專(zhuān)利名稱(chēng)：具有超低硬度的橡膠防振體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于諸如音響、計(jì)算機(jī)附件和游戲設(shè)備等精密儀器防振的具有超低硬度的橡膠防振體(rubber vibration insulators)。
近年來(lái)，諸如音響、計(jì)算機(jī)附件和游戲設(shè)備等精密儀器常裝有激光磁盤(pán)設(shè)備。激光磁盤(pán)設(shè)備對(duì)振動(dòng)非常敏感，故該設(shè)備安裝有防振、減振或消震的材料。
一般希望這種防振體的硬度低、壓縮變定(c-變定)小、損失角正切值(tan-δ)大以及溫度依賴(lài)性小(例如由楊氏模量的變化所顯示出的溫度范圍為0℃-80℃)。同時(shí)，制造這種防振體所用的原料組合物應(yīng)是容易制備的(尤其是它必須具有良好的捏和性能)，并且應(yīng)具有優(yōu)異的加工性能。
這種防振體通常由熱塑性或熱固性組合物制成。由熱塑性組合物制成的防振體在如JP-A-235477/1997和JP-A-263702/1997中有披露，但該防振體具有壓縮變定大并且溫度依賴(lài)性大的缺點(diǎn)。
另一方面，已知含丁基橡膠作為主要成分的防振體是由熱固性組合物制成的(JP-A-3278/1997和JP-A-71700/1997)。然而，該防振體在獲得低硬度方面有限制。這樣，為了制得硬度低的防振體，在防振體的原料組合物中應(yīng)加入大量的增量劑組分如操作油。然而，這種方法破壞了原料組合物的捏和性能(該原料組合物粘附到輥上)，并使操作油滲出。即使采用特別的方法從原料組合物制成硬度低的防振體，所得的防振體的壓縮變定也是大的。
同樣地，已知含聚降冰片烯作為主要成分的防振體是由熱固性組合物制成的(JP-U-72795/1988和JP-Y-52435/1995)。然而，該防振體的熱性能是差的。另外，原料組合物的捏和性能和防振體的滲出性能也不能令人滿(mǎn)意。
再者，JP-B-43865/1985披露了一種通過(guò)壓模含硅橡膠、部分交聯(lián)的丁基橡膠、增量油和增強(qiáng)填料的組合物制成的減震器。然而，該文獻(xiàn)所披露的減震器由彈簧型硬度測(cè)試器測(cè)得的硬度為18-25.5，所以該減震器不能成為本發(fā)明所旨在獲得的肖氏硬度(JIS K6253)不大于A15的防振體。
另外，JP-A-324167/1995披露了一種減震器，它是經(jīng)下述方法制得的，預(yù)先將低分子量的材料如操作油與介質(zhì)材料如熱塑性有機(jī)聚合物混合，制得含低分子量材料和介質(zhì)材料的第一種混合物，然后將此第一種混合物與聚合物如天然橡膠混合，制得第二種混合物，而后在硫化劑如硫存在下硫化第二種混合物。盡管對(duì)此減震器用Asker-C型硬度測(cè)試器(25℃)測(cè)得其硬度達(dá)到了15的低硬度，但它的壓縮變定性能不能令人滿(mǎn)意。
如上所述，對(duì)用于諸如音響、計(jì)算機(jī)附件和游戲設(shè)備等精密儀器的防振體要求其硬度低、壓縮變定小、損失角正切值大以及溫度依賴(lài)性小。同樣地，用于制造防振體的原料組合物應(yīng)是容易制備并且具有優(yōu)異的加工性能。然而，常規(guī)的防振體不能滿(mǎn)足上述所有的要求。因此，本發(fā)明的發(fā)明人想提供一種能滿(mǎn)足上述所有要求的防振體。
為了解決上述問(wèn)題，業(yè)已進(jìn)行了深入的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)部分交聯(lián)的丁基橡膠顯示出良好的捏和性能，即使在橡膠中加入大量的油時(shí)也如此。同樣也發(fā)現(xiàn)部分交聯(lián)的丁基橡膠對(duì)油顯示出高的保留性，并能防止其滲出。而且發(fā)現(xiàn)在交聯(lián)并硫化(curing)這種含大量油的部分交聯(lián)的丁基橡膠時(shí)，可以獲得硬度非常低、壓縮變定小、損失角正切值大以及溫度依賴(lài)性小的防振體。
這樣，本發(fā)明提供一種包含100重量份部分交聯(lián)的丁基橡膠和50-200重量份增量劑組分的橡膠組合物。
按本發(fā)明的橡膠組合物還可以包含填料、硫化劑、改進(jìn)加工性能的聚合物和/或用于橡膠的其它添加劑。
