Полимеры на водной основе для областей применения при звукопоглощении
Изобретение относится к композициям покрытия для демпфирования звука и вибрации. Предложена композиция, включающая водную дисперсию полимерных микрочастиц, в которой полимерные микрочастицы содержат (a) сополимер, полученный проведением полимеризации в водной среде одного или нескольких этиленненасыщенных мономеров в присутствии макромономера, содержащего чередующиеся донорные и акцепторные звенья и не содержащего сегментов малеатного и фумаратного мономеров, кислот Льюиса и переходных металлов; (b) наполнитель (20-90% масс.) и (c) необязательно пластификатор. Технический результат - предложенную композицию можно наносить любым способом, включая распыление; полученное покрытие быстро сохнет, практически лишено дефекта «растрескивания ила» и отлично демпфирует звук и вибрацию. 13 з.п. ф-лы, 3 табл.
Область техники
Настоящее изобретение относится к сополимерам, полученным с использованием макромономеров, и к использованию данных сополимеров в областях применения при звукопоглощении.
Уровень техники
Обычно для облицовки днищ кузовов, крышек багажников и дверей автомобилей используют предварительно раскроенные накладки на основе асфальта или каучука, демпфирующие или подавляющие шум и вибрации, возникающие вследствие движения по дороге и работы двигателя, предотвращая их проникновение в пассажирский салон механического транспортного средства. Желательно, чтобы напыляемые покрытия, которые можно наносить при помощи робототехнического оборудования, обеспечивали экономию трудовых ресурсов и снижение затрат, уменьшение наличного количества деталей и гибкость проектных характеристик демпфирующих свойств. В областях применения для отделочного цеха, в которых возможно только отверждение при высушивании на воздухе, желательными являются покрытия, наносимые из водной среды или характеризующиеся высоким уровнем содержания твердого вещества. Важно, чтобы данные покрытия быстро высыхали, в течение приблизительно от 2 до 3 часов, или чтобы после нанесения их подвергали горячей сушке, так чтобы покрытие не переходило на другие детали автомобиля во время проведения сборочных операций.
В общем случае любое покрытие, которое содержит летучий компонент, такой как вода, по мере испарения летучего компонента с поверхности покрытия должно претерпевать уменьшение в объеме. По мере покидания летучим компонентом покрытия начинают действовать силы сжатия, стягивая покрытие вовнутрь во всех направлениях. Однако, не предполагая связывать себя какой-либо теорией, представляется, что, если покрытие будет характеризоваться достаточной когезионной прочностью, покрытие будет сжиматься только в одном направлении, то есть толщина покрытия будет уменьшаться в то время, как покрытие будет противодействовать сжатию в любом направлении, параллельном поверхности подложки. В противоположность этому, если покрытие не обладает когезионной прочностью, достаточной для противодействия сжатию параллельно поверхности подложки, силы сжатия будут приводить к разрушению покрытия на небольшие плоские сегменты, которые будут разделены непрерывными линейными пустотами. Данный поверхностный дефект обычно называют «растрескиванием ила».
Автомобильная промышленность получила бы значительные экономические выгоды от композиции водного покрытия, которую можно было бы наносить по способу распыления для получения покрытия, которое быстро высыхает, или которое подвергают горячей сушке, которое по существу лишено дефекта «растрескивания ила», и которое обеспечивает демпфирование звука и вибрации.
Краткое раскрытие изобретения
Настоящее изобретение относится к сополимеру, полученному в результате проведения в водной среде полимеризации одного или нескольких полимеризуемых этиленненасыщенных мономеров в присутствии макромономера, который составлен, по меньшей мере, из 30 мольных процентов остатков, содержащих следующие чередующиеся структурные звенья:
-[ДМ-АМ]-,
где ДМ представляет собой остаток донорного мономера, AM представляет собой остаток акцепторного мономера, по меньшей мере, 15 мольных процентов макромономера составляет донорный мономер, обладающий структурой:
где R1 представляет собой линейный или разветвленный C1-C4 алкил, R выбирают из линейных, циклических или разветвленных C4-C20 алкила, алкенила, C1-C20 арила, алкарила и аралкила, где макромономер по существу лишен сегментов малеатного мономера и сегментов фумаратного мономера, и макромономер по существу лишен кислот Льюиса и переходных металлов.
Изобретение также предлагает композицию покрытия для демпфирования звука и вибрации, включающую водную дисперсию полимерных микрочастиц, в которой полимерные микрочастицы содержат описанный ранее сополимер и материал наполнителя, составляющий от 20 до 90 массовых процентов от композиции покрытия, при этом массовое процентное содержание получают при расчете на совокупную массу композиции покрытия.
Подробное раскрытие изобретения
В соответствии с использованием в настоящем документе термины «макромономер» и «сополимер» подразумевают включение синтезированного макромономера и сополимера, а также остатков инициаторов, катализаторов и других элементов, сопутствующих синтезу макромономера и сополимера, но не введенных в них ковалентно. Такие остатки и другие элементы, рассматриваемые в качестве части макромономера и сополимера, могут быть перемешаны или объединены с сополимером таким образом, что они будут иметь тенденцию к сохранению в сополимере при его переносе между емкостями или между средами растворителей или дисперсионными средами.
В соответствии с использованием в настоящем документе термин «по существу лишен» подразумевает указание на присутствие материала в качестве случайной примеси. Другими словами, материал к указанной композиции не добавляют намеренно, но он может присутствовать с незначительными или несущественными уровнями содержания, поскольку происходит его унос в качестве примеси, составляющей часть компонента предполагаемой композиции.
Термин «донорный мономер» относится к мономерам, которые имеют полимеризуемую этиленненасыщенную группу, которая характеризуется относительно высокой электронной плотностью на этиленовой двойной связи, а термин «акцепторный мономер» относится к мономерам, которые имеют полимеризуемую этиленненасыщенную группу, которая характеризуется относительно низкой электронной плотностью на этиленовой двойной связи. Данная концепция в определенной степени получила количественное выражение в схеме Q-e Олфри-Прайса (Robert Z. Greenley, Polymer Handbook, Fourth Edition, Brandrup, Immergut and Gulke, editors, Wiley & Sons, New York, NY, pp.309-319 (1999)). Все значения e, приведенные в настоящем описании, представляют собой те из них, которые указаны в работе Polymer Handbook, если только не будет указано другое.
В схеме Q-e, Q представляет собой реакционную способность мономера, а е представляет собой полярность мономера, которая указывает на электронную плотность полимеризуемой этиленненасыщенной группы у данного мономера. Положительное значение е указывает на то, что мономер характеризуется относительно низкой электронной плотностью и представляет собой акцепторный мономер. Не ограничивающий пример акцепторного мономера включает малеиновый ангидрид, который характеризуется значением е 3,69. Низкое или отрицательное значение е указывает на то, что мономер характеризуется относительно высокой электронной плотностью и представляет собой донорный мономер. Не ограничивающий пример донорного мономера включает винилэтиловый эфир, который характеризуется значением e 1,80.
