[发明专利]一种含有悬挂链结构的聚氨酯阻尼材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有悬挂链结构的宽温域高阻尼的聚氨酯材料的制备方法。通过酯化或酯交换反应制得一种带有8～18个C支链结构的二元醇扩链剂，采用两步法将扩链剂、多元醇和二异氰酸酯混合浇注成聚氨酯弹性体材料。

背景技术

设计制造在复杂振动条件下能正常工作的机器设备、电子仪器和各种机电设备等，振动控制应该是重点考虑的问题之一，随着现代交通运输、航海、航空、航天等技术的发展，车辆.机械、舰艇，喷气飞机，火箭.卫星等所处的振动、冲击、过载、噪声等力学环境更加复杂和恶劣。就振动环境而乱其频率范围之宽，加速度之大，足以使结构系统及它们的电子设备内部产生破坏应力，该应力轻则将影响工作精度、缩短疲劳寿命，重则还会引起严重故障。因此减小由于各种振源引起的有害振动影响的唯一出路，就是把振动可能引起严重破坏的设备采取有效的振动防护措施，也就是人们通常所称的阻尼减震措施，将振动能转变成热能耗散出去，从而达到减震的目的。

由于高分子材料(橡胶、塑料)的阻尼机理极为特殊，所以其损耗因子很高，适用范围比较广，故高分子材料常被用于阻尼材料的首选材料。聚氨酯作为阻尼材料的优势在于可以通过调节软硬段的比例而获得高性能的阻尼材料。通常的聚氨酯是由软段为聚醚或聚酯型的二元醇与硬段为二异氰酸酯和二元醇类扩链剂形成的一系列软硬不同的聚合物体系，通过实验寻找最佳的软硬段比例，期望获得最好的阻尼和力学性能。通过控制聚氨酯软硬段相间的相容性，使其相间呈现半相容状态，就可以有效地改变阻尼温域。根据以往专利(公开号CN1033815，CN85104739，CN1033635等)的报道，控制高聚物相间相容性的方法主要有两类。一是改变高聚物的大分子结构。通过接枝、嵌段等方法使改变分子链的刚性结构，调节主链与侧链上刚性链与柔性链的不同配比。二是采用高分子共混技术。IPN技术、Latex-IPN技术以及双向互穿Latex-IPN技术等等，通过网络互穿和链缠绕效应有效地控制高分子共混物组分间的相容性，拓宽阻尼温域。

研究表明，一般的传统聚氨酯阻尼材料有效的阻尼温度区域大致为玻璃化温度Tg周围的20～30℃，只能在特定条件下提供阻尼的功能，在工程使用方面十分不便，不能作为通用的阻尼材料使用。而通用型阻尼材料要求至少有60～80℃这样宽广的玻璃化转变区，同时有较高的阻尼值。互穿网络结构可以提供较宽的玻璃化转变温域，但是受其交联网状形态、化学交联点分布等因素的影响，分子内振动摩擦消耗的能量有限，其阻尼值不能达到理想的高度。

发明内容

本发明提供了一种聚氨酯阻尼材料，其目的是解决现在通用阻尼材料不能在较宽的温域范围内的起到良好的阻尼作用的问题。

本发明提供了一种含有悬挂链结构的聚氨酯阻尼材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在室温下，将聚氨酯预聚物、含有8～18C支链的二元醇扩链剂或带有8～18个C结构支链的二元醇扩链剂与交联剂的混合物均匀混合得到的混合物，

其中，加入的扩链剂与交联剂的总的羟基与聚氨酯预聚物的异氰酸酯基官能团OH/NCO的mol比值为0.5～1.1，或者含有8～18C支链的二元醇扩链剂羟基与聚氨酯预聚物的异氰酸酯基官能团OH/NCO的mol比值为0.5～1.1且所述的扩链剂至少包含一种带有支链结构的扩链剂；

聚氨酯预聚物是单独一种异氰酸酯的聚氨酯材料，或者是不同种异氰酸酯混合制备成的混合聚氨酯预聚体；

2)将步骤1)得到的混合物抽真空脱泡处理20-30分钟，注入模具之中在20～110℃的温度条件下抽真空1-2小时，保压固化3～47小时。得到含有悬挂链结构的聚氨酯阻尼材料。

本发明中氢键是由扩链剂支链上的C＝O同聚氨酯分子链上的N-H相互作用产生，支链的加入增加了氢键形成的几率，其作用机理见下图，

其中波浪线代表省略的分子链，虚线代表氢键。

本发明中所使用的聚氨酯基质的聚氨酯主链中含有氨基甲酸酯键，通常由二异氰酸酯同高分子量二醇之间的反应制成。可用于本发明的二异氰酸酯包括TDI，HDI，但并不局限于此，它们通常作为生产聚氨酯的原料。可用于本发明的多元醇包括聚醚型和聚酯型，如聚四氢呋喃醚二醇1000，聚环氧丙烷醚二醇1000，聚酯多元醇2000，但并不局限于此。

所述的预聚物是以聚酯或聚醚多元醇为软段，以二异氰酸酯的一种或多种为硬段反应生成的聚氨酯预聚物，其端基官能团摩尔比NCO/OH＝2.2～2.5。

本发明所使用的带有支链的二元醇扩链剂是由三羟基化合物与具有8～18个C结构的羧酸或酯，采用酯化或酯交换等方法制备而成的，其通式表示如下：