同樣地，本發(fā)明提供一種橡膠防振體，它可通過(guò)交聯(lián)并硫化上述橡膠組合物而獲得，而且其肖氏硬度(JIS K6253)為不大于A15，較好為不大于A10，其Asker-C硬度至少為10，較好至少為15，其壓縮變定(JIS K6262；70℃×24小時(shí))為不大于20％并且損失角正切值(25℃，30Hz)至少為0.1。
本發(fā)明所用的部分交聯(lián)的丁基橡膠例如是在JP-A-107738/1994中所述的將乙烯基芳基化合物(苯乙烯、二乙烯基苯等)和有機(jī)過(guò)氧化物加到丁基橡膠中，而后部分交聯(lián)該丁基橡膠所得的一種產(chǎn)物，或是在JP-A-172547/1994中所述的將含吸電子基團(tuán)的多官能單體(二甲基丙烯酸亞乙酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、N，N’-間亞苯基二馬來(lái)酰亞胺等)和有機(jī)過(guò)氧化物加到丁基橡膠中，而后部分交聯(lián)該丁基橡膠所得的一種產(chǎn)物。
這些部分交聯(lián)的丁基橡膠的交聯(lián)度可以表示成不溶解在能完全溶解未硫化狀態(tài)的丁基橡膠的溶劑(如二異丁烯或環(huán)己烷)中的不溶殘余物的量(凝膠含量)。當(dāng)使用上述溶劑時(shí)，本發(fā)明所用的部分交聯(lián)的丁基橡膠的凝膠含量為5％-95％。其中，凝膠含量較高的丁基橡膠是更好的，原因是它們可以保留較大量的增量劑組分。因此，部分交聯(lián)的丁基橡膠的凝膠含量較好為50％-95％，更好為65％-95％。
部分交聯(lián)的丁基橡膠的一個(gè)較好例子是由異丁烯、異戊二烯和二乙烯基苯組成的與二乙烯基苯部分交聯(lián)的三聚物。這種部分交聯(lián)的丁基橡膠可以商品名Polysar Butyls XL 10000、XL 68102、XL 30102和XL 40302(Polysar InternationalCo.)購(gòu)得。其中，高交聯(lián)度(使用環(huán)己烷所測(cè)得的凝膠含量為70％-85％)的“Polysar Butyl XL 10000”是較好的。
本發(fā)明所用的增量劑組分是一種用于降低橡膠硬度的軟化劑和一種通常加到橡膠組合物中的增塑劑。
軟化劑如操作油(例如石蠟、環(huán)烷和芳族系列的操作油)和植物油(例如蓖麻油、菜油、豆油、棕櫚油、椰子油、花生油、棉籽油、松根油和橄欖油以及日本蠟)和合成軟化劑都可以在本發(fā)明中使用。
增塑劑如鄰苯二甲酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、馬來(lái)酸、富馬酸、1，2，4-苯三酸、檸檬酸、衣康酸、油酸、蓖麻油酸、硬脂酸、磷酸、戊二酸和甘醇酸(glycolicacid)的衍生物以及甘油和環(huán)氧衍生物都可以在本發(fā)明中使用。
在這些增量劑組分中，那些與部分交聯(lián)的丁基橡膠有良好相容性的組分，即那些溶解度參數(shù)小的組分是較好的。也可以使用上述本發(fā)明組分中的兩種或多種的混合物。
增量劑組分較好的是軟化劑，更好的是操作油，最好的是石蠟系列的操作油。
每100重量份部分交聯(lián)的丁基橡膠，增量劑組分的用量為50-200重量份，較好為70-150重量份。若增量劑組分的用量小于50重量份，則無(wú)法達(dá)到所需的低的硬度。另一方面，若增量劑組分的用量大于200重量份，則捏和性能被惡化并且增量劑組分往往容易滲出。
按本發(fā)明的橡膠組合物還可以包含填料、硫化劑、改善加工性能的聚合物和/或除了上述組分外用于橡膠的其它添加劑。
填料用于增強(qiáng)橡膠材料，它包括無(wú)機(jī)填料如炭黑、粘土、滑石、碳酸鈣和二氧化硅，有機(jī)填料如粉末狀軟木、纖維素和硬質(zhì)膠，和其它填料以及通常加到橡膠組合物中的增強(qiáng)劑。每100重量份部分交聯(lián)的丁基橡膠，這些填料的用量可為10-100重量份，較好為10-50重量份。
硫化劑包括有機(jī)過(guò)氧化物以及通常用于硫化丁基橡膠的硫化體系如硫、醌型、樹(shù)脂、給硫體和低硫高性能的硫化促進(jìn)劑。然而，硫并非是所希望的，原因是它會(huì)腐蝕設(shè)備的其它部件。另一方面，有機(jī)過(guò)氧化物所提供的橡膠材料的壓縮變定小，因而它宜在本發(fā)明中使用。若使用過(guò)氧化物來(lái)交聯(lián)和硫化常規(guī)的丁基橡膠，則橡膠的主鏈會(huì)降解，故無(wú)法獲得令人滿(mǎn)意的硫化的產(chǎn)物。因此，迄今為止使用硫型硫化劑進(jìn)行硫化。然而，由于本發(fā)明的橡膠組合物包含部分交聯(lián)的丁基橡膠作為主要組分，因此可以使用過(guò)氧化物作為硫化劑。
