CN109705720B

CN109705720B - 一种聚氨酯阻尼地坪材料及其制备方法

Info

Publication number: CN109705720B
Application number: CN201811646380.0A
Authority: CN
Inventors: 陶刚; 刘培礼; 张茂伟; 邸春阳; 霍行; 国晓军; 冯岩华; 杨方竹
Original assignee: Qingdao Advanced Marine Material Technology Co ltd
Current assignee: Qingdao Advanced Marine Material Technology Co ltd
Priority date: 2018-12-30
Filing date: 2018-12-30
Publication date: 2021-07-30
Anticipated expiration: 2038-12-30
Also published as: CN109705720A

Abstract

本发明公开了一种聚氨酯阻尼地坪材料及其制备方法。该材料包括阻尼层与约束层两层结构。其中阻尼层材料为双组份无溶剂聚氨酯材料，包括A组分和B组分，A组分为聚氨酯预聚物，异氰酸根含量为3%~6%，B组分为固化剂，主要成分为扩链剂、液体阻燃剂、功能性填料、催化剂、消泡剂等。约束层材料为聚天门冬氨酸酯型聚氨酯材料，包括A组分和B组分，A组分为HDI的三聚体，异氰酸根含量为15%~20%，B组分为固化剂，主要成分为聚天门冬氨酸酯扩链剂、液体阻燃剂、固体阻燃剂、分子筛、消泡剂等。该材料可广泛应用于家装、楼板以及车间等地面的减振降噪。该材料具有良好的阻尼性能、阻燃性能、耐磨性能以及施工工艺性能等。

Description

一种聚氨酯阻尼地坪材料及其制备方法

技术领域

本发明具体涉及一种聚氨酯阻尼地坪材料及其制备方法，属于建筑材料领域。

背景技术

地坪是指使用特定材料和工艺对原有的地面进行施工处理并呈现出一定装饰性和功能性的地面。聚氨酯地坪是指用聚氨酯地坪涂料结合一种新型无溶剂、无污染的地面装饰施工技术，制成能满足某些特定使用要求(高档会议或娱乐中心注重舒适要求；工矿企业注重防腐和耐磨要求等)的一类地坪，故特别适用于各种工矿企业车间、停车场、运动场等有防滑、防腐、耐磨要求的地坪涂装。聚氨酯地坪主要是替代环氧地坪的一代新型地坪，且更具耐磨性、柔韧性、施工便捷，地坪施工2小时后即可达到使用要求，完全改变了企业地坪翻新所顾虑的时间问题。

随着人类社会的发展，人们对地坪材料提出了越来越多的要求。例如：在民用住宅中，道路上汽车噪声，楼上走路、说话声，隔壁说话声、电视声等均会通过墙体、地面传送到房间内，影响人们的工作与休息；在KTV歌厅等娱乐场所，大功率的低音炮等声音穿透力非常强大，导致娱乐场所附近的居民无法安静生活，娱乐场所无法正常营业，给商家带来严重的损失；在水泵房、空调机房、工厂车间、空压机房等工业场所，较大的振动及噪声通过地面传送至人体，造成人类听觉特性的降低，并能够引发头疼、冠心病等多种疾病。这些振动与噪声有很大一部分是通过地面、墙面等传送至人体的。目前，解决这类振动及噪声的主要方法有在地面铺设隔音毡、对墙体做隔音处理等。其中，对墙体做隔音处理其主要解决的是噪声通过墙面的传播问题；铺设隔音毡虽然能在一定程度上减少地面对噪声的船舶，但由于其后续还需进行地板或地坪材料的施工，工序较为复杂。阻尼涂料是一种主动降噪材料，其原理是将振动机械能转化为热能耗散掉，使振动产生的噪声大大减少。从振动源上有效的抑制振动和减少噪声。开发一种可有效的抑制地面、墙面等部位的振动与噪声的阻尼涂料，具有极大的实际意义和经济价值。

通过检索专利发现，目前关于阻尼地坪方面的专利较少。专利CN 102249614 B，发明专利名称为一种轻质保温隔音阻尼地坪砂浆。主要涉及一种使楼板在隔声的同时具备保温隔热效果的阻尼地坪砂浆材料。

聚氨酯地坪领域的研究主要集中在耐磨性、防滑性、装饰性等传统性能提升领域，尚未涉及聚氨酯阻尼地坪材料。

发明内容

为解决地面、墙面等部位存在的振动与噪声问题，本发明提供一种聚氨酯阻尼地坪材料及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种聚氨酯阻尼地坪材料，包括阻尼层与约束层两层结构。阻尼层为双组份无溶剂聚氨酯体系，约束层为双组份无溶剂聚天门冬氨酸酯型聚氨酯体系。