В соответствии с использованием в настоящем документе «сильный акцепторный мономер» подразумевает включение тех мономеров, у которых значение е является большим, чем 2,0. Термин «слабый акцепторный мономер» подразумевает включение мономеров, выбираемых в диапазоне от тех мономеров, у которых значение е является большим, чем 0,5, вплоть до и с включением тех мономеров, у которых значение е равно 2,0. Наоборот, термин «сильный донорный мономер» подразумевает включение тех мономеров, у которых значение е является меньшим чем 1,5, а термин «слабый донорный мономер» подразумевает включение мономеров, выбираемых в диапазоне от тех мономеров, у которых значение е является меньшим, чем 0,5, до тех из них, у которых значение е равно 1,5.
Макромономер, используемый в настоящем изобретении, относится к сополимерной композиции, у которой, по меньшей мере, 30% (моль.) или, по меньшей мере, 40% (моль.) или, по меньшей мере, 50% (моль.) или, по меньшей мере, 60% (моль.) или, по меньшей мере, 75% (моль.) остатков сополимера получают из чередующихся последовательностей пар донорный мономер - акцепторный мономер, содержащих чередующиеся звенья мономерных остатков, обладающие структурой:
-[ДМ-АМ]-,
где ДМ представляет собой остаток донорного мономера, a AM представляет собой остаток акцепторного мономера. В одном варианте реализации сополимер может представлять собой на 100% чередующийся сополимер ДМ и AM. В еще одном варианте реализации, по меньшей мере, 15% (моль.) сополимера может составлять донорный мономер, обладающий следующей структурой (I):
где R1 представляет собой линейный или разветвленный C1-C4 алкил, R2 представляет собой один или несколько радикалов, выбираемых из метила, линейных, циклических или разветвленных C1-C20 алкила, алкенила, C6-C20 арила, алкарила и аралкила. В дополнительном варианте реализации, по меньшей мере, 15% (моль.) сополимера в качестве акцепторного мономера могут включать акриловый мономер.
В одном варианте реализации настоящего изобретения сополимер может включать существенную долю чередующихся остатков слабого донорного мономера, описывающегося структурой I, и слабого акцепторного мономера, которым может являться акриловый мономер. Не ограничивающий перечень опубликованных значений e для мономеров, которые могут быть включены в качестве мономеров, описывающихся структурой I, и акриловых мономеров продемонстрирован в таблице 1.
| Таблица 1 | |
| Значения e Олфри-Прайса для избранных мономеров | |
| Мономер | Значение e |
| Мономеры, обладающие структурой I | |
| Изобутилен | -1,201 |
| Диизобутилен | 0,492 |
| Акриловые мономеры | |
| Акриловая кислота | 0,881 |
| Акриламид | 0,541 |
| Акрилонитрил | 1,231 |
| Метилакрилат | 0,641 |
| Этилакрилат | 0,551 |
| Бутилакрилат | 0,851 |
| Бензилакрилат | 1,131 |
| Глицидилакрилат | 1,281 |
| 1Polymer Handbook, Fourth Edition (1999). | |
| 2Rzaev et al., Eur. Polym. J., Vol.24, No.7, pp.981-985 (1998). |
В настоящем изобретении макромономер по существу лишен остатков малеатного мономера и остатков фумаратного мономера. Остатки малеатного и фумаратного мономеров могут характеризоваться значениями е, большими чем 2,0. Данные типы мультифункциональных мономеров могут придавать сополимеру чрезмерно много функциональных групп, что может создавать проблемы, например, для покрытий, у которых термоотверждающаяся композиция может характеризоваться коротким сроком годности при хранении вследствие чрезмерности функциональной природы сополимера.
Кроме того, макромономер по существу лишен переходных металлов и кислот Льюиса. Как отмечалось ранее, переходные металлы и кислоты Льюиса в предшествующем уровне техники использовали для получения чередующихся сополимеров из слабых донорных мономеров и слабых акцепторных мономеров. В настоящем изобретении вспомогательные вещества на основе переходных металлов или кислот Льюиса при получении сополимерной композиции не используют. Таким образом, удаление данных материалов после проведения полимеризации не требуется, и получающимся в результате сополимерным композициям не будут свойственны недостатки, которые могут встречаться для сополимерных композиций, которые содержат переходные металлы или кислоты Льюиса.
В настоящем изобретении могут быть использованы любые подходящие донорные мономеры. Не ограничивающие примеры могут включать слабый донорный мономер, описывающийся структурой I, включающий нижеследующие, но не ограничивающийся только этими: изобутилен, диизобутилен, дипентен, изопренол и их смеси. Донорный мономер, описывающийся структурой I, может иметь функциональные группы. Например, группа R2 донорного мономера, обладающего структурой I, может включать функциональную группу, такую как нижеследующие, но не ограничивающиеся только этими: группы гидрокси, эпокси, карбоновой кислоты, простого эфира, карбамата, амида и их комбинации.
Слабый донорный мономер, обладающий структурой I, в макромономере может присутствовать при уровне содержания, равном, по меньшей мере, 15% (моль.) или, по меньшей мере, 25% (моль.) или, по меньшей мере, 30% (моль.) или, по меньшей мере, 35% (моль.). Слабый донорный мономер, обладающий структурой I, в сополимерной композиции может присутствовать при уровне содержания, доходящем вплоть до 50% (моль.) или вплоть до 47,5% (моль.) или вплоть до 45% (моль.) или вплоть до 40% (моль.). Уровень содержания использованного слабого донорного мономера, обладающего структурой I, можно определять по свойствам, которые должны быть приданы сополимерной композиции. Остатки слабого донорного мономера, обладающего структурой I, в сополимерной композиции могут присутствовать при уровне содержания в любом диапазоне значений, включающих те из них, которые были указаны ранее.
Не ограничивающие примеры подходящих других донорных мономеров, которые можно использовать совместно с вышеупомянутыми слабыми донорыми мономерами, могут включать этилен, бутен, стирол, замещенные стиролы, метилстирол, виниловые простые эфиры, виниловые сложные эфиры, винилпиридины, дивинилбензол, винилнафталин, дивинилнафталин и их смеси. Виниловые сложные эфиры могут включать виниловые сложные эфиры карбоновых кислот, которые могут включать нижеследующие, но не ограничиваются только этими: винилацетат, винилбутират, винил-3,4-диметоксибензоат, винилбензоат и их смеси. Использование других донорных мономеров является необязательным. В тех вариантах реализации, в которых присутствуют другие донорные мономеры, они могут присутствовать при уровне содержания, равном, по меньшей мере, 0,01% (моль.) от сополимерной композиции или, по меньшей мере, 0,1% (моль.) или, по меньшей мере, 1% (моль.) или, по меньшей мере, 2% (моль.). Кроме того, другие донорные мономеры могут присутствовать при уровне содержания, доходящем вплоть до 25% (моль.) или вплоть до 20% (моль.) или вплоть до 10% (моль.) или вплоть до 5% (моль.).