有機(jī)過(guò)氧化物例如包括1，1-雙(過(guò)氧化叔丁基)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷和過(guò)氧化二枯基。每100重量份部分交聯(lián)的丁基橡膠，這些有機(jī)過(guò)氧化物的用量為2-10重量份，較好為2-5重量份。
改進(jìn)加工性能的聚合物尤其是指那些能改進(jìn)橡膠組合物捏和性能的聚合物。這種聚合物包括天然橡膠、合成橡膠(例如IR、BR、SBR、CR、NBR、IIR、EPM、EPDM、丙烯酸類(lèi)橡膠、EVA、聚氨酯橡膠、硅橡膠和氟橡膠)和熱塑性彈性體(例如苯乙烯、烯烴、氯乙烯、酯、酰胺和聚氨酯系列的彈性體)。每100重量份部分交聯(lián)的丁基橡膠，這些改進(jìn)加工性能的聚合物的用量為0-100重量份，較好為0-50重量份，最好為0-30重量份。
用于橡膠的其它添加劑包括用于橡膠的常規(guī)添加劑，例如抗老化劑、抗氧化劑、潤(rùn)滑劑和阻燃劑。這些添加劑可以取通常使用的用量。
本發(fā)明的橡膠組合物可以通過(guò)以任何已知的方式捏和上述各組分而制得。例如，它可以使用開(kāi)放式輥或封閉式捏和機(jī)(如密閉式混合機(jī)、捏和機(jī)或Banbury混合機(jī))首先素?zé)挷糠纸宦?lián)的丁基橡膠，然后在丁基橡膠中加入改進(jìn)捏和性能的聚合物，再在混合物中加入填料、增量劑組分、硫化劑和用于橡膠的其它添加劑，捏和所得的混合物而制得。捏和溫度可為25℃-120℃。
橡膠防振體可由橡膠組合物例如經(jīng)壓模模塑(compression press molding)，較好經(jīng)轉(zhuǎn)移模塑而制得。模塑溫度可為130℃-170℃，模塑時(shí)間可在20分鐘內(nèi)，較好在4-10分鐘范圍內(nèi)。
實(shí)施例本發(fā)明將結(jié)合下述實(shí)施例作更詳細(xì)的描述，但它并不局限于此。
在下述實(shí)施例中，A型肖氏硬度是按JIS K6253來(lái)測(cè)量的。另外，也用彈簧型硬度測(cè)試器(Asker-C型硬度測(cè)試器Kobunsi Keiki Co.)來(lái)測(cè)量硬度。測(cè)量溫度為24℃。
在將防振體在70℃時(shí)貯藏24小時(shí)后按JIS K6262測(cè)量壓縮變定(c-變定)。
使用粘彈性分光儀型號(hào)為VES-F-III(Iwamoto Seisakusho Co.)以25℃/30Hz來(lái)測(cè)量損失角正切值(tan-δ)。
在80℃，80％Rh下貯藏720小時(shí)后，觀察防振體的切割斷面來(lái)評(píng)價(jià)操作油的滲出。評(píng)價(jià)按下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行A沒(méi)有滲出B略微滲出C中等滲出D大量滲出按下述標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)捏和組合物時(shí)橡膠組合物對(duì)輥的粘附性A容易從輥上剝離B剝離時(shí)帶有一點(diǎn)小的粘附(對(duì)操作性能沒(méi)有問(wèn)題)C有相當(dāng)量的粘附(難以操作)D粘附在兩個(gè)輥上(不能操作)實(shí)施例1在開(kāi)放式輥中于50-60℃的溫度下捏和95重量份部分交聯(lián)的丁基橡膠(XL10000Polysar International Co.)，5重量份苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)(Nipol1778JNippon Zeon Co.，Ltd.)，120重量份石蠟操作油，20重量份HAF-HSBlack，1重量份硬脂酸和2重量份有機(jī)過(guò)氧化物1.5小時(shí)，制備本發(fā)明的橡膠組合物。
使用壓機(jī)在140℃時(shí)加熱并交聯(lián)上述橡膠組合物10分鐘，制備本發(fā)明的橡膠防振體。橡膠防振體的肖氏硬度為A6，Asker-C硬度為18，c-變定值不大于10％，tan-δ值為0.16。
