-異氰酸酯；離子交聯劑；及二-、三-或多-官能氮丙啶。市售化學交聯劑之示例性非限制性實例包括乙醯丙酮鋁(AAA)，可從NOAH Technologies (San Antonio，TX)獲得；TYZOR®，可從DuPont (Wilmington，DE)獲得；XAMA®，可從Bayer (Pittsburgh，PA)獲得；及PAPI™及VORONATE™，可從Dow Chemical獲得。
阻尼材料可視需要包含一或多種增黏劑或樹脂，且此等增黏劑(當使用時)可廣泛地變化。在一些情況中，阻尼材料之增黏劑包括單一增黏劑。在其他情況中，增黏劑包括多種增黏劑產品之混合物。適宜之商業增黏劑包括(但不限於)(例如)氫化DCPD樹脂(諸如HD1100、HD1120，來自Luhua (China))及E5400(來自Exxon Mobil (Houston，TX))。其他適宜之氫化樹脂包括完全氫化之樹脂，諸如REGALITE™ S1100、R1090、R1100、C100R及C100W，來自Eastman (Kingsport，TN)；及完全氫化之C9樹脂QM-100A及QM-115A，來自Hebei Qiming (China)。
阻尼材料亦可視需要包含一或多種塑化劑，且此等塑化劑(當使用時)可廣泛地變化。在一些實施例中，塑化劑具有高分子量及/或高黏度。在某些情況中，塑化劑包括單一塑化劑。在其他情況中，塑化劑包括多種塑化劑產品之混合物。適宜之商業塑化劑包括(但不限於)(例如) KN 4010及KP 6030，來自Sinopec (Beijing，China)；Claire F55，來自Tianjin (China)；F550，來自Formosa Petrochemical (China)、及各種聚異丁烯產品。
阻尼材料可視需要包含一或多種蠟，且此等蠟(當使用時)可廣泛地變化。在一些情況中，蠟包括單一蠟。在其他情況中，蠟包括多種蠟產品之混合物。蠟可具有更高的分子量，以便有利地改良油之遷移。示例性蠟包括微晶蠟、石蠟、烴蠟及其組合。適宜之商業蠟包括(但不限於)(例如) Sasol蠟3971、7835、6403、6805及1800，來自Sasol (Houston，TX)；A-C1702、A-C6702、A-C5180，來自Honeywell (Morristown，NJ)；及MICROWAX™ FG 7730及MICROWAX™ FG 8113，來自Paramelt (Muskegon，MI)。
阻尼材料可包含經選擇以改良在更寬泛範圍之操作溫度下之阻尼性能之一或多種粉末添加劑。在一些實施例中，阻尼材料包含一或多種丙烯酸基粉末添加劑。適宜之市售丙烯酸基粉末添加劑包括SPHEROMERS® CA 6、SPHEROMERS® CA 10、SPHEROMERS® CA 15、KRATON® SBS 1101 AS、KRATON® SB 1011 AC、KRATON® TM 1116聚合物、KRATON® D1101 A聚合物、KRATON® D1114 P聚合物、KRATON® D1114 P聚合物、Zeon NIPOL® 1052、Zeon NIPOL®1041及Zeon NIPOL®NS 612。在一些實施例中，阻尼材料包含一或多種聚矽氧基粉末添加劑。適宜之市售聚矽氧基粉末添加劑包括Shin-Etsu KMP 597、Shin-Etsu KMP 600及Shin-Etsu KMP 701。
在一些實施例中，阻尼材料包含一或多種高表面積無機填料或填料及顏料之組合。高表面積可包括在約0.01 m2
