专利摘要:
提供一種新穎之高衰減組成物,其可製造具有高的衰減性能、且於施加大的變形後的彈性模數之降低小的高衰減部件。一種高衰減組成物,其於100質量份基礎聚合物中調配有3質量份以上50質量份以下之酸值為155 mgKOH/g以上之松香衍生物、100質量份以上180質量份以下之二氧化矽、0.1質量份以上10質量份以下之咪唑系化合物、及0.1質量份以上20質量份以下之受阻酚系化合物。
公开号:TW201302889A
申请号:TW101111855
申请日:2012-04-03
公开日:2013-01-16
发明作者:Takehiro Tomita
申请人:Sumitomo Rubber Ind;
IPC主号:C08L21-00
专利说明:
高衰減組成物
本發明是有關於一種高衰減組成物,所述高衰減組成物成為緩和、吸收振動能量之傳遞的高衰減部件之原料。
例如於高樓或橋樑等建築物、工業機械、航空器、汽車、軌道車輛、電腦或其周邊裝置類、家用電器類、甚至汽車用輪胎等範圍廣泛之領域中使用高衰減部件。藉由使用所述高衰減部件,可緩和、吸收振動能量之傳遞,亦即進行免震、制震、制振、防振等。
所述高衰減部件由包含天然橡膠等作為基礎聚合物之高衰減組成物而形成。所述高衰減部件為了能夠使施加振動時之遲滯損耗(hysteresis loss)變大而使所述振動能量效率良好且快速地衰減之性能,亦即衰減性能提高,通常調配碳黑、二氧化矽等無機填充劑或松香、石油樹脂等賦黏劑等(例如參照專利文獻1~專利文獻3等)。
然而,藉由該些先前高衰減組成物無法使高衰減部件之衰減性能充分提高。為了使高衰減部件之衰減性能與現狀相比進一步提高,考慮使無機填充劑或賦黏劑等之調配比例進一步增加等。
然而存在如下之問題:調配有大量之無機填充劑或賦黏劑之高衰減組成物之加工性降低,為了製造具有所期望之立體形狀的高衰減部件而對所述高衰減組成物進行混練、或者成形加工為所述立體形狀之操作並不容易。
特別是於以工場級別大量生產高衰減部件之情形時,所述加工性之低下成為使高衰減部件之生產性大程度地降低、使生產所需之能量增大、另外使生產成本暴增的原因,因此並不理想。
因此,為了並不降低加工性地使衰減性能提高,於專利文獻4中研究了於具有極性側鏈之基礎聚合物中調配具有2個以上極性基的衰減性賦予劑等之方法。
然而,所述具有極性側鏈之基礎聚合物等於分子中具有極性基之基礎聚合物之玻璃轉移溫度Tg通常存在於室溫(3℃~35℃)附近,因此使用包含所述基礎聚合物之高衰減組成物而形成的高衰減部件存在如下之傾向:於作為最通常之使用溫度區域之所述室溫附近中,特別是剛性等特性之溫度依存性變大。
於專利文獻5中,研究了於不具極性側鏈之基礎聚合物中調配二氧化矽與具有2個以上極性基之衰減性賦予劑等的方法。根據該構成,可藉由併用二氧化矽而維持良好之衰減性能,且藉由使用不具極性基之基礎聚合物而作為基礎聚合物,可使於室溫附近之特性之溫度依存性變小。
然而,為了與現狀相比進一步使衰減性能提高而使所述衰減性賦予劑之調配比例增加之情形時,存在如下之問題:所述衰減性賦予劑變得容易於高衰減部件之表面起霜(bloom)。
於專利文獻6中,研究了藉由使用具有特定之軟化點的松香衍生物作為衰減性賦予劑,而使衰減性能進一步提高之方法。
然而,為了與現狀相比進一步使衰減性能提高而使松香衍生物之調配比例增加之情形時,產生如下之問題:黏著性過於變高而造成高衰減組成物之加工性降低。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2003-2014號公報
[專利文獻2]日本專利特開2007-63425號公報
[專利文獻3]日本專利特開平7-41603號公報
[專利文獻4]日本專利特開2000-44813號公報
[專利文獻5]日本專利特開2009-138053號公報
[專利文獻6]日本專利特開2010-189604號公報
藉由所述專利文獻1~專利文獻6中所記載之高衰減組成物,存在如上所述那樣產生各種問題之虞,但藉由適度調整各成分之調配比例等,可同時實現某種程度之高的衰減性能與良好之加工性。
然而,使用所述先前之高衰減組成物而形成的高衰減部件均變得容易產生於施加大的變形後彈性模數降低之所謂之馬林斯效應(Mullins’effect),無法充分發揮作為高衰減部件之所期望之性能,因此存在產生各種問題之情形。
例如若擔負建築物之免震、制震的制震用阻尼器等產生大的變形而彈性模數降低,則存在變得無法確實地防止地震之能量傳遞至建築物之虞。因此,為了除考慮該彈性模數之降低以外亦確保所期望之性能,存在作為制震用阻尼器等製品之設計變複雜之問題。