Сополимерная композиция настоящего изобретения может включать акцепторные мономеры в качестве части чередующихся звеньев донорный мономер - акцепторный мономер вдоль цепи сополимера. Может быть использован любой подходящий акцепторный мономер. Подходящие для использования акцепторные мономеры могут включать сильные акцепторные мономеры и слабые акцепторные мономеры. Не ограничивающими примерами подходящих для использования акцепторных мономеров являются те из них, которые описываются структурой (II):
где Y выбирают из группы, состоящей из -NR3 2, -O-R5-O-C(=O)-NR3 2 и -OR4, R3 выбирают из группы, состоящей из H, линейного или разветвленного C1-C20 алкила и линейного или разветвленного C1-C20 алкилола, R4 выбирают из группы, состоящей из H, линейного или разветвленного C1-C20 алкила, алкилола, C6-C20 арила, аралкила и алкарила. R5 представляет собой двухвалентную или разветвленную C1-C20 алкиленовую группу.
Примеры акцепторных мономеров, подходящих для использования в настоящем изобретении, могут включать нижеследующие, но не ограничиваются только этими: гидроксиэтилакрилат, гидроксипропилакрилат, акриловую кислоту, метилакрилат, этилакрилат, бутилакрилат, изобутилакрилат, изоборнилакрилат, 2-этилгексилакрилат и их смеси.
Акриловые акцепторные мономеры, обладающие структурой II, в сополимерной композиции могут присутствовать при уровне содержания, равном, по меньшей мере, 15% (моль.) или, по меньшей мере, 25% (моль.) или, по меньшей мере, 30% (моль.) или, по меньшей мере, 35% (моль.). Кроме того, акриловые акцепторные мономеры, обладающие структурой II, в сополимерной композиции могут присутствовать при уровне содержания, доходящем вплоть до 50% (моль.) или вплоть до 47,5% (моль.) или вплоть до 45% (моль.) или вплоть до 40% (моль.).
Не ограничивающие примеры подходящих для использования других слабых акцепторных мономеров, которые можно использовать в настоящем изобретении, могут включать акрилонитрил, метакрилонитрил, винилгалогениды, винилалкилсульфонаты, акролеин и их смеси. Винилгалогениды могут включать нижеследующие, но не ограничиваются только этими: винилхлорид и винилиденфторид. Использование других слабых акцепторных мономеров является необязательным. В тех вариантах реализации, в которых присутствуют другие слабые акцепторные мономеры, они могут присутствовать при уровне содержания, равном, по меньшей мере, 0,01% (моль.) от сополимерной композиции или, по меньшей мере, 0,1% (моль.) или, по меньшей мере, 1% (моль.) или, по меньшей мере, 2% (моль.). Кроме того, другие акцепторные мономеры могут присутствовать при уровне содержания, доходящем вплоть до 35% (моль.) или вплоть до 25% (моль.) или вплоть до 15% (моль.) или вплоть до 10% (моль.).
В альтернативных вариантах реализации настоящего изобретения макромономер может иметь среднечисленную (Mn) молекулярную массу, равную, по меньшей мере, 250 или, по меньшей мере, 500 или находящуюся в диапазоне от 500 до 10000.
В других вариантах реализации полидисперсность или показатель полидисперсности макромономера могут быть меньшими чем 3 или меньшими чем 2,5. В соответствии с использованием в настоящем документе «показатель полидисперсности» определяют из следующего далее уравнения: (средневесовая молекулярная масса (Mw)/среднечисленная молекулярная масса (Mn)). Монодисперсный полимер характеризуется значением ПП (показатель полидисперсности) 1,0. Кроме того, в соответствии с использованием в настоящем документе Mn и Mw определяют по методу гельпроникающей хроматографии при использовании полистирольных стандартов.
Пример чередующихся последовательностей пар донорный мономер - акцепторный мономер может включать остатки, обладающие чередующейся структурой III:
где R1, R2 и Y определяют так же, как и ранее. В одном варианте реализации мономерные остатки, имеющие группу Y, получают из одного или нескольких акриловых мономеров, а мономерные остатки, имеющие группы R1 и R2, получают из диизобутилена и/или изобутилена. Сополимерные композиции настоящего изобретения также могут включать и другие полимеризуемые этиленненасыщенные мономеры.
В одном варианте реализации макромономер настоящего изобретения может содержать все включенные мономерные остатки, скомпонованные в чередующейся архитектуре. Не ограничивающий пример сополимерного сегмента, описывающегося 100%-ной чередующейся архитектурой для изобутилена (ИБ) и акрилового мономера (Ак), продемонстрирован в структуре IV:
В других вариантах реализации сополимер может содержать чередующиеся сегменты и статистические сегменты, продемонстрированные в структуре V для сополимера ИБ, Ак и других мономеров M:
Структура V демонстрирует вариант реализации макромономера, который включает чередующиеся сегменты, продемонстрированные в рамках, и статистические сегменты, продемонстрированные в виде подчеркнутых сегментов.
Статистические сегменты сополимера могут содержать остатки донорного и/или акцепторного мономеров, которые не были включены в макромономер в компоновке чередующейся архитектуры. Статистические сегменты макромономера могут дополнительно включать остатки других этиленненасыщенных мономеров. В соответствии с использованием в настоящем документе все ссылки на сегменты, полученные из чередующихся последовательностей пар донорный мономер - акцепторный мономер, подразумевают включение сегментов из мономерных остатков, таких как те, которые продемонстрированы в рамках в структуре V.
Другие этиленненасыщенные мономеры, предназначенные для использования в сополимерных композициях настоящего изобретения, могут включать любой подходящий для использования мономер, который в уровне техники традиционно может и не относиться к категории акцепторного мономера или донорного мономера.
В одном варианте реализации другой этиленненасыщенный мономер, такой как остаток М в структуре V, может представлять собой производное, по меньшей мере, одного радикально полимеризуемого этиленненасыщенного мономера. В соответствии с использованием в настоящем документе «радикально полимеризуемый этиленненасыщенный мономер» и тому подобные термины подразумевают включение винильных мономеров, аллильных мономеров, олефинов и других этиленненасыщенных мономеров, которые можно полимеризовать по радикальному механизму и которые в уровне техники не относят к категории донорных мономеров или акцепторных мономеров.
Не ограничивающие примеры винильных мономеров, из которых может быть получен М, могут включать метакриловые мономеры, аллильные мономеры и их смеси. Остаток М можно получать из любых алкилметакрилатов, содержащих в алкильной группе от 1 до 20 атомов углерода. Примеры алкилметакрилатов, содержащих в алкильной группе от 1 до 20 атомов углерода, из которых можно получать остаток M, могут включать метилметакрилат, этилметакрилат, пропилметакрилат, изопропилметакрилат, бутилметакрилат, изобутилметакрилат, трет-бутилметакрилат, 2-этилгексилметакрилат, лаурилметакрилат, изоборнилметакрилат, циклогексилметакрилат, 3,3,5-триметилциклогексилметакрилат, а также функциональные метакрилаты, такие как гидроксиалкилметакрилаты, оксиранфункциональные метакрилаты и метакрилаты с функциональностью карбоновой кислоты.
