CN103074024A

CN103074024A - 一种聚脲用双组分阻尼底涂材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103074024A
Application number: CN2012105579651A
Authority: CN
Inventors: 李彦涛; 周海军; 陈浩; 李富杰; 张晓蕾; 刘德居; 陈孝起; 杨淑兰
Original assignee: Energy Research Institute of Hebei Academy of Sciences
Current assignee: Energy Research Institute of Hebei Academy of Sciences
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2032-12-20
Also published as: CN103074024B

Abstract

一种聚脲用双组分阻尼底涂材料及其制备方法，所述底涂材料为聚氨酯与聚丙烯酸酯互穿网络聚合物，由A组分与B组分以重量比为1：1、熟化3至5min制备而成，其中A组分由聚氨酯预聚体及丙烯酸酯引发剂、交联剂制备而成；B组分由丙烯酸酯单体、固体填料以及聚氨酯的固化剂制备而成。本发明所述聚脲用双组分阻尼底涂材料粘接强度可达2.5MPa以上，拉伸强度在15MPa以上，扯断伸长率大于700%，直角撕裂强度大于50kN·m^-1，最大阻尼因子tanδ_max最高可达1.0，tanδ≥0.4的阻尼温域-20～80℃，拓展了材料的应用范围。

Description

一种聚脲用双组分阻尼底涂材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种阻尼底涂材料，特别涉及一种聚脲用双组分阻尼底涂材料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯底涂材料具有优异的粘接强度、耐磨性、耐溶剂性，被广泛应用于汽车、建筑等行业。聚丙烯酸酯树脂制备的底涂材料具有良好的耐候性、耐污染性、耐酸、耐碱以及良好的低温性能。

聚脲在应用中存在的困难如下：凝胶速度极快，无充分时间对基材进行湿润，粘附力不好，固化时间短，放热量大，涂层收缩较大，跟基材的粘接界面存在较大的蠕动变形，粘附能力下降，聚脲在冷热交替、干湿等环境因素作用下，容易造成涂层与基体间产生较大位移，涂层粘附能力下降。

由于聚脲在应用中存在的问题，市场上开始采用常用的环氧、常用的聚氨酯材料作为底涂材料，但是仍然有聚脲层的脱落问题存在。

随着现代工业的不断发展，各种高速交通工具以及大型机械应运而生，给人们的生活带了极大的便利。现如今，高速铁路发展迅速，随着列车速度的不断提升，列车的振动和噪音也不断加大，不但影响了人们的乘车环境，并且振动使高速列车的安全系数降低。如何降低高速车辆产生的振动和噪音成为一个迫切需要解决的问题。

中国专利2009年8月19日公开的CN10508762A、名称为‘一种聚酯型聚氨酯阻尼材料及制备方法’和中国专利2011年5月25日公开的CN102070765A、名称为‘一种聚酯型聚氨酯阻尼材料及其制备方法’中公开了聚己二酸新戊二醇酯、聚丁二酸新戊二醇酯、聚己二酸羟基特戊酸新戊二醇单酯酯和聚丁二酸羟基特戊酸新戊二醇单酯酯为软段合成的聚酯型聚氨酯阻尼材料，其特点是聚酯型聚氨酯阻尼材料的分子主链具有同碳二甲基结构。以上两个技术方案的不足之处在于合成的聚氨酯的tan δ≥0.4的阻尼温域虽然比较宽，但是tan δ≥0.4的阻尼温域都在0℃以上，而低温的阻尼性能较差，限制了材料的应用范围。

因此，应该开发新型的阻尼材料，以满足目前工程之需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术之缺陷、提供一种聚脲用双组分阻尼底涂材料，该底涂材料具有较高的粘接强度、剥离强度和拉伸强度，尤其是具有优异的阻尼减震性能，此外，本发明还要提供该底涂材料的制备方法。

本发明所述技术问题是由技术方案实现的。

一种聚脲用双组分阻尼底涂材料，所述材料为聚氨酯与聚丙烯酸酯互穿网络聚合物。

上述聚脲用双组分阻尼底涂材料，它由A组分与B组分以重量比为1：1、熟化3～5 min制备而成，其中所述A组分由聚氨酯预聚体（90～95重量份）及溶剂（5～7重量份）、丙烯酸酯引发剂（0.1～0.2重量份）、交联剂（1～2重量份）制备而成；所述B组分由丙烯酸酯单体（50～60重量份）、固体填料（35～40重量份）以及聚氨酯的固化剂（5～10重量份）制备而成。

它由A组分与B组分以重量比为1：1、熟化3至5分钟制备而成，其中所述A组分由以下重量份的组分制备而成：聚氨酯预聚体90～95、溶剂5～7、丙烯酸酯引发剂0.1～0.2及交联剂1～2；所述B组分由以下重量份的组分制备而成：丙烯酸酯单体50～60、固体填料35～40以及聚氨酯的固化剂5～10。