本發明之目的在於提供一種新穎之高衰減組成物,其可製造具有高的衰減性能、且於施加大的變形後的彈性模數之降低小的高衰減部件。
本發明是一種高衰減組成物,其特徵在於:於100質量份基礎聚合物中調配有3質量份以上50質量份以下之酸值為155 mgKOH/g以上之松香衍生物、100質量份以上180質量份以下之二氧化矽、0.1質量份以上10質量份以下之咪唑系化合物、及0.1質量份以上20質量份以下之受阻酚系化合物。
根據發明者之研究,藉由併用松香衍生物、二氧化矽、咪唑系化合物、及受阻酚系化合物,可並不使所述各成分之調配比例增加,因此並不產生使高衰減組成物之加工性降低而產生起霜等問題,而是使使用所述高衰減組成物而形成之高衰減部件之衰減性能較現狀更進一步提高。
而且,作為松香衍生物,藉由選擇使用酸值為155 mgKOH/g以上之松香衍生物,根據後述之實例、比較例之結果可知,亦可抑制施加大的變形後之彈性模數降低。因此,若為例如制震用阻尼器等,可使作為用以確保所期望之性能之製品的設計簡略化。
而且,作為松香衍生物、二氧化矽、咪唑系化合物、及受阻酚系化合物,藉由於所述預定範圍內調整調配比例而調配各個種類不同之化合物,可使高衰減部件之衰減性能設計之自由度提高,因此有利於將衰減性能考慮至高衰減部件之設計中。
作為基礎聚合物,可任意使用能夠藉由調配松香衍生物、二氧化矽、咪唑系化合物、及受阻酚系化合物而發揮高的衰減性能之各種基礎聚合物。
其中,若考慮特別是使衰減性能之溫度依存性變小,形成即使於廣之溫度範圍內亦可發揮穩定之衰減性能的高衰減部件,則所述基礎聚合物較佳的是選自由如下之化合物所構成之群組之至少1種:不具極性基而於室溫附近之剛性等特性之溫度依存性小的天然橡膠、異戊二烯橡膠、及丁二烯橡膠。
於使用所述本發明之高衰減組成物作為形成材料,形成作為高衰減部件之建築物之制震用阻尼器之情形時,即使由於發生地震而產生大的變形,彈性模數亦不會大程度地降低,因此可確實地防止所述地震之能量傳遞至建築物。而且,因此亦可使用以確保所期望之性能的制震用阻尼器之設計簡略化。
[發明的效果]
藉由本發明可提供一種新穎之高衰減組成物,其可製造具有高的衰減性能、且於施加大的變形後的彈性模數之降低小的高衰減部件。
本發明是一種高衰減組成物,其特徵在於:於100質量份基礎聚合物中調配有3質量份以上50質量份以下之酸值為155 mgKOH/g以上之松香衍生物、100質量份以上180質量份以下之二氧化矽、0.1質量份以上10質量份以下之咪唑系化合物、及0.1質量份以上20質量份以下之受阻酚系化合物。
(基礎聚合物)
作為基礎聚合物,可任意使用能夠藉由調配松香衍生物、二氧化矽、咪唑系化合物、及受阻酚系化合物而發揮高的衰減性能的各種基礎聚合物,其中較佳的是橡膠。
所述橡膠例如可列舉天然橡膠、異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、苯乙烯丁二烯橡膠、降冰片烯橡膠、乙烯丙烯橡膠、乙烯丙烯二烯橡膠、丁基橡膠、鹵化丁基橡膠、氯丁二烯橡膠、丙烯腈丁二烯橡膠、表氯醇橡膠、氯磺化聚乙烯、多硫橡膠等之1種或2種以上。
特別是若考慮減小衰減性能之溫度依存性而提供於廣溫度範圍內顯示出穩定之衰減性能的高衰減部件,則所述橡膠中較佳的是選自由天然橡膠、異戊二烯橡膠、及丁二烯橡膠所構成之群組之至少1種橡膠。
橡膠亦可併用2種以上,但若考慮使高衰減組成物之組成簡略化而提高所述高衰減組成物以及高衰減部件之生產性,進一步減低生產成本,則較佳的是單獨使用任意1種。
(松香衍生物)
作為松香衍生物,例如可自松香與多元醇(丙三醇等)之酯或松香改質馬來酸樹脂等包含松香作為構成成分之樹脂、且具有發揮作為賦黏劑之功能而使高衰減部件之衰減性能提高的效果之各種衍生物中,選擇酸值為155 mgKOH/g以上者而使用。藉此可抑制施加大的變形後的彈性模數之降低。其原因在於:一旦施加大的變形,則雖然二氧化矽或咪唑化合物與松香衍生物的弱結合而分離,但酸值為所述範圍內之松香衍生物之相互作用多之部分立即再結合而使彈性模數容易地回復。
另外,作為松香衍生物之酸值,若考慮進一步抑制施加大的變形後之彈性模數之降低,則於所述範圍內較佳的是160 mgKOH/g以上,特佳的是220 mgKOH/g以上。而且,松香衍生物之酸值若過高則極性過於變高,變得難以溶合於基礎聚合物中,因此於所述範圍內較佳的是330 mgKOH/g以下,特佳的是300 mgKOH/g以下。
而且,松香衍生物之軟化點較佳的是80℃以上、140℃以下。
若軟化點不足所述範圍,則存在無法充分獲得使高衰減部件之衰減性能提高的效果之虞。另一方面,若超過所述範圍,則存在如下之虞:加工性降低,為了調製高衰減組成物而對各成分進行混練、為了製造高衰減部件而對所述高衰減組成物進行混練、或者成形加工為任意形狀之操作變得不容易。