В соответствии с использованием в настоящем документе «аллильный мономер (мономеры)» обозначает мономеры, включающие замещенную и/или незамещенную аллильную функциональность, такую как в случае радикалов, представленных следующей общей формулой VI
,
где R10 представляет собой водород, галоген или C1-C4 алкильную группу. В одном варианте реализации R10 может представлять собой водород или метил, и общая формула VI может описывать незамещенный (мет)аллильный радикал, который включает как аллильный, так и металлильный радикалы. Могут быть использованы любые подходящие аллильные мономеры. Примеры подходящих для использования аллильных мономеров могут включать нижеследующие, но не ограничиваются только этими: (мет)аллиловый спирт; простые (мет)аллиловые эфиры, такие как метил(мет)аллиловый эфир; аллиловые сложные эфиры карбоновых кислот, такие как (мет)аллилацетат, (мет)аллилбутират, (мет)аллил-3,4-диметоксибензоат и (мет)аллилбензоат.
Сополимерную композицию настоящего изобретения можно получать при использовании широкого ассортимента обычных методик, известных в уровне техники. В одном варианте реализации сополимерную композицию можно получать по способу, включающему стадии (a) получения композиции донорного мономера, включающей донорный мономер, обладающий структурой (I), и (b) добавления композиции этиленненасыщенного мономера, включающей акцепторный мономер. В дополнительном варианте реализации композиция этиленненасыщенного мономера может включать мономер, обладающий структурой II. В еще одном варианте реализации композицию этиленненасыщенного мономера к композиции донорного мономера можно добавлять в присутствии инициатора свободно-радикальной полимеризации в подходящей для использования реакционной емкости. Данные растворы мономеров и получающаяся в результате сополимерная композиция настоящего изобретения могут быть по существу лишены мономеров малеатного типа, мономеров фумаратного типа, кислот Льюиса и переходных металлов.
В одном варианте реализации мономер, обладающий структурой I, может присутствовать с молярным избытком в сопоставлении с количеством акрилового акцепторного мономера. Для содействия получению чередующейся архитектуры в настоящем изобретении может быть использовано любое количество избыточного мономера, обладающего структурой I. В альтернативных вариантах реализации избыточное количество мономера, обладающего структурой I, может быть равным, по меньшей мере, 10% (моль.) или доходящим вплоть до 25% (моль.).
Не вступивший в реакцию мономер, обладающий структурой I, из получающейся в результате сополимерной композиции может быть удален по любой подходящей для использования методике, известной из уровня техники, такой как нижеследующая, но не ограничивающаяся только этой: выпаривание. В одном варианте реализации удаление не вступившего в реакцию мономера можно облегчить благодаря созданию в реакционной емкости вакуума.
В настоящем изобретении может быть использован любой подходящий свободно-радикальный инициатор. Примеры подходящих для использования свободно-радикальных инициаторов могут включать нижеследующие, но не ограничиваются только этими: термические свободно-радикальные инициаторы, фотоинициаторы, окислительно-восстановительные инициаторы и их смеси. Примеры подходящих для использования термических свободно-радикальных инициаторов могут включать нижеследующие, но не ограничиваются только этими: пероксидные соединения, азо-соединения, персульфатные соединения и их смеси.
Реакцию полимеризации можно проводить при использовании любой подходящей для использования методики, известной в уровне техники. Реакцию можно проводить в объеме (то есть, в отсутствие разбавителя) и по периодическим или непрерывным методикам полимеризации. Периодические методики описываются в патенте США №6686432, во фрагменте от колонки 12, строки 33 до колонки 13, строки 15. Непрерывные способы полимеризации описываются в опубликованной патентной заявке США №2005/0113515 A1.
В одном варианте реализации сополимер настоящего изобретения можно получать в результате проведения в водной среде полимеризации полимеризуемого этиленненасыщенного мономера в присутствии описанного ранее макромономера до получения водной дисперсии полимерных микрочастиц. В дополнительном варианте реализации полимеризуемый этиленненасыщенный мономер можно полимеризовать по методикам водной эмульсионной полимеризации, инициируемой свободными радикалами. Не предполагая связывать себя каким-либо механизмом, представляется, что этиленненасыщенный мономер образует основную цепь полимера, а макромономер образует привитые цепи (по механизму свободно-радикального отщепления), формирующие боковые макромономерные сегменты на основной цепи полимера, то есть, гребнеобразную структуру.
Не ограничивающие примеры полимеризуемых этиленненасыщенных мономеров могут включать винильные мономеры, такие как сложные эфиры органических кислот, имеющие концевые метиленовые группы, которые могут составлять от 30 до 90 или от 40 до 80 массовых процентов от совокупной загрузки мономеров. Не ограничивающие примеры таких сложных эфиров могут включать алкилакрилаты и алкилметакрилаты, содержащие в алкильной группе от 1 до 18 атомов углерода. Преимущественно в качестве винильного мономера используют соединения, имеющие следующую структурную формулу:
где R4 представляет собой Н или метил, а R5 выбирают из Н, линейного или разветвленного C1-C20 алкила, алкилола, С6-С20 арила, алкарила и аралкила.
В одном варианте реализации этиленненасыщенный мономер может включать алкилметакрилат, содержащий в алкильной группе от 1 до 3 атомов углерода, такой как метилметакрилат и этилметакрилат. В еще одном варианте реализации этиленненасыщенный мономер может включать алкилметакрилат, содержащий в алкильной группе от 4 до 12 атомов углерода, например, бутилметакрилат и гексилметакрилат; или алкилакрилат, содержащий в алкильной группе от 1 до 8 атомов углерода, например, бутилакрилат и 2-этилгексилакрилат; и их смеси.
Этиленненасыщенный мономер может включать карбоновую кислоту с альфа-, бета-ненасыщенностью этиленового типа, которую можно сополимеризовать с другими винильными мономерами. Не предполагая связывать себя каким-либо механизмом, представляется, что ненасыщенная карбоновая кислота будет обеспечивать наличие центров для последующей нейтрализации основанием, таким как органический амин, что будет по существу стабилизировать получающийся в результате полимерный латекс. В альтернативных вариантах реализации ненасыщенная карбоновая кислота может составлять от 0,1 до 10 или от 1 до 5 массовых процентов от загрузки мономеров. Не ограничивающие примеры ненасыщенных карбоновых кислот могут включать акриловую кислоту, метакриловую кислоту и их смеси.
В еще одном варианте реализации этиленненасыщенный мономер может представлять собой сополимеризуемый мономерный материал, имеющий винильную группу, отличный от винильных мономеров, описанных в настоящем документе. Примеры данных материалов могут включать мономеры, такие как стирол, альфа-метилстирол, альфа-хлорстирол, аллилхлорид и акрилонитрил. Данный ненасыщенный мономерный материал может составлять от 0 до 60 или от 0 до 40 массовых процентов от загрузки мономеров.
В альтернативных вариантах реализации макромономер может присутствовать в количестве от 0,5 до 50 или от 5 до 20 массовых процентов при расчете на массу совокупной загрузки мономеров.
