[发明专利]一种提高离聚体相容性和阻尼温域的方法

说明书

本发明涉及阻尼材料，特别是离聚体乳胶互穿网络（Io-LIPN）阻尼材料的合成方法。该材料适合用作安静漆，起隔音降噪作用，也适合加工成基材，用于隔振降噪。

离聚体系指在高分子主链上挂有少量可离子化的基因，并被金属离子或季胺盐中和的高分子材料，这种材料具有新的阻尼特征：离子键在主链的牵动下可以发生解离与再生的可逆过程，离子基显示良好的侧基效应和极性效应，增加了大分子链段运动的活化能，是一类潜在的阻尼材料。然而，离聚体中的离子微区是导致相分离的主要原因之一，单纯的离聚体不能满足阻尼材料对宽广有效阻尼温域的要求。

LIPN阻尼材料一般具有较宽的阻尼温域和较高的阻尼因子，其一般合成方法是：首先用乳液聚合方法合成第一网络，在不加入催化剂的情况下，在乳液中加入第二组分单体、交联剂和引发剂，引发聚合后生成乳胶IPN（U.S.Pat.3，833，404），这种乳胶IPN阻尼材料的缺点是机械性能较差，蠕变现象比较严重。

以往对提高LIPN阻尼材料相容性，拓宽温域的研究有：离子交联法，即在LIPN的第二组分中加入一定量的不饱和的脂肪酸，形成LIPN胶粒后加入金属离子，从而抑制粒间的相对滑动以提高材料的机械性能（中国专利85，104，739）;或者采用双向互穿乳胶IPN（LB-IPN）技术，提高体系的相容性（中国专利登记号81003），用这些方法合成的阻尼材料，其有效阻尼温域一般在100～120℃左右。

本发明的目的是提供一种宽温域阻尼材料，不但能拓宽有效阻尼温域、提高阻尼因子，还可以设计成热塑性材料，是一种具有透明度较高、粘结性强，耐油、耐溶剂、抗磨特点的新型阻尼材料。

本发明的特点是：应用LIPN技术，通过热力学上的极性增容和动力学上的强迫增容方法，提高离聚体的相容性，并且将两类材料（即离聚体和LIPN）的优点有机地结合起来。其步骤是：合成Io-LIPN时，在第一组分单体中加入一定量的不饱和脂肪酸，如甲基丙烯酸（MAA）、丙烯酸（AA）等，引发聚合后，加入一定量的碱金属的碱或盐溶液，如：NaOH、KOH、溶液，使第一组分形成离子交联网络，即离聚体乳胶种子。此后，加入含有或不含有交联剂的弱极性的第二组分单体，前者形成Io-LIPN，后者形成半Io-LIPN。第一组分中不饱和酸加入量可以是组分重量的2～20%，但以4%～16%为最好。金属离子的加入量，可以是组分中引入的脂肪酸当量数的0～150%，但以60～100%为好。如果在第二组分中加入DVB交联剂，其量以0.2-0.8%，但以0.4-0.6%为好。

与通常的LIPN或粒间离子交联LIPN不同，粒间离子交联LIPN利用离子键增强已经成为LIPN的颗粒之间的作用力，在一定程度上改善了普通LIPN的机械性能，使材料强度有所增大，但不能克服LIPN体系内两组分热力学上相分离的缺点。本发明的Io-LIPN方法合成的材料，其第一组分中的羧酸基因具有亲水性而趋于占据乳胶种子颗粒表面，而第二组分为弱极性单体，在水介质中由于憎水性而趋于深入渗透到种子颗粒的核心，显示了热力学上的“极性增容效应”，该体系随着第二组分单体与交联剂在种子核内就地聚合，产生交联和缠结，限制了相分离，具有动力学强迫增容效果。从而获得双相连续的半相容体系，协同效应强，阻尼效果好。

本发明材料的特点是：（一）阻尼因子高。这是由于：第一，离子键在大分子链的牵动下，反复发生解离子与再生过程，吸收振动能，转化为热能。第二，离子 化基团作为极性大侧基，增大了内摩擦效果。第三，两组分协同效应好，这是由于，从分子设计上，巧妙地利用热力学上的极性增容效应和动力学上的强迫增容效果，提高了本来相容性不太好的两组分之间的相容性;（二）有效阻尼温域宽，具有从-25℃至165℃，宽达190℃范围内Tanδ＞0.3的效果，而同组分LIPN仅有120℃左右的温域，LB-LIPN仅有90℃左右，这是由于离聚体具有大分子粘弹性和原子堆积两重性，因而高低温性能优异;（三）具有强的粘结性、耐溶剂和耐磨特性，这也是由离聚体本身的特点所决定的;（四）半Io-LIPN具有热塑性。这些特点是普通LIPN所不能比拟的。

本发明提供的方法操作简便，技术成熟，水介质无毒、无公害，利用低成本的原料，就能获得高性能材料，即宽温域、高阻尼因子、可热粘接、耐溶剂和抗磨的阻尼材料。

例1