CN103554924B - 加成型有机硅阻尼材料预聚体、加成型有机硅阻尼材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加成型有机硅阻尼材料预聚体、加成型有机硅阻尼材料及其制备方法。该加成型有机硅阻尼材料预聚体主要由10～100重量份的甲基乙烯基硅油、10～100重量份的甲基含氢硅油、0.00002～0.018重量份的催化剂、0～0.018重量份的抑制剂、0～40重量份的固体无机材料混合而成。加成型有机硅阻尼材料是由加成型有机硅阻尼材料预聚体经加成反应固化而制得。本发明的加成型有机硅阻尼材料预聚体可即时灌注成型，由加成型有机硅阻尼材料预聚体灌注后固化形成的加成型有机硅阻尼材料具有良好的减震降噪效果、且能长期耐高温环境，其制备方法投入低、耗能小、且对环境友好。

Description

加成型有机硅阻尼材料预聚体、加成型有机硅阻尼材料及其制备方法

技术领域

本发明属于阻尼材料配方设计技术领域，涉及阻尼材料预聚体、阻尼材料及其制备方法，尤其涉及原料可发生加成反应的加成型有机硅阻尼材料预聚体、加成型有机硅阻尼材料及其制备方法，加成型有机硅阻尼材料主要用作减振阻尼橡胶材料及结构的附加阻尼处理材料。

背景技术

基于粘弹性阻尼减振材料发展起来的阻尼减振技术是控制振动、冲击与噪声的有效途径，是优化力学环境的有效手段，目前粘弹性阻尼减振材料及其制品已在多种仪器仪表、设备等的振动和控噪方面得到广泛应用。但随着减振应用越来越深入，一些苛刻的应用难题不断被工作者发现并提出，其中包括以下两项：一是长期耐高温环境，普通阻尼材料分解温度不高于100℃，不能满足高温的应用环境；二是需要即时模具成型，常规阻尼材料是先固化成粘弹体后与振动部位连接起减振降噪作用，但是普通阻尼材料已经是固体状态，对于在已有保护外壳后在夹套内的填充等应用环境是不适用的。因此，研制出一种能够在模具内灌注成型、在充分固化后长期耐高温且具有较高阻尼因子的阻尼材料对满足某些特殊力学环境需求十分必要，这种阻尼材料必定具有较高的应用和市场价值。

公开号为CN101962480A的中国专利文献公开了一种低苯基硅橡胶的阻尼材料（苯基含量小于7%），具有宽温（使用温度范围为-50～+150℃）、高阻尼（阻尼系数≥0.2）的特点，采取开放式炼胶机或密炼机，按照低苯基硅橡胶、乙烯基硅油、白炭黑、过氧化硫化剂、颜料的加料顺序进行炼胶，经过一段和二段硫化后冷却到室温作为成型阻尼材料。该阻尼材料是一种先固化成型再在振动部位铺设的阻尼材料，不能够即时灌注即时密封成型，不适用于在已有保护外壳后在夹套内填充阻尼材料的应用环境。

公开号为CN1340569A的中国专利文献公开了一种具有优良振动阻尼性能和贮存稳定性的振动阻尼硅氧烷组合物，该组合物含有硅油、表面承载有无机材料粉末的有机树脂中空颗粒和固体无机材料粉末，该组合物是一种硅油添加填料的半流动产品，需要将产品密封于弹性包装物中用作缓冲元件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可即时灌注成型的加成型有机硅阻尼材料预聚体，还提供一种具有良好减震降噪效果、能够长期耐高温环境的加成型有机硅阻尼材料，并相应提供一种设备资金投入低、耗能小、过程安全简洁、对环境友好的加成型有机硅阻尼材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种加成型有机硅阻尼材料预聚体，所述加成型有机硅阻尼材料预聚体主要由以下重量份的组分混合而成：