Дисперсию полимерных микрочастиц в водной среде можно получать по обычно используемым методиками эмульсионной полимеризации, которые хорошо известны специалистам в соответствующей области техники. Методики, подходящие для использования в настоящем изобретении, могут включать обычно используемые эмульсионные периодический способ или непрерывный способ. Пример периодического способа может представлять собой следующее. Не вступившую в реакцию микродисперсию в течение периода времени продолжительностью от 1 до 4 часов подают в обогреваемый реактор, первоначально загруженный водой. Одновременно в качестве части микродисперсии можно подавать инициатор, или же его в реактор можно загружать перед подачей микродисперсии. Температура может варьироваться и может зависеть от конкретного использованного инициатора. Продолжительность времени можно варьировать. В одном варианте реализации время может находиться в диапазоне от 2 часов до 6 часов. В еще одном варианте реализации температура реакционной смеси может находиться в диапазоне от 25°C до 90°C.
В одном варианте реализации воду и небольшую долю загрузки мономеров в реактор можно добавлять совместно с небольшим количеством поверхностно-активного вещества и свободно-радикального инициатора для получения затравки. Предварительную эмульсию из оставшихся мономеров, поверхностно-активного вещества и воды можно подавать совместно с инициатором в течение предписанного периода времени (3 часа) при температуре реакции 80-85°C с использованием атмосферы азота. По завершении одночасового выдерживания по окончании подачи мономеров в реактор можно ввести последующую подачу окислительно-восстановительного инициатора в целях уменьшения количества остаточного свободного мономера (в том числе системы перекись водорода/изоаскорбиновая кислота). Латексный продукт можно нейтрализовать при pH 8.
Поверхностно-активные вещества, подходящие для использования при получении сополимера, могут включать те, которые обычно используются при эмульсионной полимеризации и которые способны образовывать мицеллы и стабилизировать частицы полимеризующихся мономеров в водной среде.
Подходящие поверхностно-активные вещества, которые можно использовать, могут включать ионные или неионные типы или их смеси.
Примеры анионных поверхностно-активных веществ могут включать обычное мыло, такое как жирнокислотные соли щелочных металлов, аммония и алканоламинов, в том числе олеат натрия, пальмитат калия, стеарат аммония и лауринат этаноламина. Дополнительные примеры можно выбирать из синтетических мылообразных материалов, в том числе высших алифатических сульфатов и сульфонатов, таких как лаурилсульфат натрия и цетилсульфат натрия. В одном варианте реализации используют лаурилсульфат натрия.
Подходящие для использования неионные поверхностно-активные вещества могут включать алкилфеноксиполиэтоксиэтанолы, имеющие алкильные группы, содержащие от 7 до 18 атомов углерода и от 6 до 60 и более оксиэтиленовых звеньев, такие как гептилфеноксиполиэтоксиэтанолы, октафеноксиполиэтоксиэтанолы, нонилфеноксиполиэтоксиэтанолы и додецилфеноксиполиэтоксиэтанолы; этиленоксидные производные длинноцепочечных карбоновых кислот, таких как лауриновая, миристиновая, пальмитиновая, олеиновая; аналогичные этиленоксидные конденсаты длинноцепочечных спиртов, таких как октановый, дециловый, лауриловый или цетиловый спирт; этиленоксидные производные полигидроксисоединений, этерифицированных до получения простых или сложных эфиров, включающие гидрофобную углеводородную цепь, такие как сорбитанмоностеарат, содержащий от 6 до 60 оксиэтиленовых звеньев.
Количество поверхностно-активного вещества, которое используют, может варьироваться, исходя из выбора мономеров, выбора поверхностно-активного вещества и относительных количеств мономеров. В альтернативных вариантах реализации совокупное количество поверхностно-активного вещества, которое подают в зону реакции, может находиться в диапазоне от 0,1 до 5 массовых процентов при расчете на совокупную массу мономеров или в диапазоне от 0,1 до 2,5 массовых процентов.
Может быть использован любой подходящий свободно-радикальный инициатор. Подходящие для использования свободно-радикальные инициаторы могут включать водорастворимые и маслорастворимые инициаторы. Добавление определенных инициаторов, таких как окислительно-восстановительные инициаторы, в результате может привести к прохождению сильноэкзотермической реакции. Таким образом, может оказаться желательным проводить добавление инициатора к другим ингредиентам непосредственно перед тем, как потребуется провести реакцию. Примеры водорастворимых инициаторов могут включать пероксидисульфат аммония, пероксидисульфат калия и перекись водорода. Примеры растворимых инициаторов могут включать трет-бутилгидроперекись, дилаурилпероксид, трет-бутилпербензоат и 2,2'-азобис(изобутиронитрил). В одном варианте реализации могут быть использованы окислительно-восстановительные инициаторы, такие как системы пероксидисульфат аммония/метабисульфит натрия или трет-бутилгидроперекись/изоаскорбиновая кислота.
В одном варианте реализации размер частиц в дисперсии полимерных микрочастиц может быть однородно малым. В альтернативных не ограничивающих вариантах реализации по завершении полимеризации менее, чем 20 процентов полимерных микрочастиц могут иметь средний диаметр, который является большим, чем 5 микронов или большим, чем 1 микрон, или микрочастицы могут иметь средний диаметр в диапазоне от 0,01 микрон до 10 микрон, или средний диаметр частиц по завершении полимеризации может находиться в диапазоне от 0,05 микрон до 0,5 микрон. Размер частиц можно измерять при помощи анализатора размера частиц, такого как прибор Coulter N4, коммерчески доступный в компании Coulter. Измерение размера частиц проводят в соответствии с подробными инструкциями, прилагаемыми к прибору. В общем случае образец водной дисперсии разбавляют водой до тех пор, пока концентрация образца не попадет в указанные пределы, требуемые для прибора. Время измерения составляет десять (10) минут.
В неограничивающем варианте реализации дисперсии микрочастиц могут включать материалы с относительно низкой вязкостью. Например, дисперсии можно получать непосредственно при совокупном уровне содержания твердого вещества в диапазоне от 20 до 70 процентов. Представляется, что молекулярная масса полимера и вязкость заявленных водных дисперсий не зависят друг от друга. В еще одном варианте реализации средневесовая молекулярная масса может находиться в диапазоне от нескольких тысяч до более чем 500000 граммов на один моль.
Композиция покрытия настоящего изобретения дополнительно может содержать полимерный пленкообразующий материал, который химически отличается от обсуждавшихся ранее полимерных микрочастиц. Неограничивающие примеры подходящих для использования полимерных пленкообразующих материалов могут включать полиэпоксиды, полиуретаны, полиамиды, сложные полиэфиры, полиакрилаты, поливинилхлориды и их смеси и сополимеры.
В одном варианте реализации в композицию покрытия можно включать полиакрилатный пленкообразующий материал, такой как полиакрилатная сополимерная эмульсия ACRONAL DS 3502, полученная из метилакрилата, бутилакрилата, метилметакрилата и метакриловой кислоты. Смотрите документ ACRONAL DS 3502 Product Bulletin (November 1998).
В еще одном варианте реализации полимерные микрочастицы в композиции покрытия могут присутствовать в количестве в диапазоне от 1 до 40 массовых процентов при расчете на количество совокупного твердого вещества смолы в композиции или от 5 до 30 массовых процентов.