另外,軟化點是用藉由日本工業標準JIS K2207-1996「石油瀝青」中所記載之軟化點試驗方法(環球法)而測定之值所表示。
所述松香衍生物例如可列舉均為荒川化學工業股份有限公司製造之PINECRYSTAL(註冊商標)系列中之KR-85(酸值為165 mgKOH/g~175 mgKOH/g、軟化點為80℃~87℃)、KR-612(酸值為160 mgKOH/g~175 mgKOH/g、軟化點為80℃~90℃)、KR-614(酸值為170 mgKOH/g~180 mgKOH/g、軟化點為84℃~94℃)、KE-604(酸值為230 mgKOH/g~245 mgKOH/g、軟化點為122℃~134℃)等之1種或2種以上。
特別是若考慮酸值與軟化點,則所述松香衍生物中較佳的是KR-612、KE-604。
松香衍生物之調配比例必須是相對於每100質量份基礎聚合物為3質量份以上、50質量份以下。
若調配比例不足3質量份,則無法獲得調配松香衍生物而所帶來之使高衰減部件之衰減性能提高的效果。而且,於超過50質量份之情形時,松香衍生物所帶來之黏著性增大而造成加工性降低,變得無法進行如下操作:為了調配高衰減組成物而對各成分進行混練,為了製造高衰減部件而對所述高衰減組成物進行混練,或者成形加工為任意形狀。
另外,作為松香衍生物之調配比例,若考慮使高衰減部件之衰減性能進一步提高,則於所述範圍內較佳的是10質量份以上。而且,若考慮使施加大的變形後之彈性模數之降低儘可能地減少,則於所述範圍內較佳的是20質量份以下。
(二氧化矽)
二氧化矽可使用根據其製法而分類之濕式法二氧化矽、乾式法二氧化矽之任意種。而且,作為二氧化矽,若考慮提高作為填充劑發揮功能而使高衰減部件之衰減性能提高的效果,較佳的是使用BET比表面積為100 m2/g以上、特別是200 m2/g以上者,且較佳的是使用BET比表面積為400 m2/g以下、特別是250 m2/g以下者。
BET比表面積是以藉由氣相吸附法所測定之值而表示,所述氣相吸附法使用例如柴田化學器械工業股份有限公司製造之迅速表面積測定裝置SA-1000等,使用氮氣作為吸附氣體。
所述二氧化矽例如可列舉Tosoh Silica Corporation製造之NipSil(註冊商標)KQ、VN3、AQ、ER等之1種或2種以上。
二氧化矽之調配比例必須是相對於每100質量份基礎聚合物為100質量份以上、180質量份以下。
若調配比例不足100質量份,則無法獲得調配二氧化矽所帶來之使高衰減部件之衰減性能提高的效果。而且,於超過180質量份之情形時,無法獲得調配所述特定松香衍生物而帶來之使施加大的變形後之彈性模數之降低變小之效果。
而且,於超過180質量份之情形時存在如下之情形:高衰減組成物之加工性降低,特別是變得難以以工場級別而大量生產具有所期望之立體形狀的高衰減部件。而且,雖然可以試製級別而形成少量之高衰減部件,但所形成之高衰減部件硬且難以變形,因此產生如下之問題:特別是於大的變形時容易被破壞。
另外,作為二氧化矽之調配比例,若考慮使高衰減部件之衰減性能進一步提高,則於所述範圍內較佳的是135質量份以上。而且,若考慮使施加大的變形後之彈性模數之降低儘可能地減小,則於所述範圍內較佳的是150質量份以下。
(咪唑系化合物)
咪唑系化合物例如可列舉分子中具有咪唑環之各種化合物中的具有如下功能的各種咪唑系化合物:可提高由包含二氧化矽、松香衍生物及受阻酚系化合物之高衰減組成物所構成之高衰減部件的衰減性能。
所述咪唑系化合物例如可列舉咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基-咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、2-甲基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑等之1種或2種以上。
特別是於使高衰減部件之衰減性能提高的效果之方面而言,較佳的是咪唑、2-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑,其中最佳的是咪唑。
咪唑系化合物之調配比例必須是相對於每100質量份基礎聚合物為0.1質量份以上、10質量份以下。
若調配比例不足0.1質量份,則無法獲得使高衰減部件之衰減性能提高的效果。而且,於超過10質量份之情形時,變得容易產生焦化而造成加工性降低,從而變得無法進行如下之操作:為了調製高衰減組成物而對各成分進行混練,為了製造高衰減部件而對所述高衰減組成物進行混練,或者成形加工為任意形狀。