/g至約300 m2
/g範圍內之表面積。高表面積無機填料可包括填料，諸如(但不限於)碳黑、碳酸鈣、二氧化鈦、(親水性改性及疏水改性)二氧化矽、雲母、滑石、高嶺土、黏土、矽藻土、硫酸鋇、硫酸鋁、或其中兩者或更多者之混合物。市售高表面積無機填料之實例包括彼等可從Evonik Degussa GmbH (Essen，Germany)獲得者。包括前述實例之無機填料可用於調節阻尼片之阻尼及其他物理性質。亦可使用或替代地使用各種有機填料。
在另一個實施例中，填料組合實例可包括抗結塊劑，其係根據加工及/或使用條件進行選擇。此等試劑之實例包括(例如)二氧化矽、滑石、矽藻土及其任何混合物。填料顆粒可為細碎的實質上不溶於水之無機填料顆粒。
細碎的實質上不溶於水之無機填料顆粒可包括金屬氧化物之顆粒。構成顆粒之金屬氧化物可係簡單金屬氧化物，即單一金屬之氧化物，或其可係複合金屬氧化物，即兩種或更多種金屬之氧化物。金屬氧化物之顆粒可係單一金屬氧化物之顆粒，或其等可係不同金屬氧化物之不同顆粒之混合物。適宜金屬氧化物之實例包括氧化鋁、二氧化矽及二氧化鈦。其他氧化物可視需要以少量存在。此等可選氧化物之實例包括(但不限於)氧化鋯、氧化鉿及氧化釔。可視需要存在之其他金屬氧化物係彼等通常作為雜質存在之金屬氧化物，諸如(例如)氧化鐵。出於本說明書及申請專利範圍之目的，矽被認為係金屬。當顆粒為氧化鋁之顆粒時，最常見的氧化鋁為氧化鋁一氫氧化物。已知氧化鋁一氫氧化物AlO(OH)之顆粒及其製法。
金屬微粒可用於阻尼材料中，例如，金屬粉末(諸如鋁、銅或特殊鋼)、二硫化鉬、氧化鐵(例如氧化鐵黑)、摻銻二氧化鈦及摻鎳二氧化鈦。亦可使用金屬合金微粒。
可將添加劑(諸如碳黑及其他顏料、紫外光吸收劑、紫外線穩定劑、抗氧化劑、阻燃劑、導熱或導電劑、後固化劑及類似物)摻入至阻尼材料中以改變阻尼塊(damping patch)之性質。此等添加劑亦可包括(例如)一或多種抑制劑、消泡劑、著色劑、發光劑、緩衝劑、抗結塊劑、潤濕劑、消光劑、抗靜電劑、酸清除劑、加工助劑、擠出助劑及其他。紫外光吸收劑包括羥基苯基苯并三唑及氫化二苯甲酮(hydrobenzophenone)。抗氧化劑包括(例如)受阻酚、受阻胺、及氫氧化硫及氫氧化磷分解劑(諸如Irganox 1520L)。填料、顏料、塑化劑、阻燃劑、UV穩定劑及類似物在許多實施例中係可選的且在特定實施例中可以0至30%或更大，諸如高達40%之濃度使用。在某些實施例中，填料(無機及/或有機)、顏料、塑化劑、阻燃劑、UV穩定劑及其組合之總量為0.1%至30%，且更特定言之1%至20%。
阻尼材料亦可包含一或多種溶劑。適宜溶劑之非限制性實例包括甲苯、二甲苯、四氫呋喃、己烷、庚烷、環己烷、環己酮、二氯甲烷、異丙醇、乙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸異丙酯及其組合。應瞭解，本發明標的阻尼材料並不限於此等溶劑且可使用各種其他溶劑、添加劑及/或黏度調節劑(諸如反應性稀釋劑)。拘束層
在一些情況中，第一及第二阻尼層可藉由內部拘束層彼此分開，該內部拘束層之至少一部分係設置在第一阻尼層與第二阻尼層之間。內部拘束層之一個面可直接與第一阻尼層相鄰，或可在內部拘束層與第一阻尼層之間設置有一或多個中介層。內部拘束層之相對面可直接與第二阻尼層相鄰，或可在內部拘束層與第二阻尼層之間設置有一或多個中介層。