上述的聚氨酯阻尼地坪材料，其阻尼层厚度为0.8～1.2mm，阻尼层与约束层厚度比例为1:2。

上述的阻尼层材料，为双组份无溶剂聚氨酯材料，包括A组分和B组分，所述A组分为聚氨酯弹性体预聚物，异氰酸根含量为3％～6％，主要成分为聚醚多元醇、异氰酸酯等，按官能团当量比计，异氰酸根与羟基的摩尔比为2～2.3:1。所述B组分为固化剂，主要成分为扩链剂、液体阻燃剂、功能性填料、催化剂、消泡剂等。按重量百分比计，扩链剂占B组分的5～30％，液体阻燃剂占B组分的10％～35％，功能性填料占B组分的40～60％，催化剂占B组分的0.1～0.5％，消泡剂占B组分的0.1～0.5％。A组分与B组分的官能团当量比为1～1.2。

约束层材料为双组份无溶剂聚氨酯材料，包括A组分和B组分，所述A组分为HDI的三聚体，异氰酸根含量为15％～20％。所述B组分为固化剂，主要成分为聚天门冬氨酸酯扩链剂、液体阻燃剂、固体阻燃剂、分子筛、消泡剂等。按重量百分比计，聚天门冬氨酸酯扩链剂占B组分的20～40％，液体阻燃剂占B组分的5～15％，固体阻燃剂占B组分的20～60％，分子筛占B组分的1～2％，消泡剂占B组分的0.1～0.5％。A组分与B组分的官能团当量比为1～1.2。

上述的阻尼地坪材料，其阻尼层材料中所述的聚醚多元醇含水量按质量百分比不大于0.05％。

其异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的一种或几种。

其扩链剂为C4～C6碳原子的二元醇或芳香族二元胺。

其聚醚多元醇为分子量1000～2000，官能度为2的聚醚多元醇。

其液体阻燃剂为三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)、异丙基化三苯基磷酸酯(IPPP)、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)等的一种或几种。

其功能性填料为40-400目的云母粉、石墨、蛭石粉的一种或几种。

其消泡剂为聚醚类、有机硅类、聚醚改性有机硅类的一种。

其催化剂为有机铋类、有机锌类或锌铋合剂类的一种。

上述的约束层材料为聚天门冬氨酸酯型聚氨酯材料，其HDI的三聚体为异氰酸根含量为15％～20％的HDI三聚体。

其聚天门冬氨酸酯扩链剂为NH1220、NH1420、NH XP-7068的一种或几种。

其固体阻燃剂为(聚磷酸铵)APP、三氧化二锑、十溴二苯乙烷、可膨胀石墨等的一种或几种。

其消泡剂为聚醚类、有机硅类、聚醚改性有机硅类的一种。

制备上述聚氨酯阻尼地坪材料，主要包括以下步骤：

阻尼层材料制备

(1)合成A组分聚氨酯预聚物

将聚醚多元醇加入到连接有抽真空装置并装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中加热脱水，脱水完成后将聚醚多元醇冷却至室温。然后缓慢加入异氰酸酯。保证异氰酸酯与聚醚多元醇的官能团当量比为2～2.3:1。升温至75-85℃反应2-3h，同时隔1h取样分析NCO含量，直至NCO含量达到稳定。

(2)制备B组分

将扩链剂占B组分的5～30％，液体阻燃剂占B组分的10％～35％，功能性填料占B组分的40～60％，催化剂占B组分的0.1～0.5％，消泡剂占B组分的0.1～0.5％依次加入到捏合机中捏合，制备阻尼层材料B组分。

约束层材料制备

(1)制备A组分

将计量比的不同异氰酸根含量的HDI三聚体依次加入三口烧瓶中，在常温下搅拌混合均匀。保证A组分的异氰酸根含量为15％～20％。

(2)制备B组分

将聚天门冬氨酸酯扩链剂占B组分的20～40％，液体阻燃剂占B组分的5～15％，固体阻燃剂占B组分的20～60％，分子筛占B组分的1～2％，消泡剂占B组分的0.1～0.5％依次加入到拉缸中，采用高速搅拌设备搅拌混合。

本发明具有如下有益效果：

(1)采用阻尼层加约束层双层复合结构，整体结构具有较高的复合损耗因子和减振降噪性能。该材料可广泛应用于建筑物地板、车间地面、墙面等部位的减振降噪。

(2)施工工艺性能好。阻尼层和约束层材料均可通过刮涂方式施工，即使在狭窄的部位也能具有良好的施工效果。约束层在一次性施工2mm厚时仍具有良好的流平性和消泡性。

(3)约束层材料耐磨性好，使用寿命长。

具体实施方法

实施例1

将聚醚多元醇Voranol ^TM 2000LM 500g在连接有抽真空装置并装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中加热脱水2h，然后缓慢加入芳香族二异氰酸酯MDI-50 125g反应2-3h，制备NCO％为3.36％的预聚体，即为阻尼层A组分。B组分由扩链剂二缩三丙二醇(TPG)11份，液体阻燃剂三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)32.9份、100目云母粉55.7份、消泡剂BYK-A530 0.2份、催化剂异辛酸铋Bicat Zn 0.2份在捏合机中混合搅拌而成。A、B组分以质量比3:2(官能团当量比1.05:1)比例混合、搅拌后刮涂于带有防腐底漆的金属底材表面，刮涂厚度为1mm左右。固化后得到阻尼层。