Необязательно композиция покрытия может дополнительно содержать наполнитель, улучшающий возможности покрытия демпфировать вибрацию и звук. Могут быть использованы любые подходящие наполнители. Неограничивающие примеры подходящих для использования наполнителей могут включать слюду, сланцевую муку, монтмориллонитовые чешуйки, стеклянные чешуйки, металлические чешуйки, графит, тальк, оксид железа, глинистые минералы, целлюлозные волокна, минеральные волокна, углеродные волокна, стеклянные или полимерные волокна или гранулы, феррит, карбонат кальция, карбонат кальция-магния, сульфат бария, органомодифицированную глину, минеральные волокна, как, например, метасиликат кальция, размолотый натуральный или синтетический каучук, диоксид кремния, гидроксид алюминия, порошкообразный оксид алюминия и их смеси. В одном варианте реализации наполнитель можно выбирать из карбоната кальция-магния, сульфата бария и их смесей.
В альтернативных вариантах реализации материал наполнителя может составлять от 20 до 90 массовых процентов от композиции покрытия при расчете на совокупную массу композиции покрытия или от 50 до 80 массовых процентов.
В еще одном варианте реализации в дисперсную фазу совместно с данными полимерами и сополимерами можно включать пластификатор. Может быть использован любой подходящий пластификатор. Неограничивающие примеры подходящих для использования пластификаторов могут включать адипинаты, бензоаты, глутараты, изофталаты, фосфаты, сложные полиэфиры, себацинаты, сульфонамиды, гликоли, терефталаты и их смеси. Количество пластификатора может находиться в диапазоне от 0,1 вплоть до 50 массовых процентов при расчете на совокупную массу композиции покрытия.
В других вариантах реализации композиция настоящего изобретения может включать широкий ассортимент необязательных ингредиентов и/или добавок, которые могут зависеть от конкретной области применения композиции, таких как красители или пигменты, такие как технический углерод или графит, армирующие добавки, тиксотропные добавки, ускорители, поверхностно-активные вещества, удешевители, стабилизаторы, ингибиторы коррозии, разбавители, пенообразователи и антиоксиданты. Подходящие для использования тиксотропные добавки могут включать коллоидальный диоксид кремния, бентонит, карбонат кальция с нанесенным покрытием из стеариновой кислоты, производные жирной кислоты/спирта и ассоциированные уретановые загустители, такие как RM-8, который коммерчески доступен в компании Rohm and Haas. Тиксотропные добавки могут присутствовать в количестве, доходящем вплоть до 20 массовых процентов. Необязательные дополнительные ингредиенты, такие как технический углерод или графит, пенообразователи, вспениваемые полимерные микросферы или гранулы, такие как полипропиленовые или полиэтиленовые микросферы, поверхностно-активные вещества и ингибиторы коррозии, подобные сульфонату бария, могут присутствовать в количестве, меньшем чем 5 массовых процентов от совокупной массы композиции.
Вязкости этих продуктов для покрытия могут определяться областью применения, исходя из типа использованного оборудования, требуемой толщины пленки и устойчивости к образованию потеков. В альтернативных вариантах реализации вязкость композиций покрытий может быть большей, чем 1000 или находящейся в диапазоне от 1000 до 1000000 сантипуазов («сП») согласно измерению, проведенному по Брукфильду при 2 об/мин с использованием шпинделя #7. В дополнительных вариантах реализации напыляемые композиции могут иметь вязкости, меньшие чем 100000 сП для показания 20 об/мин на вискозиметре Брукфильда при температуре окружающей среды (приблизительно 25°C).
В одном варианте реализации композицию покрытия настоящего изобретения можно получать в результате перемешивания дисперсии полимерных микрочастиц с другими компонентами композиции покрытия в высокоэнергетическом вакуумном смесителе, таком как Dual Disperser Model HHL-2-1000, коммерчески доступном в компании Hockmeyer.
Композицию покрытия можно наносить на поверхность подложки. Может быть использован любой подходящий способ нанесения, который может включать обычные методики, известные в уровне техники. Подходящие для использования способы нанесения могут включать распыление, экструдирование или нанесение вручную при помощи ракли. Может быть использована любая подходящая подложка. Не ограничивающие примеры подходящих для использования подложек могут включать те из них, которые получают из металла, полимеров, таких как термоотверждающиеся материалы и термопластичные материалы, и комбинаций металлических и полимерных подложек. Подходящие для использования металлические подложки, на которые можно наносить покрытие в соответствии с настоящим изобретением, включают черные металлы, такие как железо, сталь и их сплавы, цветные металлы, такие как алюминий, цинк, магний и их сплавы, и их комбинации. В одном варианте реализации подложку можно получать из холоднокатаной стали, электрогальванизированной стали, такой как электрогальванизированная сталь горячей гальванизации или электрогальванизированная железо-цинковая сталь, алюминия или магния. Подвергаемая обработке металлическая подложка перед нанесением покрытия может быть из оголенного, предварительно обработанного или предварительно окрашенного металла (например, по способу электроосаждения).
Подходящие для использования термоотверждающиеся материалы могут включать сложные полиэфиры, эпоксиды, фенольные смолы, полиуретаны, такие как полученные по способу реакционно-литьевого формования (RIM) уретановые термоотверждающиеся материалы и их смеси. Подходящие для использования термопластичные материалы могут включать термопластичные полиолефины, такие как полиэтилен и полипропилен, полиамиды, такие как найлон, термопластичные полиуретаны, термопластичные сложные полиэфиры, акриловые полимеры, винильные полимеры, поликарбонаты, акрилонитрил-бутадиен-стирольные (АБС) сополимеры, каучук EPDM (этилен-пропилен-диеновый), их сополимеры и смеси.
В отличие от рабочих примеров или тех случаев, в которых указано другое, все числа или выражения, относящиеся к количествам ингредиентов, условиям проведения реакций и тому подобному, что используется в описании и формуле изобретения, должны пониматься во всех случаях как модифицированные термином «приблизительно». В данной патентной заявке описываются различные численные диапазоны. Вследствие непрерывности данных диапазонов они включают любое значение в промежутке между минимальным и максимальным значениями. Если только однозначно не будет указано иное, то различные численные диапазоны, приведенные в данной заявке, являются приближениями. Множественное число включает единственное число, и наоборот.
Хотя для целей иллюстрации ранее и были описаны конкретные варианты реализации данного изобретения, специалистам в соответствующей области техники должно быть очевидно, что без отклонения от изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения, могут быть реализованы и многочисленные вариации деталей настоящего изобретения. Настоящее изобретение может быть проиллюстрировано при помощи следующих далее конкретных неограничивающих примеров.
Примеры
Следующие далее примеры предназначены для иллюстрирования изобретения и никоим образом не должны восприниматься в качестве ограничения изобретения. Пример 1 демонстрирует получение макромономера. Примеры 2 и 3 демонстрируют получение двух (2) различных сополимеров в результате проведения в водной среде полимеризации смеси полимеризуемых этиленненасыщенных мономеров в присутствии макромономера из примера 1.
Примеры 4 и 5 демонстрируют получение двух (2) различных композиций покрытий для демпфирования звука и вибрации, включающих водные дисперсии полимерных микрочастиц из примеров 2 и 3.