在一些情況中，多層阻尼層壓物包括外部拘束層。層壓物之第二阻尼層之至少一部分可設置在第一阻尼層與外部拘束層之間。第二阻尼層之至少一部分可設置在內部拘束層與外部拘束層之間。外部拘束層之一個面可直接與第二阻尼層相鄰，或在第二阻尼層與外部拘束層之間可有一或多個中介層。在一些情況中，第二阻尼層之一個面係直接與內部拘束層相鄰，且第二阻尼層之相對面係直接與外部拘束層相鄰。
內部拘束層及外部拘束層之厚度可(例如)各自獨立地在約0.2密耳至約120密耳，例如，0.2密耳至9密耳、0.4密耳至20密耳、0.7密耳至35密耳、1.5密耳至65密耳或2.5密耳至120密耳之範圍內。內部及外部拘束層厚度可各自獨立地在約2密耳至約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密耳之範圍內。就上限而言，內部及外部拘束層厚度可各自獨立地小於約120密耳，例如，小於65密耳、小於50密耳、小於35密耳、小於25密耳、小於20密耳、小於15密耳、小於10密耳、小於9密耳、小於7密耳、小於5.5密耳、小於5密耳、小於4密耳、小於3密耳、小於2.5密耳、小於1.5密耳、小於0.7密耳、或小於0.4密耳。就下限而言，內部及外部拘束層厚度可各自獨立地大於約0.2密耳，例如，大於0.4密耳、大於0.7密耳、大於1.5密耳、大於2.5密耳、大於3密耳、大於4密耳、大於5密耳、大於5.5密耳、大於7密耳、大於9密耳、大於10密耳、大於15密耳、大於20密耳、大於25密耳、大於35密耳、大於50密耳、或大於65密耳。亦涵蓋更大的厚度(例如，大於120密耳)及更小的厚度(例如，小於0.2密耳)。
內部及外部拘束層可各自獨立地包含一或多種硬化材料，其中該等拘束層中之各者可具有相似或不同之組成。硬化材料可包含一或多種聚合物材料。聚合物材料之非限制性實例包括聚氯乙烯(PVC)、聚烯烴(諸如聚乙烯(PE)及/或聚丙烯(PP))、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、及此等及其他材料之組合。
硬化材料可包含一或多種金屬或金屬合金。金屬之非限制性實例包括鋁、鋼、鎂、青銅、銅、黃銅、鈦、鐵、鈹、鉬、鎢或鋨。在一些實施例中，內部及外部拘束層各自獨立地為金屬箔片。
硬化材料可包含一或多種天然或人造木材。硬化材料可包含一或多種纖維。纖維之非限制性實例包括大麻纖維、亞麻纖維、玻璃纖維及碳纖維。硬化材料可包含一或多種碳基材料，包括碳奈米管、石墨烯、金剛石、卡賓(carbine)或其組合。硬化材料亦可包含陶瓷。亦可使用複合材料及此等材料之組合。襯墊層
在一些情況中，多層層壓膜包括連接至第一阻尼層之襯墊層。襯墊層之一個面可直接與第一阻尼層相鄰，或在第一阻尼層與襯墊層之間可有一或多個中介層。在一些情況中，第一阻尼層之一個面係直接與內部拘束層相鄰，且第一阻尼層之相對面係直接與襯墊層相鄰。
離型襯墊可用作保護性覆蓋物，使得該離型襯墊保持在適當位置，直至多層阻尼層壓物準備好附著至物體或表面。若層壓物中包括襯墊或離型襯墊，則可將多種材料及組態用於襯墊。在許多實施例中，襯墊為紙或紙基材料。在許多其他實施例中，襯墊為一或多種聚合物材料之聚合物膜。通常，襯墊之至少一個面塗覆有離型材料，諸如聚矽氧或聚矽氧基材料。如所瞭解，襯墊之離型塗覆面與外部第一阻尼層之以其他方式暴露的面接觸。在將標籤施覆至關注表面之前，移除襯墊以藉此暴露層壓物之第一阻尼層。襯墊可呈單個薄片之形式。或者，襯墊可呈多個部分或面板之形式。廣義化多層阻尼層壓物
在一個實施例中，揭示另一種多層阻尼層壓物。如本文所述，多層阻尼層壓物可具有第一阻尼層及第二阻尼層。另外，除了第一阻尼層及第二阻尼層之外，多層阻尼層壓物可包含更多阻尼層。一般而言，多層阻尼層壓物包括N個阻尼層，該等阻尼層各自獨立地具有玻璃轉變溫度Tg