上述的加成型有机硅阻尼材料预聚体中，所述甲基乙烯基硅油的分子结构通式为下式（Ⅰ）：

所述甲基含氢硅油的分子结构通式为下式（Ⅱ）：

其中，m、a为正整数，n、b为整数且至少一个不为零；

所述甲基乙烯基硅油中硅乙烯基的质量分数优选0.1%～1.6%，所述甲基乙烯基硅油在25℃时的动力粘度优选80cP～5000cP；

所述甲基含氢硅油中硅氢的质量分数优选0.05%～0.25%，所述甲基含氢硅油在25℃时的动力粘度优选20cP～2000cP。

上述的加成型有机硅阻尼材料预聚体中，所述催化剂优选过渡金属化合物。

上述的加成型有机硅阻尼材料预聚体中，所述抑制剂优选四甲基四乙烯基环四硅氧烷、线状乙烯基硅油、1-乙炔基环己醇中的一种或多种。

上述的加成型有机硅阻尼材料预聚体中，所述固体无机材料优选石墨、云母粉、碳酸钙、滑石粉中的一种或多种。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种加成型有机硅阻尼材料，所述加成型有机硅阻尼材料主要由以下重量份的组分混合后通过甲基乙烯基硅油中的硅乙烯基与甲基含氢硅油中的硅氢键经加成反应而制成：

上述的加成型有机硅阻尼材料在0～120℃时的阻尼因子为1～0.5，耐热温度达到120℃～200℃。

上述的加成型有机硅阻尼材料中，所述甲基乙烯基硅油的分子结构通式为下式（Ⅰ）：

所述甲基含氢硅油的分子结构通式为下式（Ⅱ）：

其中，m、a为正整数，n、b为整数且至少一个不为零；

所述甲基乙烯基硅油中硅乙烯基的质量分数优选0.1%～1.6%，所述甲基乙烯基硅油在25℃时的动力粘度优选80cP～5000cP；

所述甲基含氢硅油中硅氢的质量分数优选0.05%～0.25%，所述甲基含氢硅油在25℃时的动力粘度优选20cP～2000cP。

上述的加成型有机硅阻尼材料中，所述催化剂优选过渡金属化合物。

上述的加成型有机硅阻尼材料中，所述抑制剂优选四甲基四乙烯基环四硅氧烷、线状乙烯基硅油、1-乙炔基环己醇中的一种或多种。

上述的加成型有机硅阻尼材料中，所述固体无机材料优选石墨、云母粉、碳酸钙、滑石粉中的一种或多种。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述加成型有机硅阻尼材料的制备方法，包括以下步骤：将甲基乙烯基硅油、甲基含氢硅油和催化剂进行混合，所得混合物充分搅拌并抽真空后，得到加成型有机硅阻尼材料预聚体；将加成型有机硅阻尼材料预聚体进行固化，得到加成型有机硅阻尼材料。

上述的制备方法中，所述混合物中还包括抑制剂和/或固体无机材料。

上述的制备方法中，所述混合物在搅拌和抽真空过程中温度优选控制在50℃以下。

上述的制备方法中，所述固化条件优选为：固化温度20℃～120℃，固化时间0.5h～30d。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的加成型有机硅阻尼材料预聚体为可流动液体，既可以使用符合规定的模具再成型，也可以灌注到密闭的需求空间内固化成无气隙的粘弹性阻尼材料，成型时既可以采用常温固化，也可以采用加热加速固化，无论采用哪种固化方式都没有气泡等副产物产生；加成型有机硅阻尼材料预聚体具有加热即时成型、固化速度可调的特点，固化后成为粘弹性阻尼材料，可满足一些特殊力学环境需求。

2、本发明的加成型有机硅阻尼材料具有高阻尼因子和高耐热性能，减震降噪效果好。

3、本发明的方法是加成型聚合，利用加成型有机硅阻尼材料预聚体中甲基乙烯基硅油的硅乙烯基和甲基含氢硅油的硅氢键可加成固化（120℃/1h即可充分固化）的特点，在催化剂作用下发生加成反应，加成反应过程中不产生任何小分子物或挥发物，从而保证该阻尼材料预聚体既可以采用模具固化成型，也可以在夹套或缝隙中灌注固化成无气隙的粘弹性阻尼材料，因此制得的加成型有机硅阻尼材料能够用于密闭模具、夹套、缝隙等环境。