另外,作為咪唑系化合物之調配比例,若考慮維持高衰減組成物之良好之加工性,且使高衰減部件之衰減性能進一步提高,則於所述範圍內較佳的是0.3質量份以上、5質量份以下。
(受阻酚系化合物)
受阻酚系化合物可使用起到如下作用之各種受阻酚系化合物之任意種:由於分子中之羥基與二氧化矽表面之羥基相互作用,而使所述二氧化矽對於以基礎聚合物為首之有機系各成分的親和性、相溶性提高,且使高衰減部件之衰減性能進一步提高。
所述受阻酚系化合物較佳的是所述具有2個以上羥基之各種受阻酚系化合物,特佳的是雙酚系抗老化劑、多酚系抗老化劑、硫代雙酚系抗老化劑、對苯二酚系抗老化劑等抗老化劑之1種或2種以上。
所述化合物中之雙酚系抗老化劑例如可列舉1,1-雙(3-羥基苯基)環己烷、2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2'-亞甲基雙(4-乙基-6-第三丁基苯酚)、2,2'-亞甲基雙[6-(1-甲基環己基)]-對甲酚、4,4'-亞丁基雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、3,9-雙[2-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基丙醯氧基)-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧雜螺(5,5)十一烷、對甲酚與二環戊二烯之丁基化反應產物等之1種或2種以上。
多酚系抗老化劑例如可列舉四[亞甲基-3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]等。
硫代雙酚系抗老化劑例如可列舉4,4-硫代雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、4,4'-雙(3,5-二-第三丁基-4-羥基苄基)硫醚、4,4'-硫代雙(6-第三丁基-鄰甲酚)等之1種或2種以上。
另外,對苯二酚系抗老化劑例如可列舉2,5-二-第三丁基對苯二酚、2,5-二-第三丁基戊基對苯二酚等之1種或2種以上。
受阻酚系化合物之調配比例必須是相對於每100質量份基礎聚合物為0.1質量份以上、20質量份以下。
若調配比例不足0.1質量份,則不能獲得使高衰減部件之衰減性能提高之效果。而且,於超過20質量份之情形時,存在如下之問題:過量之受阻酚系化合物變得容易如前文所說明那樣在高衰減部件之表面上起霜。
另外,作為受阻酚系化合物之調配比例,若考慮使高衰減部件之衰減性能更進一步提高,則較佳的是於所述範圍內為1質量份以上,特佳的是2.5質量份以上。
(其他)
於本發明之高衰減組成物中,亦可以適宜之比例而進一步調配硫化劑、硫化促進劑、硫化促進助劑等用以使脫蛋白天然橡膠硫化之硫化系添加劑,或矽烷化合物、軟化劑、賦黏劑、受阻酚系以外之其他抗老化劑等各種添加劑。
其中,作為矽烷化合物,可列舉以式(a)而表示,可作為矽烷偶合劑或矽烷化劑等二氧化矽之分散劑發揮功能之各種矽烷化合物,
[化1]
[式中,R1、R2、R3、及R4中之至少1個表示烷氧基。其中,R1、R2、R3、及R4並不同時為烷氧基,其他表示烷基或芳基]。
特佳的是己基三甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、二苯基二甲氧基矽烷等烷氧基矽烷。
所述矽烷化合物例如可列舉信越化學工業股份有限公司製造之KBE-103(苯基三乙氧基矽烷)等。
矽烷化合物之調配比例並無特別限定,較佳的是相對於每100質量份二氧化矽為5質量份以上、25質量份以下。
作為軟化劑,可列舉香豆酮-茚樹脂、液狀橡膠等之1種或2種以上。
其中,作為香豆酮-茚樹脂,可列舉主要包含香豆酮與茚之聚合物、平均分子量為1000以下左右之比較低分子量、可作為軟化劑而發揮功能之各種香豆酮-茚樹脂。
所述香豆酮-茚樹脂例如可列舉日塗化學股份有限公司製造之Nitto Resin(註冊商標)香豆酮G-90[平均分子量為770、軟化點為90℃、酸值為1.0 KOHmg/g以下、羥值為25 KOHmg/g、溴值9 g/100 g]、G-100N[平均分子量為730、軟化點為100℃、酸值為1.0 KOHmg/g以下、羥值為25 KOHmg/g、溴值11 g/100 g]、V-120[平均分子量為960、軟化點為120℃、酸值為1.0 KOHmg/g以下、羥值為30 KOHmg/g、溴值6 g/100 g]、V-120S[平均分子量為950、軟化點為120℃、酸值為1.0 KOHmg/g以下、羥值為30 KOHmg/g、溴值7 g/100 g]等之1種或2種以上。
