CN108192073B - 一种可宽温域使用的缓冲材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种可宽温域使用的缓冲材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于功能材料领域，公开了一种可宽温域使用的缓冲材料及其制备方法和应用。该缓冲材料由以下按重量份数计的原料制备而成：Voranol CP 3322聚醚三元醇70‑100份、水3.0‑4.5份、硅油DC‑190 1.0‑1.4份、质量份数33％的三乙烯二胺溶液0.06‑0.08份、辛酸亚锡0.12份和POSS基聚醚的TDI预聚物42.7‑53.6份。将原料混合，然后在60℃下发泡，制得可宽温域使用的缓冲材料。本发明缓冲材料可以具有较宽范围的使用温度，而且低温时性能优于普通缓冲材料。

Description

一种可宽温域使用的缓冲材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于功能材料领域，特别涉及一种可宽温域使用的缓冲材料及其制备方法和应用。
背景技术
近年来随着我国经济快速增长对高品质材料的需求，缓冲材料在家具、汽车配件、鞋材、运动器材、医疗器械等领域得到了广泛的应用。
缓冲材料在其各个应用领域内的优异性能表现，均源于其材料特殊的黏弹特性，即材料在受到压力冲击时，既发生了满足胡克定律的弹性形变，也同时发生不可恢复的塑性变形，也就是说，缓冲材料的变形是这两种变形的有机组合。塑性变形会消耗掉大部分的冲击能，而弹性变形部分所蓄积的部分能量，能在外力撤除后让缓冲材料慢慢恢复到受压前的形状。本质上就是材料在压力的作用下，分子结构会发生“流动”移位，变形来贴合施压面轮廓，将支撑点扩散至整个接触面，使压力得以在整个接触面上分散。这个特点也被称为缓冲材料的“压力均匀分散特性”。根据其作用原理，缓冲材料性能的原理很大程度上取决于材料内部的交联网络结构、泡孔大小以及均一性等方面。
然而，普通缓冲材料由于其较强的温度敏感性，在较低温度下较为僵硬，使用温度范围较窄，严重影响慢回弹泡沫的使用。
发明内容
为了克服现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种可宽温域使用的缓冲材料。
本发明的另一目的在于提供一种上述可宽温域使用的缓冲材料的制备方法；该方法通过分子设计的方法，开发系列POSS基聚醚的TDI预聚物，利用分子中较长的柔性链节以及POSS的微纳米结构可提高缓冲材料在低温下的使用性能。
本发明的再一目的在于提供一种上述可宽温域使用的缓冲材料的应用。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种可宽温域使用的缓冲材料，该缓冲材料由以下按重量份数计的原料制备而成：
Figure BDA0001521137290000021
所述Voranol CP 3322聚醚三元醇的羟值为47.5，分子量为3400。
所述POSS基聚醚的TDI预聚物(POSS-PECH-TDI)的合成方法包括如下步骤：
在氮气保护下，先将POSS-PECH(POSS基聚醚)加入一个配有机械搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶；采用电加热带将TDI(甲苯-2,4-二异氰酸酯)在滴定管内加热融化，并维持在60℃备用；当四口烧瓶内的POSS-PECH加热到60℃时，将TDI滴加入四口烧瓶；滴定结束后，继续保温反应，得到固含量为50wt％的POSS基聚醚的TDI预聚物；
所述POSS基聚醚的TDI预聚物合成中采用的NCO/OH初始比值分别为2.4、3.0或3.6，在反应过程中采用过量的TDI，过量的TDI在计算POSS基聚醚的TDI预聚物固含量时视为溶剂。
所述继续保温反应的时间为2-4h。
上述的可宽温域使用的缓冲材料的制备方法，包括如下步骤：将Voranol CP 3322聚醚三元醇、水、硅油DC-190、质量份数33％的三乙烯二胺溶液、辛酸亚锡和POSS基聚醚的TDI预聚物混合；将所得混合物在60℃下发泡，制得可宽温域使用的缓冲材料。
上述的可宽温域使用的缓冲材料在可宽温域使用的缓冲材料领域中的应用。
上述POSS基聚醚的TDI预聚物的合成的反应式如以下式(1)所示：
Figure BDA0001521137290000031
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明合成了系列POSS基聚醚的TDI预聚物(POSS-PECH-TDI预聚物)；利用含有该预聚物制备得到的缓冲材料可以具有较宽范围的使用温度，而且低温时性能优于普通缓冲材料。
(2)现有通用的缓冲材料其低温使用范围不会超过零度；本发明利用制备得到的系列POSS-PECH-TDI预聚物可以宽温域使用的缓冲材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