附图说明

图1为本发明实施例1中制备的加成型有机硅阻尼材料的动态力学分析图（DMTA图）。

图2为本发明实施例1中模具的主视结构示意图。

图3为本发明实施例1中模具的右视结构示意图。

图4为本发明实施例1中模具的俯视结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1：

一种本发明的加成型有机硅阻尼材料预聚体，主要由以下重量份的组分混合而成：

其中，甲基乙烯基硅油的分子结构通式为：

甲基含氢硅油的分子结构通式为：

其中，m、a为正整数，n为整数且不为零；

在甲基乙烯基硅油中，硅乙烯基位于端、侧部（即n不等于0），硅乙烯基的质量分数为1%，甲基乙烯基硅油在25℃时的动力粘度为600cP；

在甲基含氢硅油中，硅氢键位于端部（即b等于0），硅氢的质量分数为0.16%，甲基含氢硅油在25℃时的动力粘度为25cP。

一种本发明的加成型有机硅阻尼材料，由上述本实施例的加成型有机硅阻尼材料预聚体于120℃下固化0.5h使甲基乙烯基硅油的硅乙烯基与甲基含氢硅油的硅氢键发生加成反应而制成。该加成型有机硅阻尼材料在0～120℃时的阻尼因子为0.59～0.53，耐热温度达到180℃。

一种上述本实施例的加成型有机硅阻尼材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将80重量份的甲基乙烯基硅油、18.5重量份的甲基含氢硅油、1重量份的云母粉和2重量份的碳酸钙混合并搅拌3h，搅拌速度为800r/min，搅拌后冷却至室温，再加入0.0020重量份的铂金催化剂（信越化学工业株式会社CAT-PL-56）和0.0025重量份的1-乙炔基环己醇，得到混合物，将混合物搅拌3h，搅拌速度为1000r/min，搅拌过程中混合物温度控制在30℃，搅拌完成后降温至23℃并用真空泵在-0.098MPa下抽真空5h，得到加成型有机硅阻尼材料预聚体；

（2）将上述加成型有机硅阻尼材料预聚体置于带凹槽的长方体模具（参见图2～4，凹槽深10mm）中于120℃下固化0.5h，得到加成型有机硅阻尼材料。

经检测可知，本实施例制备的加成型有机硅阻尼材料在0～120℃时的阻尼因子为0.59～0.53，耐热温度可达180℃。

主要指标分析

将上述本实施例制备的加成型有机硅阻尼材料取9.11g作为试样置于一玻璃皿中，盖上盖子后放入温度设置为120℃的恒温烘箱中，30天后取出试样，称重，挥发份为0.08%（挥发份指损失的质量与原质量比值），由此证明本实施例制备的加成型有机硅阻尼材料在长期的高温环境下保持了良好的稳定性。

不同温度下的动态力学性能：对上述于120℃下烘干30天后的加成型有机硅阻尼材料试样（即检测过高温稳定性的试样）做动态力学性能测试，结果如图1所示，从图中可以看出，该加成型有机硅阻尼材料在25℃到120℃的阻尼因子（tanδ）始终在0.59～0.53之间，说明阻尼性能良好。

实施例2：

一种本发明的加成型有机硅阻尼材料预聚体，主要由以下重量份的组分混合而成：

其中，甲基乙烯基硅油的分子结构通式为：

甲基含氢硅油的分子结构通式为：

其中，m、a为正整数，b为整数且不为零；

在甲基乙烯基硅油中，硅乙烯基位于端部（即n等于0），硅乙烯基的质量分数为0.8%，甲基乙烯基硅油在25℃时的动力粘度为3000cP；

在甲基含氢硅油中，硅氢键位于端、侧部（即b不等于0），硅氢的质量分数为0.21%，甲基含氢硅油在25℃时的动力粘度为80cP。

一种本发明的加成型有机硅阻尼材料，由上述本实施例的加成型有机硅阻尼材料预聚体于120℃下固化0.5h使甲基乙烯基硅油的硅乙烯基与甲基含氢硅油的硅氢键发生加成反应而制成。该加成型有机硅阻尼材料在0～120℃时的阻尼因子为0.62～0.55，耐热温度达到180℃。

一种上述本实施例的加成型有机硅阻尼材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将90重量份的甲基乙烯基硅油、12.7重量份的甲基含氢硅油、20重量份的石墨和2重量份的滑石粉混合并搅拌4h，搅拌速度为800r/min，搅拌后冷却至室温，再加入0.0027重量份的铂金催化剂（信越化学工业株式会社CAT-PL-56）和0.0032重量份的1-乙炔基环己醇，得到混合物，将混合物搅拌4h，搅拌速度为1000r/min，搅拌过程中混合物温度控制在35℃，搅拌完成后降温至23℃并用真空泵在-0.1MPa下抽真空5h，得到加成型有机硅阻尼材料预聚体；