香豆酮-茚樹脂之調配比例並無特別限定,較佳的是相對於每100質量份脫蛋白天然橡膠為5質量份以上、50質量份以下。
而且,液狀橡膠可列舉於室溫(3℃~35℃)下呈液狀之各種橡膠。所述液狀橡膠例如可列舉液狀聚異戊二烯橡膠、液狀腈橡膠(液狀NBR)、液狀苯乙烯丁二烯橡膠(液狀SBR)等之1種或2種以上。
其中,較佳的是液狀聚異戊二烯橡膠。所述液狀聚異戊二烯橡膠例如可列舉日本可樂麗公司製造之Kuraplene(註冊商標)LIR-50等。
液狀聚異戊二烯橡膠之調配比例並無特別限定,較佳的是相對於每100質量份脫蛋白天然橡膠為5質量份以上、80質量份以下。
賦黏劑例如可列舉石油樹脂等。而且,石油樹脂例如較佳的是丸善石油化學股份有限公司製造之Maruka Lyncur(註冊商標)M890A[二環戊二烯系石油樹脂、軟化點為105℃]等。
所述石油樹脂之調配比例並無特別限定,較佳的是相對於每100質量份脫蛋白天然橡膠為3質量份以上、50質量份以下。
抗老化劑例如可列舉苯并咪唑系、醌系、多酚系、胺系等之各種抗老化劑之1種或2種以上。特佳的是將苯并咪唑系抗老化劑與醌系抗老化劑併用。
其中,苯并咪唑系抗老化劑例如可列舉大內新興化學工業股份有限公司製造之Nocrac(註冊商標)MB[2-巰基苯并咪唑]等。而且,醌系抗老化劑例如可列舉丸石化學品股份有限公司製造之Antigen FR[芳香族酮-胺縮合物]等。
兩種抗老化劑之調配比例並無特別限定,較佳的是苯并咪唑系抗老化劑相對於100質量份脫蛋白天然橡膠中為0.5質量份以上、5質量份以下。而且,較佳的是醌系抗老化劑相對於每100質量份脫蛋白天然橡膠為0.5質量份以上、5質量份以下。
硫化劑例如可列舉硫或含硫有機化合物等。特佳的是硫。
硫化促進劑例如可列舉亞磺醯胺系硫化促進劑、秋蘭姆系硫化促進劑等。硫化促進劑根據種類而造成促進硫化之機理不同,因此較佳的是將所述兩者併用。
其中,亞磺醯胺系硫化促進劑例如可列舉大內新興化學工業股份有限公司製造之Nocceler(註冊商標)NS[N-第三丁基-2-苯并噻唑基亞磺醯胺]等。而且,秋蘭姆系硫化促進劑例如可列舉大內新興化學工業股份有限公司製造之Nocceler TBT[四丁基秋蘭姆二硫化物]等。
硫化促進助劑例如可列舉鋅華、硬脂酸等。通常較佳的是將兩者併用為硫化促進助劑。
所述硫化劑、硫化促進劑、硫化促進助劑之調配比例根據由於高衰減部件之用途等而不同之衰減性能或橡膠硬度等特性而適宜調整即可。
本發明之高衰減組成物可藉由如下方式而製造具有預定之衰減性能的高衰減部件:使用任意之混練機而對所述各成分進行混練而進行調製,將所述高衰減組成物成形加工為所期望之立體形狀,且對脫蛋白天然橡膠進行硫化。
作為可使用本發明之高衰減組成物而製造之高衰減部件,例如可列舉:高樓等建築物之基礎中所內裝之免震用阻尼器、建築物之結構中所內裝之制震(制振)用阻尼器、吊橋或斜張橋等之線纜之制振部件、工業機械或航空器、汽車、軌道車輛等之防振部件、電腦或其周邊裝置類、或家用電器類等之防振部件、以及汽車用輪胎之輪胎面等。
根據本發明,藉由於所述範圍內調整所述二氧化矽、松香衍生物、咪唑系化合物、及受阻酚系化合物之種類與其組合及調配比例,可獲得具有適於上述各個用途之優異之衰減性能的高衰減部件。
特別是使用本發明之高衰減組成物而形成內裝於建築物之結構中之制震用阻尼器之情形時,所述制震用阻尼器之振動之衰減性能優異,且施加大的變形後的彈性模數之降低小,因此可使作為用以確保所期望之性能之製品的設計簡略化,另外可減少於1個建築物中所內裝之制震用阻尼器之數量。
[實例]
以下之實例、比較例中之高衰減組成物之調製及試驗除了特別記載以外均於溫度為20℃、相對濕度為55%之環境下實施。
<實例1>
於作為基礎聚合物之天然橡膠[SMR(Standard Malaysian Rubber,標準馬來西亞橡膠)-CV60] 100質量份中調配:
* 二氧化矽[Tosoh Silica Corporation製造之NipSil KQ] 135質量份、
* 松香衍生物[改質松香衍生物、酸值為230 mgKOH/g~245 mgKOH/g、軟化點為122℃~134℃、荒川化學工業股份有限公司製造之PINECRYSTAL(註冊商標)KE-604] 10質量份、
* 作為咪唑系化合物之咪唑[日本合成化學工業股份有限公司製造] 2.5質量份、及
* 作為受阻酚系化合物之4,4'-亞丁基雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)[大內新興化學工業股份有限公司製造之Nocrac(註冊商標)NS-30] 2.5質量份
下述表1中所示之各成分,使用密閉式混練機進行混練而調製高衰減組成物。