，其中N為大於或等於2之整數。N個阻尼層配置成使得第一阻尼層為直接與振動基板接觸以消散振動之阻尼層。然後，以遞增順序編號位於第一阻尼層上方之阻尼層，其中每個阻尼層之玻璃轉變溫度小於其下方之阻尼層之玻璃轉變溫度。然後藉由不等式描述多層阻尼層壓物之各阻尼層玻璃轉變溫度之間的關係：
在一些實施例中，每個阻尼層亦具有平臺模量Go
，該平臺模量Go
係大於其下方之阻尼層之平臺模量Go
。然後藉由不等式描述多層阻尼層壓物之各阻尼層平臺模量之間的關係：
作為示例性實例，在一些實施例中，N=2。在此一構造中，當操作溫度接近第一玻璃轉變溫度Tg
(1)時，底部黏著劑(層1)經過其玻璃化轉變。由於該阻尼層與振動基板直接接觸，因此該層可能經受剪切變形，從而允許振動能量耗散。此外，因為該阻尼層具有最低的平臺模量Go
，故其將經受最大的剪切變形。隨著層壓物之操作溫度接近第二玻璃轉變溫度Tg
(2) (＜ Tg
(1))，底部阻尼層進入其玻璃狀態且因此表現得像玻璃狀固體。因此，在接近Tg
(2)之溫度下，當頂部阻尼層經過其玻璃化轉變時，底部阻尼層將充作振動基板厚度之無窮小的增量。由於底部阻尼層1在該溫度下係玻璃狀的，因此所有剪切應變將集中於頂部阻尼層上。以此方式，隨著多層阻尼層壓物之溫度從Tg
(1)變為Tg
(2)，阻尼從底部阻尼層按順序轉移至頂部阻尼層，藉此允許在更寬的溫度範圍內進行阻尼。總之，兩個層均圍繞其各自的玻璃轉變溫度充作阻尼層。
本發明亦關於包括基礎基板及如上所述之多層阻尼層壓物之系統。基礎基板可(例如)為車輛、器具或電子裝置之表面。在一些實施例中，車輛包括減振片。在一些實施例中，車輛為汽車。
涵蓋以下實施例。涵蓋特徵及實施例之所有組合。
實施例1：一種多層阻尼層壓物，該層壓物包括：第一阻尼層，其具有第一玻璃轉變溫度及第一阻尼層厚度(H1
)；第二阻尼層，其具有第二玻璃轉變溫度及第二阻尼層厚度(H2
)；內部拘束層，其之至少一部分設置在第一阻尼層與第二阻尼層之間；及外部拘束層，其中該第二阻尼層之至少一部分設置在內部拘束層與外部拘束層之間，其中該層壓物之阻尼層具有從第一阻尼層開始遞減之玻璃轉變溫度分佈，且其中該多層阻尼層壓物之在200Hz下之複合損耗因子大於0.05。
實施例2：如實施例1之實施例，其中復合損耗因子係大於0.1。
實施例3：如實施例3之實施例，其中在至少30℃之溫度範圍內，復合損耗因子係大於0.05。
實施例4：如實施例1至3中任一實施例之實施例，其中第一玻璃轉變溫度與第二玻璃轉變溫度之差異係在(-3(H1
/H2
)2
+15)℃至(15(H1
/H2
)2
+20)℃之範圍內。
實施例5：如實施例1至4中任一實施例之實施例，其中第一玻璃轉變溫度係比第二玻璃轉變溫度高至少5℃。
實施例6：如實施例1至5中任一實施例之實施例，其中第一玻璃轉變溫度與第二玻璃轉變溫度之差異係在5℃至35℃之範圍內。
實施例7：如實施例1至6中任一實施例之實施例，其中第一玻璃轉變溫度係在-60℃至100℃之範圍內。
實施例8：如實施例1至7中任一實施例之實施例，其中第二玻璃轉變溫度係在-60℃至100℃之範圍內。
實施例9：如實施例1至8中任一實施例之實施例，其中第一阻尼層具有第一平臺模量，其中第二阻尼層具有第二平臺模量，且其中層壓物之阻尼層具有從第一阻尼層開始遞增之平臺模量分佈。
實施例10：如實施例9之實施例，其中第二平臺模量與第一平臺模量之比率係在1至(10(H1
/H2
)1.25
+10)之範圍內。
