CN103588944B - 阻尼可调的聚氨酯材料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻尼可调的聚氨酯材料及其制备方法与应用，属于高分子材料技术领域。解决了现有技术中磁流变弹性体固有频率高、导致共振频率向高频移动，高频减振效果差的技术问题。本发明的阻尼可调的聚氨酯材料，包括100重量份的异氰酸酯指数为2%-8%的聚氨酯预聚体，2-10重量份的扩链剂，5-80重量份的磁性粒子和0.1-2重量份的偶联剂。本发明的阻尼可调的聚氨酯材料在0-0.3T的磁场影响下，阻尼由0.12增加到0.32，应用其制备的减振器在保证高频减振的效果的同时，可有效降低共振区的振动传递率，在汽车发动机减振等需要宽频减振的场合具有广阔的应用前景。

Description

阻尼可调的聚氨酯材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种阻尼可调的聚氨酯材料及其制备方法与应用，属于高分子材料技术领域。

背景技术

阻尼是减振降噪材料的一个重要指标，对于减振材料来说它关乎着减振效率的大小，一般来说，当阻尼增加时，材料在共振频率附近的振动传递率减小，但在远离共振传递频率的减振区，振动传递率呈现增加趋势，也就是说低频减振效果好必然带来高频减振效果差，反之亦然。如果材料的阻尼能够根据实际振动工况频率智能可调，如材料在共振区附近(低频)具有较高的阻尼以衰减共振，在较高频时具有较低的阻尼以降低振动传递率，从而实现宽频减振，就能解决这一不可调和的矛盾。

磁流变液具有优异的阻尼可调性，但由于其是液体环境，所以存在易沉降、稳定性差、颗粒易磨损等缺点。现有技术中，还没有能够很好的进行阻尼可调的磁流变弹性体，如中国专利(200910312198.6)公开了一种热塑性磁流变弹性体的制备方法，其制备的弹性体的模量增加到80%-250%，但是模量的提高必然导致材料的固有频率升高，从而使共振频率向高频移动，恶化高频减振效果。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中磁流变弹性体固有频率高、导致共振频率向高频移动，高频减振效果差的技术问题，提供一种阻尼可调的聚氨酯材料及其制备方法与应用。

本发明的阻尼可调的聚氨酯材料包括100重量份的异氰酸酯指数为2%-8%的聚氨酯预聚体，2-10重量份的扩链剂，5-80重量份的磁性粒子和0.1-2重量份的偶联剂。

优选的，所述扩链剂为1,4-丁二醇，1,3-丁二醇，1,3-丙二醇，新戊二醇，3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷，三羟甲基丙烷中的一种或多种。

优选的，所述磁性粒子为羰基铁粉或羰基镍粉。

优选的，所述偶联剂为硅烷类偶联剂或酯类偶联剂。

优选的，所述硅烷类偶联剂为Si69或Si75。

优选的，所述酯类偶联剂为钛酸四丁酯。

上述阻尼可调的聚氨酯材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按重量份称取聚氨酯预聚体、扩链剂、磁性粒子和偶联剂；

(2)将聚氨酯预聚体、扩链剂、磁性粒子和偶联剂搅拌均匀得到预混料；

(3)将预混料倒入模具中在80-150℃下模压30min以上成型，得到阻尼可调聚氨酯材料。

本发明还提供上述阻尼可调的聚氨酯材料在制备减振器中的应用。

本发明的有益效果：

本发明的聚氨酯材料在刚度基本不变的前提下，阻尼能够随外磁场发生明显变化，在0-0.3T的磁场影响下，其阻尼由0.12增加为0.32，适用于宽频减振的需求。利用本发明的材料制备的减振器在保证高频减振的效果的同时，可有效降低共振区的振动传递率，在如汽车发动机减振等需要宽频减振的场合具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例1的聚氨酯材料有无磁场的情况下，材料的振动传递率与阻尼的比值随工作频率变化的关系曲线。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合具体实施方式对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

阻尼可调的聚氨酯材料包括100重量份的异氰酸酯指数为2%-8%的聚氨酯预聚体，2-10重量份的扩链剂，5-80重量份的磁性粒子和0.1-2重量份的偶联剂。

本发明中，异氰酸酯指数为2%-8%的聚氨酯预聚体可直接通过商购获得，也可通过实验室自己制备获得。

本发明中，所述扩链剂为1,4-丁二醇，1,3-丁二醇，1,3-丙二醇，新戊二醇，3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷，三羟甲基丙烷中的一种或多种，磁性粒子为羰基铁粉或羰基镍粉，偶联剂为硅烷类偶联剂或酯类偶联剂，其中，硅烷类偶联剂为Si69或Si75(商品代号)，酯类偶联剂为钛酸四丁酯。