表1中之各成分如下所示。
苯基三乙氧基矽烷:信越化學工業股份有限公司製造之KBE-103
二環戊二烯系石油樹脂:軟化點為105℃、丸善石油化學股份有限公司製造之Maruka Lyncur(註冊商標)M890A
香豆酮樹脂:軟化點為90℃、日塗化學股份有限公司製造之Escuron(註冊商標)G-90
苯并咪唑系抗老化劑:2-巰基苯并咪唑、大內新興化學工業股份有限公司製造之Nocrac MB
醌系抗老化劑:丸石化學品股份有限公司製造之Antigen FR
5%油處理粉末硫:硫化劑、鶴見化學工業股份有限公司製造
亞磺醯胺系硫化促進劑:N-第三丁基-2-苯并噻唑基亞磺醯胺、大內新興化學工業股份有限公司製造之Nocceler(註冊商標)NS
秋蘭姆系硫化促進劑:大內新興化學工業股份有限公司製造之Nocceler TBT-N
氧化鋅2種:三井金屬礦業股份有限公司製造
硬脂酸:日油股份有限公司製造之「Tsubaki」
碳黑:三菱化學股份有限公司製造之Diablack(註冊商標)G
液狀聚異戊二烯橡膠:軟化劑、日本可樂麗公司製造之LIR50
<實例2>
調配等量之酸值為160 mgKOH/g~175 mgKOH/g、軟化點為80℃~90℃之改質松香衍生物[荒川化學工業股份有限公司製造之PINECRYSTAL(註冊商標)KE-612]作為松香衍生物,除此以外與實例1同樣地進行而調製高衰減組成物。
<實例3>
調配等量之酸值為185 mgKOH/g~210 mgKOH/g、軟化點為155℃~165℃之松香改質特殊合成樹脂[Harima化成股份有限公司製造之商品名HARIMACK AS-5]作為松香衍生物,除此以外與實例1同樣地進行而調製高衰減組成物。
<比較例1>
調配等量之酸值為32 mgKOH/g~38 mgKOH/g、軟化點為130℃~140℃之松香改質馬來酸樹脂[Harima化成股份有限公司製造之商品名HARIMACK 135GN]作為松香衍生物,並未調配咪唑系化合物及受阻酚系化合物,除此以外與實例1同樣地進行而調製高衰減組成物。
<比較例2>
調配等量之酸值為32 mgKOH/g~38 mgKOH/g、軟化點為130℃~140℃之松香改質馬來酸樹脂[Harima化成股份有限公司製造之商品名HARIMACK 135GN]作為松香衍生物,除此以外與實例1同樣地進行而調製高衰減組成物。
<比較例3>
調配等量之酸值為140 mgKOH/g以下、軟化點為130℃~140℃之馬來酸樹脂[荒川化學工業股份有限公司製造之Marukido(註冊商標)No.32]而代替松香衍生物,除此以外與實例1同樣地進行而調製高衰減組成物。
<比較例4>
調配等量之酸值為120 mgKOH/g~150 mgKOH/g、軟化點為120℃~135℃之松香改質特殊合成樹脂[Harima化成股份有限公司製造之商品名HARIESTER MSR-4]作為松香衍生物,除此以外與實例1同樣地進行而調製高衰減組成物。
<衰減特性試驗>
(試驗體之製作)
將實例、比較例中所調製之高衰減組成物押出成形為薄板狀後進行衝壓,如圖1所示那樣製作圓板1(厚5 mm×直徑25 mm),於所述圓板1之表背兩個面分別經由硫化接著劑而疊合厚6 mm×縱44 mm×橫44 mm之矩形平板狀之鋼板2,一面於積層方向上進行加壓一面加熱至150℃,使形成圓板1之高衰減組成物硫化且使所述圓板1與2枚鋼板2硫化接著,製作作為高衰減部件之模型的衰減特性評價用試驗體3。
(位移試驗)
如圖2(a)所示那樣準備2個所述試驗體3,將所述2個試驗體3,經由其中一個鋼板2而以螺栓(bolt)固定於1枚中央固定夾具4上,並且於各個試驗體3之另一個鋼板2上以螺栓固定各1枚之左右固定夾具5。繼而,將中央固定夾具4,經由接頭7而以螺栓固定於未圖示之試驗機的上側的固定臂6上;且將2枚之左右固定夾具5,經由接頭9而以螺栓固定於所述試驗機之下側的可動盤8上。
其次,於該狀態下,如圖中之中空箭頭所示那樣使可動盤8位移而向固定臂6之方向提昇,如圖2(b)所示那樣,將試驗體3中之圓板1設為在與所述試驗體3之積層方向正交之方向上應變變形之變形狀態,其次自該變形狀態,如圖中之中空箭頭所示那樣使可動盤8位移而向與固定臂6之方向相反之方向降低,回復至所述圖2(a)所示之狀態,將上述操作作為1個循環,求出使所述試驗體3中之圓板1反覆應變變形、亦即使其振動時之遲滯環H(參照圖3),所述遲滯環H表示圓板1向與所述試驗體3之積層方向正交之方向的位移量(mm)與負載(N)之關係。
測定是進行3個循環之所述操作而求出第3次之值。而且,以夾持圓板1之2枚鋼板2的與所述積層方向正交之方向的偏移量成為所述圓板1之厚度的100%之方式設定最大位移量。