（2）将上述液体加成型有机硅阻尼材料预聚体置于模具中于120℃下固化0.5h，得到加成型有机硅阻尼材料。

经检测可知，本实施例制备的加成型有机硅阻尼材料在0～120℃时的阻尼因子为0.62～0.55，耐热温度可达180℃。

实施例3：

一种本发明的加成型有机硅阻尼材料预聚体，主要由以下重量份的组分混合而成：

其中，甲基乙烯基硅油的分子结构通式为：

甲基含氢硅油的分子结构通式为：

其中，m、a为正整数，n为整数且不为零；

在甲基乙烯基硅油中，硅乙烯基位于端、侧部（即n不等于0），硅乙烯基的质量分数为0.4%，甲基乙烯基硅油在25℃时的动力粘度为4500cP；

在甲基含氢硅油中，硅氢键位于端部（即b等于0），硅氢的质量分数为0.12%，甲基含氢硅油在25℃时的动力粘度为1750cP。

一种本发明的加成型有机硅阻尼材料，由上述本实施例的加成型有机硅阻尼材料预聚体于20℃下固化20d使甲基乙烯基硅油的硅乙烯基与甲基含氢硅油的硅氢键发生加成反应而制成。该加成型有机硅阻尼材料0～120℃时的阻尼因子为0.66～0.58，耐热温度达到200℃。

一种上述本实施例的加成型有机硅阻尼材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将100重量份的甲基乙烯基硅油、12.3重量份的甲基含氢硅油、5重量份的云母粉和1重量份的碳酸钙混合并搅拌6h，搅拌速度为1000r/min，搅拌后冷却至室温，再加入0.0018重量份的铂金催化剂（信越化学工业株式会社CAT-PL-56）和0.0026重量份的1-乙炔基环己醇，得到混合物，将混合物搅拌6h，搅拌速度为1800r/min，搅拌过程中混合物温度控制在40℃，搅拌完成后降温至23℃并真空泵在-0.1MPa下抽真空15h，得到加成型有机硅阻尼材料预聚体；

（2）将上述加成型有机硅阻尼材料预聚体置于模具中于20℃的温度下固化20d，得到加成型有机硅阻尼材料。

经检测可知，本实施例制备的加成型有机硅阻尼材料在0～120℃时的阻尼因子为0.66～0.58，耐热温度可达200℃。

实施例4：

一种本发明的加成型有机硅阻尼材料预聚体，主要由以下重量份的组分混合而成：

甲基乙烯基硅油80份，

甲基含氢硅油18.5份，和

铂金催化剂（信越化学工业株式会社CAT-PL-56）0.0020份。

其中，甲基乙烯基硅油的分子结构通式为：

甲基含氢硅油的分子结构通式为：

其中，m、a为正整数，n为整数且不为零；

在甲基乙烯基硅油中，硅乙烯基位于端、侧部（即n不等于0），硅乙烯基的质量分数为1%，甲基乙烯基硅油在25℃时的动力粘度为600cP；

在甲基含氢硅油中，硅氢键位于端部（即b等于0），硅氢的质量分数为0.16%，甲基含氢硅油在25℃时的动力粘度为25cP。

一种本发明的加成型有机硅阻尼材料，由上述本实施例的加成型有机硅阻尼材料预聚体于20℃下固化7d使甲基乙烯基硅油的硅乙烯基与甲基含氢硅油的硅氢键发生加成反应而制成。该加成型有机硅阻尼材料在0～120℃时的阻尼因子为0.70～0.61，耐热温度达到180℃。

一种上述本实施例的加成型有机硅阻尼材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将80重量份的甲基乙烯基硅油、18.5重量份的甲基含氢硅油混合并搅拌3h，搅拌速度为800r/min，搅拌后冷却至室温，再加入0.0020重量份的铂金催化剂（信越化学工业株式会社CAT-PL-56），得到混合物，将混合物搅拌0.1h，搅拌速度为1000r/min，搅拌过程中混合物温度控制在20℃，搅拌完成后用真空泵在20℃、-0.1MPa下抽真空5h，得到加成型有机硅阻尼材料预聚体；