阻尼可调的聚氨酯材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按重量份称取聚氨酯预聚体、扩链剂、磁性粒子和偶联剂；

(2)将聚氨酯预聚体、扩链剂、磁性粒子和偶联剂搅拌均匀得到预混料；

(3)将预混料倒入模具中在80-150℃下模压30min成型，得到阻尼可调聚氨酯材料。

本发明制备的阻尼可调的聚氨酯材料可应用于制备减振器，如中国专利200510038642.1公开的一种刚度阻尼均可控的减振器。

以下结合实施例及附图对本发明做进一步说明。

实施例1

结合图1说明实施例1

阻尼可调的聚氨酯材料的制备：

称取异氰酸酯指数为2%的聚氨酯预聚体100g，扩链剂1,4-丁二醇2g，羰基铁粉15g和0.3gSi69，混合均匀后，倒入模具中，在100℃条件下模压30min，即得阻尼可调聚氨酯材料。

图1为本发明实施例1的聚氨酯材料有无磁场的情况下，材料的振动传递率与阻尼的比值随工作频率变化的关系曲线。从图中可以看出，本发明的聚氨酯材料的阻尼能够随外磁场发生明显变化，在0-0.3T的磁场影响下，其阻尼由0.12增加为0.32，增加了近三倍。

实施例2

阻尼可调的聚氨酯材料的制备：

称取异氰酸酯指数为5.3%的聚氨酯预聚体100g，扩链剂1,3-丁二醇5g，3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷5g，羰基镍5g和0.1gSi75，混合均匀后，倒入模具中，在100℃条件下模压30min，即得阻尼可调聚氨酯材料。

实施例3

阻尼可调的聚氨酯材料的制备：

称取异氰酸酯指数为2%的预聚体100g，1,3-丙二醇8g，新戊二醇2g，羰基铁粉50g和钛酸四丁酯2g，混合均匀后，倒入模具中，在150℃条件下模压40min，即得阻尼可调的聚氨酯材料。

实施例4

阻尼可调的聚氨酯材料的制备：

称取异氰酸酯指数为8%的聚氨酯预聚体100g，三羟甲基丙烷10g，羰基铁粉80g和钛酸四丁酯1g，混合均匀，倒入模具中，在80℃条件下模压60min，即得阻尼可调的聚氨酯材料。

实施例1-4制备的阻尼可调聚氨酯材料的刚度和阻尼随磁场变化结果如下：使用动态力学试验机(外加激励磁场)测试实施例1-4所制备阻尼可调聚氨酯材料的阻尼和刚度随外加磁场变化，结果如表1所示，由表1结果可以看出，在刚度基本不变的前提下，阻尼可调的聚氨酯材料的阻尼在磁场激励下最大可变化3倍。

表1材料阻尼和刚度随磁场变化

显然，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于所述技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.阻尼可调的聚氨酯材料，其特征在于，包括100重量份的异氰酸酯指数为2％-8％的聚氨酯预聚体，2-10重量份的扩链剂，5-80重量份的磁性粒子和0.1-2重量份的偶联剂；

所述阻尼可调的聚氨酯材料由以下方法制备：

(1)按重量份称取聚氨酯预聚体、扩链剂、磁性粒子和偶联剂；

(2)将聚氨酯预聚体、扩链剂、磁性粒子和偶联剂搅拌均匀得到预混料；

(3)将预混料倒入模具中在80-150℃下模压30min以上成型，得到阻尼可调聚氨酯材料。

2.根据权利要求1所述的阻尼可调的聚氨酯材料，其特征在于，所述扩链剂为1,4-丁二醇，1,3-丁二醇，1,3-丙二醇，新戊二醇，3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷，三羟甲基丙烷中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的阻尼可调的聚氨酯材料，其特征在于，所述磁性粒子为羰基铁粉或羰基镍粉。

4.根据权利要求1所述的阻尼可调的聚氨酯材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷类偶联剂或酯类偶联剂。

5.根据权利要求4所述的阻尼可调的聚氨酯材料，其特征在于，所述硅烷类偶联剂为Si69或Si75。

6.根据权利要求4所述的阻尼可调的聚氨酯材料，其特征在于，所述酯类偶联剂为钛酸四丁酯。

7.权利要求1-6任何一项所述的阻尼可调的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：

(1)按重量份称取聚氨酯预聚体、扩链剂、磁性粒子和偶联剂；

(2)将聚氨酯预聚体、扩链剂、磁性粒子和偶联剂搅拌均匀得到预混料；

(3)将预混料倒入模具中在80-150℃下模压30min以上成型，得到阻尼可调聚氨酯材料。

8.权利要求1-6任何一项所述的阻尼可调的聚氨酯材料在制备减振器中的应用。