聚氨酯预聚物合成中采用的NCO/OH初始比值分别为2.4，TDI在反应过程中大大过量，过量的TDI在计算POSS基聚醚的TDI预聚物固含量时视为溶剂。在氮气保护下，先将POSS-PECH(POSS基聚醚)加入一个配有机械搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶；采用电加热带将TDI(甲苯-2,4-二异氰酸酯)在滴定管内加热融化，并维持在60℃备用；当四口烧瓶内的POSS-PECH加热到60℃时，将TDI滴加入四口烧瓶；滴定结束后，继续保温反应2h，得到固含量为50wt％的POSS-PECH-3TDI预聚物。
实施例2：
聚氨酯预聚物合成中采用的NCO/OH初始比值分别为3.0，TDI在反应过程中大大过量，过量的TDI在计算POSS基聚醚的TDI预聚物固含量时视为溶剂。在氮气保护下，先将POSS-PECH(POSS基聚醚)加入一个配有机械搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶；采用电加热带将TDI(甲苯-2,4-二异氰酸酯)在滴定管内加热融化，并维持在60℃备用；当四口烧瓶内的POSS-PECH加热到60℃时，将TDI滴加入四口烧瓶；滴定结束后，继续保温反应3h，得到固含量为50wt％的2POSS-PECH-5TDI预聚物。
实施例3：
聚氨酯预聚物合成中采用的NCO/OH初始比值分别为3.6，TDI在反应过程中大大过量，过量的TDI在计算POSS基聚醚的TDI预聚物固含量时视为溶剂。在氮气保护下，先将POSS-PECH(POSS基聚醚)加入一个配有机械搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶；采用电加热带将TDI(甲苯-2,4-二异氰酸酯)在滴定管内加热融化，并维持在60℃备用；当四口烧瓶内的POSS-PECH加热到60℃时，将TDI滴加入四口烧瓶；滴定结束后，继续保温反应4h，得到固含量为50wt％的3POSS-PECH-7TDI预聚物。
以下实施例4-6中使用的Voranol CP 3322聚醚三元醇的羟值为47.5，分子量为3400。
实施例4：
采用实施例1所得POSS-PECH-3TDI预聚物，与其他原料按以下比例混合，搅拌均匀，60℃下发泡制备获得可宽温域使用的缓冲材料，并对所得缓冲材料进行性能测试，参见表1。
Figure BDA0001521137290000051
实施例5：
采用实施例2所得2POSS-PECH-5TDI预聚物，与其他原料按以下比例混合，搅拌均匀，60℃下发泡制备获得可宽温域使用的缓冲材料，并对所得缓冲材料进行性能测试，参见表1。
Figure BDA0001521137290000052
实施例6：
采用实施例3所得3POSS-PECH-7TDI预聚物，与其他原料按以下比例混合，搅拌均匀，60℃下发泡制备获得可宽温域使用的缓冲材料，并对所得缓冲材料进行性能测试，参见表1。
Figure BDA0001521137290000061
表1本发明缓冲材料的性能测试
Figure BDA0001521137290000062
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可宽温域使用的缓冲材料，其特征在于：该缓冲材料由以下按重量份数计的原料制备而成：
Figure FDA0002820923450000011
所述POSS基聚醚的TDI预聚物的合成方法包括如下步骤：
在氮气保护下，先将POSS-PECH加入一个配有机械搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶；采用电加热带将TDI在滴定管内加热融化，并维持在60℃备用；当四口烧瓶内的POSS-PECH加热到60℃时，将TDI滴加入四口烧瓶；滴定结束后，继续保温反应，得到固含量为50wt％的POSS基聚醚的TDI预聚物；
所述POSS基聚醚的TDI预聚物合成中采用的NCO/OH初始比值分别为2.4、3.0或3.6，在反应过程中采用过量的TDI，过量的TDI在计算POSS基聚醚的TDI预聚物固含量时视为溶剂；
所述POSS基聚醚的TDI预聚物的合成的反应式如以下式(1)所示：
Figure FDA0002820923450000021
2.根据权利要求1所述的一种可宽温域使用的缓冲材料，其特征在于：所述Voranol CP3322聚醚三元醇的羟值为47.5，分子量为3400。
3.根据权利要求1所述的一种可宽温域使用的缓冲材料，其特征在于：所述继续保温反应的时间为2-4h。
4.根据权利要求1-3任一项所述的可宽温域使用的缓冲材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将Voranol CP 3322聚醚三元醇、水、硅油DC-190、质量分数33％的三乙烯二胺溶液、辛酸亚锡和POSS基聚醚的TDI预聚物混合；将所得混合物在60℃下发泡，制得可宽温域使用的缓冲材料。
5.权利要求1-3任一项所述的可宽温域使用的缓冲材料在可宽温域使用的缓冲材料领域中的应用。
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