其次,將在所述測定所求出之圖3中所示之遲滯環H中的最大位移點與最小位移點連接,求出圖中以粗實線所表示之直線L1之斜率Keq(N/mm),由所述斜率Keq(N/mm)、圓板1之厚度T(mm)、圓板1之截面積A(mm2),根據式(1):
[數學式1]
而求出等價剪切彈性模數Geq(N/mm2)。而且,求出將比較例1中之等價剪切彈性模數Geq(N/mm2)設為100時之各實例、比較例之等價剪切彈性模數Geq(N/mm2)之相對值。
而且,由圖3中畫斜線所表示之吸收能量之量ΔW(以遲滯環H之總表面積所表示)、在圖3中畫方格網線所表示之彈性應變能量W(以由所述直線L1、圖表之橫軸、自直線L1與遲滯環H之交點垂直落下於所述橫軸而成之垂線L2所包圍之區域的表面積所表示),根據式(2):
[數學式2]
而求出等價衰減常數Heq。等價衰減常數Heq越大,越可以判定試驗體3之衰減性能優異。
此處,求出將比較例1中之等價衰減常數Heq設為100時之各實例、比較例之等價衰減常數Heq之相對值,將所述相對值為105以上之情形評價為良好,將不足105之情形評價為不良。
<大的變形後的彈性模數之測定>
以夾持圓板1之2枚鋼板2的與所述積層方向正交之方向的偏移量成為所述圓板1之厚度的300%之方式設定最大位移量,除此以外與上述同樣地進行而使所述圓板1進行1次大的變形後,與上述同樣地進行而求出偏移量為100%時之剪切彈性模數Geq'(N/mm2)。
而且,根據式(3):
[數學式3]
而求出大的變形後的彈性模數之保持率(%)。保持率越大,越可以判定試驗體3於施加大的變形後的彈性模數之降低小。
因此,求出將比較例1之保持率設為100時的各實例、比較例之保持率之相對值,將所述相對值為100以上之情形評價為良好,將不足100之情形評價為不良。
將以上之結果示於表2。
根據表2之比較例1~比較例4之結果可知:藉由併用二氧化矽、松香衍生物、咪唑系化合物、及受阻酚系化合物這4種化合物,雖然可使高衰減部件之衰減性能提高,但若所述松香衍生物之酸值不足155 mgKOH/g,則施加大的變形後的彈性模數之降低變大。
相對於此,根據實例1~實例3之結果可知:藉由選擇酸值為155 mgKOH/g以上之松香衍生物作為所述松香衍生物,可維持高衰減部件之良好之衰減性能,且可使施加大的變形後的彈性模數之降低變小。
而且,作為所述松香衍生物,較佳的是使用酸值為所述範圍內且為160 mgKOH/g以上者,特佳的是220 mgKOH/g以上者。
而且,使用軟化點超過140℃之松香衍生物的實例3與所述使用軟化點為140℃以下之松香衍生物的實例1、實例2相比而言,為了調製高衰減組成物而需要長之時間對各成分進行混練。由此可知較佳的是松香衍生物之軟化點為140℃以下。
<實例4~實例7、比較例5>
將松香衍生物[改質松香衍生物、酸值為230 mgKOH/g~245 mgKOH/g、軟化點為122℃~134℃、荒川化學工業股份有限公司製造之PINECRYSTAL(註冊商標)KE-604]之調配比例設為2質量份(比較例5)、3質量份(實例4)、20質量份(實例5)、30質量份(實例6)、及50質量份(實例7),除此以外與實例1同樣地進行而調製高衰減組成物。
<比較例6>
將所述松香衍生物之調配比例設為55質量份,結果黏著性過強,無法對各成分之混合物進行混練而調製高衰減組成物。
因此,對除比較例6之外的各實例、比較例之高衰減組成物進行所述各試驗而評價特性。將其結果與實例1之結果一併示於表3中。
[表3]
根據表3之比較例5之結果可知:即使於包含酸值為155 mgKOH/g以上之松香衍生物之所述4種化合物之併用系中,若所述松香衍生物之調配比例不足3質量份,則無法使高衰減部件之衰減性能提高。而且,根據比較例6之結果可知:於所述松香衍生物之調配比例超過50質量份之情形時,高衰減組成物之加工性降低。
相對於此,根據實例1、實例4~實例7之結果可知:藉由使所述松香衍生物之調配比例為3質量份以上、50質量份以下,可維持高衰減組成物之良好之加工性,且使高衰減部件之衰減性能提高。
而且,亦可知:作為所述松香衍生物之調配比例,為了使高衰減部件之衰減性能更進一步提高,較佳的是於所述範圍內為10質量份以上;為了使施加大的變形後的彈性模數之降低儘可能地變小,較佳的是於所述範圍內為20質量份以下。
<實例8~實例10、比較例7、比較例8>
將二氧化矽之調配比例設為80質量份(比較例7)、100質量份(實例8)、150質量份(實例9)、180質量份(實例10)、及190質量份(比較例8),除此以外與實例1同樣地進行而調製高衰減組成物。