實施例11：如實施例1至10中任一實施例之實施例，其中第一阻尼層具有大於((10-10
/H1 2.5
)+0.25)之第一黏彈性損耗因子，且其中第二阻尼層具有大於((10-10
/H2 2.5
)+0.25)之第二黏彈性損耗因子，其中H1
及H2
之單位分別為米。
實施例12：如實施例11之實施例，其中若第一玻璃轉變溫度與第二玻璃轉變溫度之差異係小於20℃，則第一黏彈性損耗因子與第二黏彈性損耗因子之差異係在0.2至1.5之範圍內，且其中若第一玻璃轉變溫度與第二玻璃轉變溫度之差異係大於20℃，則第一黏彈性損耗因子與第二黏彈性損耗因子之差異係在0.2至3之範圍內。
實施例13：如實施例1至12中任一實施例之實施例，其中第一阻尼層包含第一黏彈性阻尼材料及第二阻尼層包含第二黏彈性阻尼材料。
實施例14：如實施例1至13中任一實施例之實施例，其中內部拘束層及外部拘束層各自獨立地包含金屬。
實施例15：如實施例1至14中任一實施例之實施例，其中內部拘束層及外部拘束層各自獨立地為金屬箔片。
實施例16：如實施例1至15中任一實施例之實施例，其中第一阻尼層厚度係在0.1密耳至200密耳之範圍內。
實施例17：如實施例1至16中任一實施例之實施例，其中第二阻尼厚度係在0.1密耳至200密耳之範圍內。
實施例18：如實施例1至17中任一實施例之實施例，其中內部拘束層及外部拘束層各自獨立地具有在0.2密耳至120密耳之範圍內的厚度。
實施例19：如實施例1至17中任一實施例之實施例，其中內部拘束層及外部拘束層各自獨立地具有在2密耳至50密耳範圍內之厚度。
實施例20：如實施例1至19中任一實施例之實施例，其進一步包括：連接至與第二阻尼層相對之第一阻尼層之襯墊層。
實施例21：一種多層阻尼層壓物，其包括：N個阻尼層，其中N為大於或等於2之整數，其中每個阻尼層之至少一部分係與其他阻尼層共同延伸，且其中每個阻尼層獨立地具有玻璃轉變溫度(Tg
)，其中Tg
(N) ＜ Tg
(N-1) ＜ Tg
(N-2) ＜ … ＜ Tg
(1)；N-1個內部拘束層，其中每一第M個內部拘束層之至少一部分設置在第M個阻尼層與第(M + 1)個阻尼層之間，其中M為1至N-1之整數；及外部拘束層，其中第N個阻尼層之至少一部分設置在第(N-1)個拘束層與外部拘束層之間。
實施例22：如實施例21之實施例，其中每個阻尼層獨立地具有平臺模量(Go
)，且其中Go
(N) ＞ Go
(N-1) ＞ Go
(N-2) ＞ … ＞ Go
(1)。
實施例23：一種系統，其包括：基礎基板；及如實施例1至22中任一實施例之實施例多層阻尼層壓物，其中第一阻尼層係連接到基礎基板。
實施例24：一種降低基礎基板振動之方法，該方法包括：提供經受振動之基礎基板；及將如實施例1至22中任一實施例之實施例多層阻尼層壓物之第一阻尼層連接至基礎基板，藉此減小基礎結構之振動。
實施例25：如實施例24之一個實施例，其進一步包括：隨著多層阻尼層壓物之溫度在關注頻率下測定時從第一玻璃轉變溫度變為第二玻璃轉變溫度，最大剪切應變之位置從第一阻尼層移位至第二阻尼層。
實施例26：如實施例24或25之一個實施例，其中基礎結構之振動在連續的溫度及頻率範圍內消散。
鑑於以下非限制性實例，將更好地理解本發明。實例