Пример 1. Получение макромономера (04-122-136A)
В реакторе непрерывного действия объемом 300 мл с непрерывным перемешиванием следующие далее загрузки вводили в зону реакции, заполненную ароматическим углеводородом Solvesso 100 при температуре 250°C и 600-700 фунт/дюйм2 (изб.) (4140-4830 кПа). Давление на выходе составляло 600-650 фунт/дюйм2 (изб.) (4140-4480 кПа), а принимающая емкость была выставлена на 170°C при полном вакууме.
| Компонент | Массовые части (граммы) |
| Загрузка 1 | |
| Изобутилен | 400 |
| Загрузка 2 | |
| Luperox DTA1 | |
| Загрузка 3 | 11,4 |
| Бутилакрилат | 880 |
| Гидроксипропилакрилат | 320 |
| 1 Luperox DTA представляет собой ди-трет-амилпероксид, доступный в компании Arkema. |
Три загрузки запускали одновременно и реакционную смесь приводили в условия стационарного состояния. Продукт непрерывно отбирали в течение 2,5 часов.
Согласно определению по методу гельпроникающей хроматографии (ГПХ) с использованием полистирольного стандарта продукт имел средневесовую молекулярную массу, равную приблизительно 2500, и среднечисленную молекулярную массу, равную приблизительно 1200. Продукт по существу на 100% был нелетучим, при этом измеренное гидроксильное число составляло приблизительно 90, и эквивалентная масса ненасыщенности составляла приблизительно 1230.
Пример 2 (06-DLW-068)
В круглодонную колбу объемом 3 л, снабженную мешалкой, термопарой, впускным отверстием для азота и 2 зонами подачи, добавляли следующие загрузки:
| Компонент | Массовые части (граммы) |
| Деионизованная вода | 635,7 |
| Alipal CO-4362 | 3,23 |
| 2Поверхностно-активное вещество от компании Rhodia. |
Загрузку нагревали до 80°C в атмосфере азота. При 80°C добавляли следующую загрузку и проводили выдерживание в течение 5 минут:
| Компонент | Массовые части (граммы) |
| Метилметакрилат | 14,5 |
| Бутилакрилат | 5,2 |
По завершении 5-минутного выдерживания добавляли следующую загрузку и проводили выдерживание в течение 30 минут:
| Компонент | Массовые части (граммы) |
| Деионизованная вода | 11,36 |
| Персульфат аммония | 5,2 |
По завершении 30-минутного выдерживания на протяжении трехчасового периода проводили подачу предварительной эмульсии следующих далее мономеров и подачу инициатора:
| Компонент | Массовые части (граммы) |
| Предварительная эмульсия | |
| Бутилакрилат | 307,44 |
| Макромономер (пример 1) | 78,7 |
| Метилметакрилат | 261,3 |
| Гидроксиэтилметакрилат | 91,13 |
| Этилгексилакрилат | 7,8 |
| Метакриловая кислота | 9,75 |
| Alipal СО-436 | 10,65 |
| Деионизованная вода | 265,01 |
| Подача инициатора | |
| Деионизованная вода | 245,62 |
| Персульфат аммония | 2,08 |
По завершении подач реакционную смесь выдерживали в течение 1 часа при 80°C. Реакционную смесь охлаждали до температуры окружающей среды и для увеличения значения pH добавляли следующий раствор.
| Компонент | Массовые части (граммы) |
| Диметилэтаноламин | 8,58 |
| Деионизованная вода | 12,74 |
Латекс характеризовался уровнем содержания твердого вещества 36,32%, значением pH 9,05 и вязкостью по Брукфильду 120 сП (шпиндель #2/60 об/мин).
Пример 3. (06-DLW-065)
В круглодонную колбу объемом 3 л, оборудованную подобно тому, что описывалось ранее, добавляли следующие загрузки и в атмосфере азота проводили нагрев до 81°C:
| Компонент | Массовые части (граммы) |
| Деионизованная вода | 554,4 |
| Alipal СО-436 | 0,716 |
При 81°C добавляли нижеследующее и проводили выдерживание в течение 5 минут:
| Компонент | Массовые части (граммы) |
| Метилметакрилат | 13,15 |
| Бутилакрилат | 14,15 |
После этого в течение 10 минут добавляли нижеследующее, а затем реакционную смесь выдерживали в течение 30 минут:
| Компонент | Массовые части (граммы) |
| Деионизованная вода | 8,52 |
| Персульфат аммония | 0,433 |
По завершении периода выдерживания на протяжении 3 часов проводили подачи предварительной эмульсии следующих далее мономеров и инициатора с последующей одночасовой выдержкой при 80°C:
| Компонент | Массовые части (граммы) |
| Предварительная эмульсия | |
| Акрилонитрил | 148,64 |
| Бутилакрилат | 316,95 |
| Макромономер (пример 1) | 59,46 |
| MPEG-550MA3 | 34,9 |
| Метакриловая кислота | 7,46 |
| Alipal СО-436 | 2,84 |
| Деионизованная вода | 170,8 |
| Подача инициатора | |
| Деионизованная вода | 106,5 |
| Alipal СО-436 | 7,1 |
| Персульфат аммония | 1,701 |
| 3Метоксиполиэтиленгликольметакрилат, доступный в компании Laporte Chemicals. |
По истечении одночасового периода выдерживания отдельно добавляли нижеследующее и реакционную смесь выдерживали еще в течение 2 часов:
| Компонент | Массовые части (граммы) |
| Перекись водорода (35%) | 3,4 |
| Деионизованная вода | 4,98 |
| Изоаскорбиновая кислота | 1,19 |
| Деионизованная вода | 12,44 |
После этого реакционную смесь охлаждали до <50°C и для увеличения значения pH добавляли нижеследующее:
| Компонент | Массовые части (граммы) |
| Диметилэтаноламин | 6,54 |
Латекс характеризовался уровнем содержания твердого вещества 40,25%, значением pH 8,11 и вязкостью по Брукфильду 132,5 сП (шпиндель #2/60 об/мин).
Примеры 4 и 5
Ингредиенты каждой из композиций, продемонстрированных в приведенной далее таблице, перемешивали при низкой скорости перемешивания в контейнере объемом в одну пинту (0,473 дм3), используя двигатель с пневматическим приводом. Ингредиенты в контейнер добавляли в порядке, продемонстрированном в таблице 2, и при увеличении скорости перемешивания для сохранения вихревой воронки на протяжении всего добавления. Каждый образец помещали в вакуумную камеру, снабженную мешалкой, и на перемешиваемый образец воздействовали вакуумом, равным, по меньшей мере, 700 мм ртутного столба. Образец удаляли, когда опадала пена (приблизительно 35 минут).
| Таблица 2 | ||
| Композиции, демпфирующие звук и вибрацию | ||
| Компоненты | ПРИМЕР 4 | ПРИМЕР 5 |
| Сополимер | 66,6 (пример 2) | 66,6 (пример 3) |
| РМ2101 | 0,9 | 0,9 |
| Foamaster 1112 | 0,07 | 0,07 |
| Dolocron 45123 | 135 | 135 |
| AQUABLACK 2454 | 0,9 | 0,9 |
| ASE 605 | 1 | 1 |
| Итого | 204,5 | 204,5 |
| 1PM 210: водная дисперсия 33%-ной натриевой соли нафталинсульфоновой кислоты. | ||
| 2Foamaster 111: углеводородный пеногаситель, коммерчески доступный в компании Cognis Canada. | ||
| 3Dolocron 4512: карбонат кальция-магния из доломита, коммерчески доступный в компании Specialty Minerals. | ||
| 4AQUABLACK 245: водная дисперсия технического углерода, доступная в компании Borden Chemical Co.. | ||
| 5ASE 60: реологический модификатор, доступный в компании Rohm and Haas. |
На панелях для испытаний с нанесенным по способу электроосаждения покрытием ED-6060, которое коммерчески доступно в компании PPG Industries, Inc. из Питтсбурга, Пенсильвания, получали мазки образцов длиной 3-4 дюйма (76-102 мм), используя шаблон для нанесения покрытия с шириной 3 дюйма (76 мм) и толщиной 120 милов (3050 мкм). Каждый мазок высушивали на воздухе при температуре окружающей среды (приблизительно 25°C).