橡膠防振體具有所希望的滲出性能，橡膠組合物具有所希望的粘附性能。
實(shí)施例2-6使用下表1所列的成分，按實(shí)施例1相同的方法捏和各組分制備幾個(gè)橡膠組合物。然后由該橡膠組合物制成橡膠防振體。
將肖氏硬度、Asker-C硬度、壓縮變定和損失角正切值的測(cè)量結(jié)果以及評(píng)價(jià)操作油滲出和捏和時(shí)對(duì)輥的粘附性的結(jié)果列于下表2中。
對(duì)比例1-3使用下表1所列的成分，按實(shí)施例1相同的方法捏和各組分制備幾個(gè)橡膠組合物。然后由該橡膠組合物制成橡膠防振體。
將肖氏硬度、Asker-C硬度、壓縮變定和損失角正切值的測(cè)量結(jié)果以及評(píng)價(jià)操作油滲出和捏和時(shí)對(duì)輥的粘附性的結(jié)果列于下表2中。表1
*1XL 10000(Polysar International Co.)*2苯乙烯-丁二烯橡膠Nipol 1778J(Nippon Zeon Co.，Ltd.)*3丁基橡膠Butyl-268(JSR Corporation)*4乙烯-丙烯-二烯三聚物EP-98(JSR Corporation)(以100重量份聚合物計(jì)含75重量份的操作油)*5Norsorex(Nippon Zeon Co.，Ltd.)*6苯乙烯/乙烯/丙烯/苯乙烯嵌段共聚物表2
從表2可以看出，通過(guò)交聯(lián)并硫化本發(fā)明的橡膠組合物可以獲得硬度低、壓縮變定小并且損失角正切值大的橡膠防振體。另外，該橡膠防振體沒(méi)有操作油滲出的問(wèn)題。而且，該橡膠組合物沒(méi)有捏和時(shí)對(duì)輥有粘附的問(wèn)題。
另一方面，對(duì)比例的橡膠防振體和橡膠組合物在所有的測(cè)試項(xiàng)目上不能令人滿(mǎn)意(即低硬度和壓縮變定、損失角正切值、操作油滲出和捏和時(shí)對(duì)輥的粘附性)。
根據(jù)本發(fā)明對(duì)橡膠組合物進(jìn)行交聯(lián)和硫化能獲得肖氏硬度(JIS K6253)不大于A15，Asker-C硬度至少為10，壓縮變定(JIS K6262；70℃×24小時(shí))不大于20％并且損失角正切值(25℃，30Hz)至少為0.1的橡膠防振體。具有這些性能的橡膠防振體尤其適用于諸如裝到音響、計(jì)算機(jī)附件或游戲設(shè)備中的CD、MD、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM和DVD-RAM設(shè)備的防振。
盡管本發(fā)明的橡膠組合物和橡膠防振體包含大量的增量劑組分，但橡膠組合物顯示出良好的捏和性能，并且橡膠防振體對(duì)增量劑組分顯示出高的保留性并能防止其滲出。
權(quán)利要求
1.一種橡膠組合物，它包含100重量份部分交聯(lián)的丁基橡膠和50-200重量份增量劑組分。
2.如權(quán)利要求1所述的橡膠組合物，它還包含選自填料、硫化劑、改進(jìn)加工性能的聚合物和用于橡膠的其它添加劑中的至少一種組分。
3.一種橡膠防振體，它是交聯(lián)和硫化如權(quán)利要求1或2所述的橡膠組合物獲得的，其肖氏硬度(JIS K6253)不大于A15，Asker-C硬度至少為10，壓縮變定(JISK6262；70℃×24小時(shí))不大于20％并且損失角正切值(25℃，30Hz)至少為0.1。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于裝到諸如音響、計(jì)算機(jī)附件和游戲設(shè)備等精密儀器中的防震裝置的橡膠防振體,該防振體的硬度低、壓縮變定小、損失角正切值大并且溫度依賴(lài)性小。該防振體可通過(guò)交聯(lián)并硫化含100重量份部分交聯(lián)的丁基橡膠和50—200重量份增量劑組分的橡膠組合物而制得。
文檔編號(hào)C08K5/01GK1243843SQ9911192
公開(kāi)日2000年2月9日 申請(qǐng)日期1999年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月31日
發(fā)明者大山浩史, 小川良, 丸子広行, 倉(cāng)持浩 申請(qǐng)人:山內(nèi)株式會(huì)社