具有顯示於下表1中之流變性質之五種不同黏彈性阻尼材料係用於構造不同示例性多層阻尼層壓物。表1中之材料包括丙烯酸共聚物材料A、橡膠嵌段共聚物材料B、增黏丙烯酸共聚物材料C、丙烯酸共聚物材料D及作為材料E之增黏型材料D。藉由振盪剪切流變學，在0.1%之應用應變及10弧度/秒之頻率下，使用由TA Instruments (New Castle，DE)製造的DHR-2流變儀，測定每種材料之性質。每當需要時，使用時間-溫度疊加將材料特性適當地移位至應用之頻率範圍，以與設計規則相關聯。tan(δ)之最大值為在玻璃轉變溫度下之tan(δ)值。將平臺模量作為超過玻璃轉變溫度的該溫度下之儲積模量值，其中tan(δ)首先達到局部最小值。
使用表1中的五種阻尼材料中之兩者組態八個不同多層阻尼層壓物中之各者。四個示例性層壓物包括如本文所論述之特定組態之阻尼材料層，而四個比較層壓物包括以相反順序組態之相同阻尼材料層。八個層壓物之性能特性呈現於下文所示的表2中。遵循SAE J1637 (2018)或ASTM E-756 (2018)在0.75-mm厚的不銹鋼樑上以200 Hz之參考頻率測定每個層壓物之複合損耗因子(CLF)。在表2中，「DL」係指阻尼層，及「CL」係指拘束層。表2中的包括兩個值之彼等單元首先列出底層之值且其次係頂層之值，其中「底部」阻尼材料係指第一阻尼層(即與振動基板直接接觸之材料)，及「頂部」阻尼材料係指第二阻尼層(即設置在內部及外部拘束層之間的材料)。就CLF ≥ 0.05而言，測定CLF之寬度，即阻尼溫度範圍。
表2之實例1為使用各5密耳的表1材料A及材料B之多層阻尼層壓物。當如本發明中所述組態此等阻尼材料時，亦即，具有較低平臺模量之較高Tg
材料經層化作為底部阻尼材料，及具有較高平臺模量之較低Tg
材料經層化作為頂部阻尼材料，驚人地觀測到CLF寬度增加25%及峰值CLF增加30%(與比較例A相比)。相反地，比較例A係以材料B作為底部阻尼層及以材料B作為頂部阻尼材料而建構，因此並不具有如本文所述之組態。此外，雖然兩種順序均導致具有相同線密度之阻尼層壓物，但在底部具有材料A而在頂部具有材料B之層壓物證實阻尼效率增加50%。
表2之實例2為使用各5密耳的表1材料B及材料C之多層阻尼層壓物。當如本發明中所述組態此等阻尼材料時，亦即，具有較低平臺模量之較高Tg
材料經層化作為底部阻尼材料，及具有較高平臺模量之較低Tg
材料經層化作為頂部阻尼材料，觀測到CLF寬度增加50%及峰值CLF的可忽略的減小(與比較例B相比)。相反地，比較例B係以材料B作為底部阻尼層及以材料C作為頂部阻尼層而建構，因此並不具有如本文所述之組態。使用表1之平臺模量值，可以看出，以材料C作為底部阻尼層及以材料B作為頂部阻尼層之實例2之平臺模量比率G0,2
/G0,1
為約為8，而就以材料A作為底部阻尼層及以材料B作為頂部阻尼層之實施例1而言，平臺模量比率為約4。因此，雖然材料A及C具有相似的流變材料性質，但實例2之平臺模量比率之較高值允許明顯更高之CLF寬度。
表2之實例3為使用各5密耳的表1材料C及材料D之多層阻尼層壓物。當如本發明中所述組態此等阻尼材料時，亦即，具有較低平臺模量之較高Tg
材料經層化作為底部阻尼材料，及具有較高平臺模量之較低Tg
材料經層化作為頂部阻尼材料，觀測到CLF寬度增加20%及峰值CLF的可忽略的減小(與比較例C相比)。相反地，比較例C係以材料D作為底部阻尼層及以材料C作為頂部阻尼層而建構，因此並不具有如本文所述之組態。遵循差示性流變學該等阻尼層之排序導致阻尼效率提高。亦應注意到，儘管材料C及材料D之玻璃轉變溫度之差異相對較大(33℃)，但藉由確保峰值tan(δ)差異及平臺模量比率在以上許多實施例中所述之範圍內，獲得具有極寬阻尼溫度範圍之多層阻尼層壓物，而沒有增加處理的額外重量。在許多實施例中，多層阻尼層壓物可設計成為其所欲應用提供輕質結構。