對所述各實例、比較例之高衰減組成物進行所述各試驗而評價特性。將其結果與實例1之結果一併示於表4中。
根據表4之比較例7之結果可知:即使於所述4種化合物之併用系中,若二氧化矽之調配比例不足100質量份,則無法使高衰減部件之衰減性能提高。而且,根據比較例8之結果可知:於二氧化矽之調配比例超過180質量份之情形時,施加大的變形後的彈性模數之降低變大。
相對於此,根據實例1、實例8~實例10之結果可知:藉由使二氧化矽之調配比例為100質量份以上、180質量份以下,可使高衰減部件之衰減性能提高,且可使施加大的變形後的彈性模數之降低變小。
而且,亦可知:作為二氧化矽之調配比例,為了使高衰減部件之衰減性能更進一步提高,較佳的是於所述範圍內為135質量份以上;為了使施加大的變形後的彈性模數之降低儘可能變小,較佳的是於所述範圍內為150質量份以下。
<實例11~實例14、比較例9>
將咪唑系化合物之調配比例設為0.05質量份(比較例9)、0.3質量份(實例11)、1質量份(實例12)、5質量份(實例13)、及10質量份(實例14),除此以外與實例1同樣地進行而調製高衰減組成物。
<比較例10>
將所述咪唑系化合物之調配比例設為13質量份,結果於混練時產生焦化,因此無法調製高衰減組成物。
因此,對除比較例10之外的各實例、比較例之高衰減組成物進行所述各試驗而評價特性。將其結果與實例1之結果一併示於表5中。
根據表5之比較例9之結果可知:即使於所述4種化合物之併用系中,若咪唑系化合物之調配比例不足0.1質量份,則無法使高衰減部件之衰減性能提高。而且,根據比較例10之結果可知:於咪唑系化合物之調配比例超過10質量份之情形時,高衰減組成物之加工性降低。
相對於此,根據實例1、實例11~實例14之結果可知:藉由將咪唑系化合物之調配比例設為0.1質量份以上、10質量份以下,可維持高衰減組成物之良好之加工性,且可使高衰減部件之衰減性能提高。
而且,亦可知:作為咪唑系化合物之調配比例,為了使高衰減部件之衰減性能更進一步提高,較佳的是於所述範圍內為0.3質量份以上、5質量份以下。
<實例15~實例18、比較例11、比較例12>
將受阻酚系化合物之調配比例設為0.05質量份(比較例11)、0.3質量份(實例15)、1質量份(實例16)、10質量份(實例17)、20質量份(實例18)、及23質量份(比較例12),除此以外與實例1同樣地進行而調製高衰減組成物。
對所述各實例、比較例之高衰減組成物進行所述各試驗而評價特性。將其結果與實例1之結果一併示於表6中。
根據表6之比較例11之結果可知:即使於所述4種化合物之併用系中,若受阻酚系化合物之調配比例不足0.1質量份,則無法使高衰減部件之衰減性能提高。而且,可確認受阻酚系化合物之調配比例超過20質量份之比較例12雖然於表之特性方面並不存在問題,但產生起霜。
相對於此,根據實例1、實例15~實例18之結果可知:藉由將受阻酚系化合物之調配比例設為0.1質量份以上、20質量份以下,可並不產生起霜等地使高衰減部件之衰減性能提高。
而且,亦可知:作為受阻酚系化合物之調配比例,為了使高衰減部件之衰減性能更進一步提高,較佳的是於所述範圍內為1質量份以上、特別是2.5質量份以上。
1...圓板
2...鋼板
3...試驗體
4...中央固定夾具
5...左右固定夾具
6...固定臂
7、9...接頭
8...可動盤
H...遲滯環
Keq...斜率
L1...直線
L2...垂線
W...能量
ΔW...吸收能量之量
圖1是分解表示用以評價包含本發明之實例、比較例的高衰減組成物之高衰減部件之衰減性能而製作的作為所述高衰減部件之模型之試驗體的分解透視圖。
圖2(a)、圖2(b)是說明用以使所述試驗體位移而求出位移量與負載之關係的試驗機之概略之圖。
圖3是表示使用所述試驗機使試驗體位移而求出的表示位移量與負載之關係的遲滯環之一例的圖表。
1...圓板
2...鋼板
3...試驗體
权利要求:
Claims (3)
[1] 一種高衰減組成物,其特徵在於:於100質量份基礎聚合物中調配有3質量份以上50質量份以下之酸值為155 mgKOH/g以上之松香衍生物、100質量份以上180質量份以下之二氧化矽、0.1質量份以上10質量份以下之咪唑系化合物、及0.1質量份以上20質量份以下之受阻酚系化合物。
[2] 如申請專利範圍第1項所述之高衰減組成物,其中所述基礎聚合物是選自由天然橡膠、異戊二烯橡膠及丁二烯橡膠所構成之群組的至少1種橡膠。
[3] 如申請專利範圍第1項或第2項所述之高衰減組成物,其作為建築物之制震用阻尼器之形成材料而使用。
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