Растрескивание ила оценивали для отдельного комплекта панелей. Определением характеристик растрескивания ила являлось визуальное определение на основе количества, ширины и длины трещин. Покрытие на каждой панели подвергали горячей сушке в течение 30 минут при температуре окружающей среды (приблизительно 25°C), а после этого в течение 30 минут при 171°C.
Демпфирование звука для каждого покрытия измеряли при использовании методики, раскрытой в документе Oberst ASTM Test Method Е756-93 («Standard Test Method for Measuring Vibration-Damping Properties of Materials»), Sections 3 and 10. Основной мерой демпфирования звука в данном испытании является коэффициент потерь, соотношение между модулем потерь и модулем накопления для материала. Величины по Оберсту обычно находятся в диапазоне от 0,001 для стали без нанесенного покрытия (толщина 30 милов (760 мкм)) (при ударе по стальной панели можно слышать «звон») до 0,01 («гул») до 0,1 («стук») до 0,5 («глухой звук») для все более эффективных покрытий. В испытании по Оберсту измеряют коэффициент звуковых потерь для композита покрытие-подложка.
Каждый образец для испытаний наносили на пластину по Оберсту, которая представляет собой металлическую пластину, полученную из специального закаленного в масле отшлифованного плоского полосового проката AISI/SAE GRD 0-1 с толщиной 1/32 дюйма (0,8 мм) и шириной 1/2 дюйма (12,7 мм) от компании McMaster-Carr, каталожный номер 89705-K121, и отверждали так, как это описывалось ранее. Масса каждого отвержденного покрытия составляла 9,0±0,12 г. Значения коэффициентов потерь по Оберсту для сопоставления приводили к 9,0 г. Коэффициенты потерь для композитов сопоставляли при 200 Гц при температурах 10, 25 и 40°C. Результаты представлены в приведенной далее таблице 3.
Хотя для целей иллюстрации ранее и были описаны конкретные варианты реализации данного изобретения, специалистам в соответствующей области техники должно быть очевидно, что без отклонения от изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения, могут быть реализованы и многочисленные вариации деталей настоящего изобретения.
| Таблица 3 | ||
| Внешний вид покрытия после высушивания | ||
| ПРИМЕР 4 | ПРИМЕР 5 | |
| Растрескивание ила | Отсутствует | Отсутствует |
| Испытание на демпфирование звука по Оберсту | ||
| Масса покрытия (г) | 8,64 | 9,07 |
| Коэффициент потерь по Оберсту при 200 Гц | ||
| Приведение к массе 9 г | ||
| 10°C | 0,067 | 0,030 |
| 25°C | 0,184 | 0,114 |
| 40°C | 0,224 | 0,250 |
1. Композиция покрытия для демпфирования звука и вибрации, включающая
(a) водную дисперсию полимерных микрочастиц, в которой полимерные микрочастицы содержат сополимер, полученный в результате проведения в водной среде полимеризации одного или нескольких полимеризуемых этиленненасыщенных мономеров в присутствии макромономера, который составлен, по меньшей мере, из 30 мол.% остатков, содержащих следующие чередующиеся структурные звенья:
-[ДМ-АМ]-,
где ДМ представляет собой остаток донорного мономера, AM представляет собой остаток акцепторного мономера, по меньшей мере, 15 мол.% макромономера составляет донорный мономер, обладающий структурой
где R1 представляет собой линейный или разветвленный C1-C4 алкил, R2 выбирают из линейного, циклического или разветвленного C1-C20 алкила, алкенила, С6-С20 арила, алкарила и аралкила, где макромономер, по существу, лишен сегментов малеатного мономера и сегментов фумаратного мономера, и макромономер, по существу, лишен кислот Льюиса и переходных металлов;
(b) наполнитель, составляющий от 20 до 90 мас.% от композиции покрытия, при этом массовое процентное содержание получают при расчете на совокупную массу композиции покрытия;
(c) необязательно пластификатор.
2. Композиция покрытия по п.1, в которой полимеризуемые этиленненасыщенные мономеры образуют полимерный сегмент основной цепи, а макромономер образует полимерный сегмент, который формирует боковую цепь на основной цепи.
3. Композиция покрытия по п.1, в которой макромономер получают в результате проведения полимеризации, инициируемой свободными радикалами.
4. Композиция покрытия по п.1, в которой донорный мономер выбирают из изобутилена, диизобутилена, дипентена, изопренола и их смесей.
5. Композиция покрытия по п.1, в которой акцепторный мономер включает один или несколько мономеров, обладающих структурой
где R4 выбирают из Н, линейного или разветвленного C1-C20 алкила, алкилола, С6-С20 арила, алкарила и аралкила.
6. Композиция покрытия по п.5, в которой акцепторный мономер выбирают из гидроксиэтилакрилата, гидроксипропилакрилата, акриловой кислоты, метилакрилата, этилакрилата, бутилакрилата, изобутилакрилата, изоборнилакрилата и 2-этилгексилакрилата.
7. Композиция покрытия по п.1, в которой макромономер имеет среднечисленную молекулярную массу в диапазоне от 500 до 10000.
8. Композиция покрытия по п.7, в которой макромономер характеризуется полидисперсностью, меньшей, чем 3.
9. Композиция покрытия по п.1, в которой полимеризуемыми этиленненасыщенными мономерами являются винильные мономеры.
10. Композиция покрытия по п.9, в которой винильные мономеры обладают структурой
где R4 представляет собой Н или метил, а R5 выбирают из Н, линейного или разветвленного C1-C20 алкила, алкилола, С6-С20 арила, алкарила и аралкила.
11. Композиция покрытия по п.10, в которой винильный мономер выбирают из гидроксиэтилметакрилата, гидроксипропилметакрилата, метилметакрилата, 2-этилгексилакрилата и метакриловой кислоты.
12. Композиция покрытия по п.1, в которой полимеризацию проводят по механизму полимеризации в водной среде.
13. Композиция покрытия по п.1, которая имеет среднечисленную молекулярную массу, большую, чем 50000.
14. Композиция покрытия по любому из пп.1-13, в которой наполнитель включает карбонат кальция-магния, метасиликат кальция, сульфат бария или керамические гранулы.