涉及不同黏彈性阻尼材料拓寬阻尼曲線寬度之習知方法描述在底層中使用在0℃或高於0℃時出現在200 Hz下之峰值阻尼之「高溫」材料及在頂層中使用在0℃或低於0℃時出現在200 Hz下之峰值阻尼之「低溫」阻尼材料，並未進一步描述什麼構成較佳或可接受之「高溫」或「低溫」材料。若認為「高溫」阻尼材料為具有高玻璃轉變溫度之材料，及「低溫」阻尼材料為具有較低玻璃轉變溫度之材料，則期望在底部層化材料A及在頂部層化材料E(實例4)以產生顯著更寬之CLF曲線(與其中材料E在底部層化及材料A在頂部層化之組態(比較例D)相比)。然而，相反地，表2中之結果顯示，與比較例D相比，在底部具有材料A及在頂部具有材料E之層壓構造僅提供可忽略的增加的阻尼寬度。此外，與比較例D相比，實施例4構造亦產生減小的峰值CLF。該觀察結果可由於實例4 G0,2
/G0,1
平臺模量比率僅為0.2(其小於實例1至3之平臺模量比率)引起。此等結果證實藉由根據如上所述之平臺模量比率組態阻尼層，可在拓寬阻尼溫度區域中實現進一步的改進。
雖然已詳細地描述所揭示，但熟習此項技術者將容易理解在本發明精神及範疇內之修改。鑑於前述論述、本技術中之相關知識及以上結合先前技術及具體實施方式所論述之參考文獻，其揭示內容均係以引用的方式併入本文。另外，應理解，本發明之態樣及下文及/或在隨附申請專利範圍中所述之各種實施例及各種特徵之部分可整體或部分地組合或互換。在各種實施例之前述描述中，參考另一實施例之彼等實施例可與熟習此項技術者將理解的其他實施例適當地組合。此外，一般技術者將明瞭，前述描述僅係例示性的，而非無意限制本發明。
Claims (25)
- 一種多層阻尼層壓物，其包括：第一阻尼層，其具有第一玻璃轉變溫度及第一阻尼層厚度(H1)；第二阻尼層，其具有第二玻璃轉變溫度及第二阻尼層厚度(H2)；內部拘束層，其至少一部分係設置在該第一阻尼層與該第二阻尼層之間；及外部拘束層，其中該第二阻尼層之至少一部分係設置在該內部拘束層與該外部拘束層之間，其中該層壓物之該等阻尼層具有從該第一阻尼層開始遞減之玻璃轉變溫度分佈，及其中該多層阻尼層壓物在200Hz下具有大於0.05之複合損耗因子，其中該第一玻璃轉變溫度與該第二玻璃轉變溫度之差異係在(-3(H1/H2)2+15)℃至(15(H1/H2)2+20)℃之範圍內，且該第一阻尼層具有第一平臺模量，其中該第二阻尼層具有第二平臺模量，及其中該層壓物之該等阻尼層具有從該第一阻尼層開始遞增之平臺模量分佈。
- 如請求項1之多層阻尼層壓物，其中該複合損耗因子係大於0.1。
- 如請求項1之多層阻尼層壓物，其中該複合損耗因子在至少30℃之溫度範圍內係大於0.05。
- 如請求項1至3中任一項之多層阻尼層壓物，其中該第一玻璃轉變溫 度係比該第二玻璃轉變溫度高至少5℃。
- 如請求項1至3中任一項之多層阻尼層壓物，其中該第一玻璃轉變溫度與該第二玻璃轉變溫度之差異係在5℃至35℃之範圍內。
- 如請求項1至3中任一項之多層阻尼層壓物，其中該第一玻璃轉變溫度係在-60℃至100℃之範圍內。
- 如請求項1至3中任一項之多層阻尼層壓物，其中該第二玻璃轉變溫度係在-60℃至100℃之範圍內。
- 如請求項1之多層阻尼層壓物，其中該第二平臺模量與該第一平臺模量之比率係在1至(10(H1/H2)1.25+10)之範圍內。
- 如請求項1至3中任一項之多層阻尼層壓物，其中該第一阻尼層具有大於((10-10/H1 2.5)+0.25)之第一黏彈性損耗因子，及其中該第二阻尼層具有大於((10-10/H2 2.5)+0.25)之第二黏彈性損耗因子，其中H1及H2之單位分別為米。