上述聚脲用双组分阻尼底涂材料，所述A组分制备原材料和制备方法为：

（1）主要原材料：

A1、聚己二酸新戊二醇酯、聚丁二酸新戊二醇酯、聚己二酸羟基特戊酸新戊二醇单酯酯、聚丁二酸羟基特戊酸新戊二醇单酯酯，羟值：56～112 mgKOH/g，任取其一；

A2、溶剂：二甲苯、甲苯、环己酮，任取其一或任意比例混拼；

A3、异氰酸酯：甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯，任取其一；

A4、丙烯酸酯交联剂：三丙二醇类二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，任取其一；

A5、丙烯酸酯引发剂：过氧化苯甲酰、过氧化十二酰、N,N-二甲基苯胺、N,N-二甲基甲苯胺，任取其一；

A6、4A分子筛；

（2）制备方法

将80～85重量份A1加入到装有搅拌器和温度计的四口瓶中，于110～130℃-0.095MPa～-0.098MPa真空下脱水2h，然后降温到50℃，加入15～20重量份A3，缓慢升温至80±2℃反应2h，在85～90℃、-0.095MPa～-0.098MPa真空下脱气，制得聚氨酯预聚体，密封备用；

将85～95重量份聚氨酯预聚体加入到装有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，然后加入5～10重量份A2；0.1～1重量份过氧化苯甲酰或过氧化十二酰；0.1～1重量份N,N-二甲基甲苯胺或N,N-二甲基苯胺；2～5重量份丙烯酸酯交联剂A4；50℃搅拌0.5h，出料得A组分，密封待用。

上述聚脲用双组分阻尼底涂材料，所述B组分制备原材料与制备方法为：

（1）主要原材料：

B1、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯，任取其一；

B2、溶剂：二甲苯、甲苯，任取其一或任意比例混拼；

B3、3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯甲烷(MOCA)、4,4’-亚甲基双（2-乙基）苯胺（M-OEA）、L-3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯甲烷(L-MOCA)，任取其一；

B4、填料：石墨、绢云母、玻璃微珠、碳酸钙，任取其一；

B5、偶联剂：γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）、N-β-（氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（DL-602），任取其一；

B6、聚氨酯催化剂：二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡，任取其一；

（2）制备方法：

将1～5重量份B5与14～20重量份B2混合后加入到75～85重量份B4中，用玻璃棒搅拌均匀，倒入固体搅拌机中，充分混合5～10 min，得处理好的填料，密封待用；

将40～50重量份B1加入到装有搅拌器和温度计的三口瓶中，加热到80℃，加入10～20重量份B3、30～50重量份处理好的填料和0.1～1重量份B6，搅拌0.5h，出料得B组分，密封待用。

本发明制备的聚脲用双组分阻尼底涂材料，施工在水泥块表面，粘接强度可达2.5 MPa以上，拉伸强度在15 MPa以上，扯断伸长率大于700%，直角撕裂强度大于50 kN·m^-1，最大阻尼因子tan δ _max最高可达1.0，tan δ≥0.4的阻尼温域-20～80℃，从而拓展了材料的应用范围。与其它底涂材料相比，本发明聚脲用双组分阻尼底涂材料具有以下诸多优点：（1）聚丙烯酸酯与聚氨酯形成了互穿网络聚合物，聚丙烯酸酯形成低温网络，聚氨酯形成高温网络，有效的拓宽了材料的有效阻尼温域；（2）一般的底涂材料只是具有一定的粘接性能，而本发明聚脲用双组分阻尼底涂材料，不但具有优异的粘接性能，并且具有良好的阻尼性能，当结构振动时，可以消耗更多的振动能量，降低界面受力，降低聚脲层脱落的可能。这一材料可以广泛应用在航空、航天、船舶、高速列车等领域，作为减震、降噪的主要手段。

本发明提供的一种聚脲用双组分阻尼底涂材料，也是一种约束阻尼材料。约束阻尼材料把聚脲和水泥、金属等材料粘接在一起，形成了一个阻尼结构。当约束阻尼结构发生振动时，中间的粘弹性阻尼材料发生剪切变形，从而将振动能转变为热能耗散掉，起到减振降噪作用。