（2）将上述加成型有机硅阻尼材料预聚体置于模具中于20℃下固化7d，得到加成型有机硅阻尼材料。

经检测可知，本实施例制备的加成型有机硅阻尼材料在0～120℃时的阻尼因子为0.70～0.61，耐热温度可达180℃。

在本发明的具体实施方式中，加成型有机硅阻尼材料制备方法的相关参数可优选：室温为20℃～26℃，搅拌时间为3h～6h，搅拌速度为800r/min～2000r/min，真空度为-0.095～-0.1MPa，抽真空时间为5h～20h，视具体情况而定，但并非限制在这些范围内。半流动液体加成型有机硅阻尼材料预聚体除适用于常规模具外，还可以置于夹套、缝隙等环境内进行固化成型，以满足特殊的环境需求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种加成型有机硅阻尼材料预聚体，其特征在于，所述加成型有机硅阻尼材料预聚体主要由以下重量份的组分混合而成：

所述甲基乙烯基硅油的分子结构通式为下式(Ⅰ)：

所述甲基含氢硅油的分子结构通式为下式(Ⅱ)：

其中，m、a为正整数，n、b为整数且均不为零；

所述甲基乙烯基硅油中硅乙烯基的质量分数为0.1％～1.6％，所述甲基乙烯基硅油在25℃时的动力粘度为80cP～5000cP；

所述甲基含氢硅油中硅氢的质量分数为0.05％～0.25％，所述甲基含氢硅油在25℃时的动力粘度为20cP～2000cP。

2.根据权利要求1所述的加成型有机硅阻尼材料预聚体，其特征在于，所述催化剂为过渡金属化合物。

3.根据权利要求1所述的加成型有机硅阻尼材料预聚体，其特征在于，所述抑制剂为四甲基四乙烯基环四硅氧烷、线状乙烯基硅油、1-乙炔基环己醇中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的加成型有机硅阻尼材料预聚体，其特征在于，所述固体无机材料为石墨、云母粉、碳酸钙、滑石粉中的一种或多种。

5.一种加成型有机硅阻尼材料，其特征在于，所述加成型有机硅阻尼材料主要由以下重量份的组分混合后通过甲基乙烯基硅油中的硅乙烯基与甲基含氢硅油中的硅氢键经加成反应而制成：

所述甲基乙烯基硅油的分子结构通式为下式(Ⅰ)：

所述甲基含氢硅油的分子结构通式为下式(Ⅱ)：

其中，m、a为正整数，n、b为整数且均不为零；

所述甲基乙烯基硅油中硅乙烯基的质量分数为0.1％～1.6％，所述甲基乙烯基硅油在25℃时的动力粘度为80cP～5000cP；

所述甲基含氢硅油中硅氢的质量分数为0.05％～0.25％，所述甲基含氢硅油在25℃时的动力粘度为20cP～2000cP。

6.根据权利要求5所述的加成型有机硅阻尼材料，其特征在于，所述加成型有机硅阻尼材料在0～120℃时的阻尼因子为1～0.5，耐热温度达到120℃～200℃。

7.根据权利要求5或6所述的加成型有机硅阻尼材料，其特征在于，所述催化剂为过渡金属化合物。

8.根据权利要求5或6所述的加成型有机硅阻尼材料，其特征在于，所述抑制剂为四甲基四乙烯基环四硅氧烷、线状乙烯基硅油、1-乙炔基环己醇中的一种或多种。

9.根据权利要求5或6所述的加成型有机硅阻尼材料，其特征在于，所述固体无机材料为石墨、云母粉、碳酸钙、滑石粉中的一种或多种。

10.一种如权利要求5～9中任一项所述的加成型有机硅阻尼材料的制备方法，包括以下步骤：将甲基乙烯基硅油、甲基含氢硅油和催化剂进行混合，所得混合物充分搅拌并抽真空后，得到加成型有机硅阻尼材料预聚体；将加成型有机硅阻尼材料预聚体进行固化，得到加成型有机硅阻尼材料。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述混合物中还包括抑制剂和/或固体无机材料。

12.根据权利要求10或11所述的制备方法，其特征在于，所述混合物在搅拌和抽真空过程中温度控制在50℃以下。

13.根据权利要求10或11所述的制备方法，其特征在于，所述固化条件为：固化温度20℃～120℃，固化时间0.5h～30d。