- 如請求項9之多層阻尼層壓物，其中若該第一玻璃轉變溫度與該第二玻璃轉變溫度之差異係小於20℃，則該第一黏彈性損耗因子與該第二黏彈性損耗因子之差異係在0.2至1.5之範圍內，及其中若該第一玻璃轉變溫度與該第二玻璃轉變溫度之差異係大於20℃，則該第一黏彈性損耗因子與該 第二黏彈性損耗因子之差異係在0.2至3之範圍內。
- 如請求項1至3中任一項之多層阻尼層壓物，其中該第一阻尼層包含第一黏彈性阻尼材料及該第二阻尼層包含第二黏彈性阻尼材料。
- 如請求項11之多層阻尼層壓物，其中該第一黏彈性阻尼材料及該第二黏彈性阻尼材料中之至少一者包含黏著劑。
- 如請求項12之多層阻尼層壓物，其中該黏著劑為壓敏黏著劑。
- 如請求項1至3中任一項之多層阻尼層壓物，其中該內部拘束層及該外部拘束層各自獨立地包含金屬。
- 如請求項1至3中任一項之多層阻尼層壓物，其中該內部拘束層及該外部拘束層各自獨立地為金屬箔片。
- 如請求項1至3中任一項之多層阻尼層壓物，其中該第一阻尼層厚度係在0.1密耳至200密耳之範圍內。
- 如請求項1至3中任一項之多層阻尼層壓物，其中該第二阻尼厚度係在0.1密耳至200密耳之範圍內。
- 如請求項1至3中任一項之多層阻尼層壓物，其中該內部拘束層及該 外部拘束層之厚度各自獨立地在0.2密耳至120密耳之範圍內。
- 如請求項1至3中任一項之多層阻尼層壓物，其中該內部拘束層及該外部拘束層之厚度各自獨立地在2密耳至50密耳之範圍內。
- 如請求項1至3中任一項之多層阻尼層壓物，其進一步包括：襯墊層，其係連接至與第二阻尼層相對之第一阻尼層。
- 一種多層阻尼層壓物，其包括：N個阻尼層，其中N為大於或等於2之整數，其中每個阻尼層之至少一部分係與其他阻尼層共同延伸，且其中每個阻尼層獨立地具有玻璃轉變溫度(Tg)，其中Tg(N)<Tg(N-1)<Tg(N-2)<...<Tg(1)，其中每個阻尼層獨立地具有平臺模量(Go)，且其中Go(N)>Go(N-1)>Go(N-2)>...>Go(1)；N-1個內部拘束層，其中每一第M個內部拘束層之至少一部分係設置在第M個阻尼層與第(M+1)個阻尼層之間，其中M為1到N-1之整數；及外部拘束層，其中第N個阻尼層之至少一部分係設置在第(N-1)個內部拘束層與該外部拘束層之間。
- 一種系統，其包括：基礎基板；及如請求項1至21中任一項之多層阻尼層壓物，其中該第一阻尼層係連接至該基礎基板。
- 一種減少基礎基板之振動之方法，該方法包括：提供經受振動之基礎基板；及將如請求項1至21中任一項之多層阻尼層壓物之第一阻尼層連接至該基礎基板，藉此減小基礎結構之振動。
- 如請求項23之方法，其進一步包括：隨著多層阻尼層壓物之溫度在關注頻率下測定時從第一玻璃轉變溫度變為第二玻璃轉變溫度，最大剪切應變之位置從第一阻尼層移位至第二阻尼層。
- 如請求項23或24之方法，其中該基礎基板之振動係在連續之溫度及頻率範圍內消散。
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Patent Citations (1)
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| JPS51106190A (ja) * | 1975-03-14 | 1976-09-20 | Nippon Steel Corp | Boshinyofukugokinzokuban |
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