附图说明

图1 实例1聚脲用双组分阻尼底涂材料的动态力学谱；

图2 实例2聚脲用双组分阻尼底涂材料的动态力学谱；

图3 实例3聚脲用双组分阻尼底涂材料的动态力学谱；

图4 实例4聚脲用双组分阻尼底涂材料的动态力学谱。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

a．制备聚氨酯预聚体：

将100g聚己二酸新戊二醇酯加入到装有搅拌器和温度计的四口瓶中，于110～130℃真空（-0.095MPa～-0.098MPa）脱水2h，然后降温到50℃，加入18g的异氰酸酯，缓慢升温至80±2℃反应2h，在85～90℃真空（-0.095MPa～-0.098MPa）脱气，制得预聚体密封备用；

b．制备A组分：

将100g预聚体加入到装有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，然后加入8g脱水的溶剂、0.3g过氧化苯甲酰或过氧化十二酰、0.3gN,N-二甲基甲苯胺或N,N-二甲基苯胺、2g丙烯酸酯交联剂A4，50℃搅拌0.5h，出料密封待用；

a．制备B组分：

将100g丙烯酸酯加入到装有搅拌器和温度计的三口瓶中，加热到80℃，加入18 g 3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯甲烷(MOCA)、80g预处理好的石墨，搅拌0.5h，密封待用；

b．制备聚脲用双组分阻尼底涂材料：

将A组分与B组分1：1混合，3～5 min熟化后即可使用。

实施例2：

与实施例1相同的方法合成A组分。

制备B组分：

将100g丙烯酸酯加入到装有搅拌器和温度计的三口瓶中，加热到80℃，加入18 g 3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯甲烷(MOCA)、80g预处理好的绢云母，搅拌0.5h，密封待用；

制备聚脲用双组分阻尼底涂材料：

将A组分与B组分1：1混合，3～5 min熟化后即可使用。

实施例3：

与实施例1相同的方法合成A组分。

制备B组分：

将100g丙烯酸酯加入到装有搅拌器和温度计的三口瓶中，加热到80℃，加入18 g 3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯甲烷(MOCA)、80g预处理好的碳酸钙，搅拌0.5h，密封待用；

制备聚脲用双组分阻尼底涂材料：

将A组分与B组分1：1混合，3～5 min熟化后即可使用。

实施例4：

与实施例1相同的方法合成A组分。

制备B组分：

将100g丙烯酸酯加入到装有搅拌器和温度计的三口瓶中，加热到80℃，加入18 g 3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯甲烷(MOCA)、80g预处理好的玻璃微珠，搅拌0.5h，密封待用；

制备聚脲用双组分阻尼底涂材料：

将A组分与B组分1：1混合，3～5 min熟化后即可使用。

实施例5：

实施例1至4所制备的聚脲用双组分阻尼底涂材料性能测试：

c．粘接强度测试

测试方法按照GB/T 16777-2008中7.1进行测试，结果请见表1.

d．力学强度测试

拉伸强度和扯断伸长率按GB/T 528-2009测定；撕裂强度（直角）按GB/T 529-2008测定，结果请见表1.

e．动态力学性能测试

采用拉伸法在DMA Q800上测定试样的动态力学图谱，其中测试频率为1 Hz，升温速率为1 ℃/min ，结果请见图1至图4。

表1 聚脲用双组分阻尼底涂材料的力学性能

实施例	粘结强度/MPa	拉伸强度 /MPa	撕裂强度/kN·m^-1	扯断伸长率/%
					1	2.89	21.55	56.58	890
2	2.81	19.89	53.33	863
					3	2.75	19.35	51.26	916
4	2.63	18.65	50.51	873

Claims

1.一种聚脲用双组分阻尼底涂材料，其特征在于，所述阻尼底涂材料为聚氨酯与聚丙烯酸酯互穿网络聚合物。

2.根据权利要求1所述的聚脲用双组分阻尼底涂材料，其特征在于，它由A组分与B组分以重量比为1：1、熟化3至5分钟制备而成，其中所述A组分由以下重量份的组分制备而成：聚氨酯预聚体90～95及溶剂5～7、丙烯酸酯引发剂0.1～0.2、交联剂1～2；所述B组分由以下重量份的组分制备而成：丙烯酸酯单体50～60、固体填料35～40以及聚氨酯的固化剂5～10。

3.根据权利要求2所述的聚脲用双组分阻尼底涂材料，其特征在于，所述A组分制备原材料和制备方法为：

a、主要原材料：

A2、脱水的溶剂：二甲苯、甲苯、环己酮，任取其一或任意比例混拼；

A6、4A分子筛；

b、制备方法：

4.根据权利要求3所述的聚脲用双组分阻尼底涂材料，其特征在于，所述B组分制备原材料与制备方法为：

①、主要原材料：

B2、溶剂：二甲苯、甲苯，任取其一或任意比例混拼；

B4、填料：石墨、绢云母、玻璃微珠、碳酸钙，任取其一；

B6、聚氨酯催化剂：二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡任取其一；

②、制备方法：

将1～5重量份B5与14～20重量份B2混合后加入到75～85重量份B4中，用玻璃棒搅拌均匀，倒入固体搅拌机中，充分混合5～10 min，得处理好的填料，密封待用；将40～50重量份B1加入到装有搅拌器和温度计的三口瓶中，加热到80℃，加入10～20重量份B3、30～50重量份处理好的填料和0.1～1重量份B6，搅拌0.5h，出料得B组分，密封待用。