将HDI三聚体N3300与N3800按照质量比2:1在反应釜中搅拌混合，制备异氰酸根含量为18.2％的约束层材料A组分。B组分由聚天门冬氨酸酯Desmophen NH 1420 38.36份，聚磷酸铵(APP)45.12份，间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)14.02份，分子筛A3 2份，消泡剂BYK-A530 0.5份，高速搅拌混合均匀而成。A、B组分以质量比1:3比例混合、搅拌均匀后刮涂于上述阻尼层表面，刮涂厚度为2mm，该层即为聚天门冬氨酸酯约束层。材料固化后测试性能如下：

表1聚氨酯阻尼地坪材料主要性能

表2聚氨酯阻尼地坪在各温度下的复合损耗因子数据

温度(℃)	复合损耗因子
		-20	0.161
-10	0.179
		0	0.215
10	0.232
		20	0.197
30	0.152
		40	0.124
50	0.09
		60	0.073

实施例2

将聚醚多元醇Voranol ^TM 1000LM 500g在连接有抽真空装置并装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中加热脱水2h，然后缓慢加入芳香族二异氰酸酯MDI-50 250g反应2-3h，制备NCO％为5.6％的预聚体，即为阻尼层A组分。B组分由扩链剂2-乙基-1.3-己二醇(EHD)13.95份，液体阻燃剂三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)35份、400目云母粉50.55份、消泡剂BYK-A5300.25份、催化剂异辛酸铋Bicat Zn 0.25份在捏合机中混合搅拌而成。A、B组分以质量比3:2(官能团当量比1.05:1)比例混合、搅拌后刮涂于带有防腐底漆的金属底材表面，刮涂厚度为1mm左右。固化后得到阻尼层。

将HDI三聚体N3300与N3800按照质量比1:1在反应釜中搅拌混合，制备异氰酸根含量为16.4％的约束层材料A组分。B组分由聚天门冬氨酸酯Desmophen NH 1420 34.57份，三氧化二锑13.62份、十溴二苯乙烷36.00份，三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)13份，分子筛A3 2份，消泡剂BYK-A530 0.5份，蓖麻油色浆0.31份高速搅拌混合均匀而成。A、B组分以质量比1:3比例混合、搅拌均匀后刮涂与上述阻尼层表面，刮涂厚度为2mm，该层即为聚天门冬氨酸酯约束层。材料固化后测试性能如下：

表3聚氨酯阻尼地坪材料主要性能

表4聚氨酯阻尼地坪在各温度下的复合损耗因子数据

温度(℃)	复合损耗因子
		-20	0.101
-10	0.177
		0	0.192
10	0.204
		20	0.166
30	0.119
		40	0.117
50	0.083
		60	0.068

本发明制备的阻尼地坪，不仅具备聚氨酯地坪耐磨性好、施工方便等的优点，同时具备优异的阻尼性能。可广泛应用于家装、楼板以及车间等的地面及墙面，减少振动在地面的传播，降低房间内部噪声，提高生活质量。

实施例3

将聚醚多元醇Voranol ^TM 1000LM 500g在连接有抽真空装置并装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中加热脱水2h，然后缓慢加入芳香族二异氰酸酯TDI-80/20 174g反应2-3h，制备NCO％为6.2％的预聚体，即为阻尼层A组分。B组分由扩链剂DPG 18.2份，液体阻燃剂三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)35份、400目云母粉46份、消泡剂BYK-A530 0.4份、催化剂异辛酸铋Bicat Zn 0.4份在捏合机中混合搅拌而成。A、B组分以质量比2:1(官能团当量比1.05:1)比例混合、搅拌后刮涂于带有防腐底漆的金属底材表面，刮涂厚度为1mm左右。固化后得到阻尼层。

表5聚氨酯阻尼地坪材料主要性能

该材料复合损耗因子测试数据如表所示：

表6聚氨酯阻尼地坪在各温度下的复合损耗因子数据

温度(℃)	复合损耗因子
		-20	0.112
-10	0.185
		0	0.214
10	0.195
		20	0.177
30	0.162
		40	0.172
50	0.110
		60	0.083

。

Claims

1.一种聚氨酯阻尼地坪材料，其特征在于，包括阻尼层与约束层两层结构；阻尼层为双组份无溶剂聚氨酯体系，约束层为双组份无溶剂聚天门冬氨酸酯型聚氨酯体系；

阻尼层厚度为0.8~1.2mm，阻尼层与约束层厚度比例为1:2；

阻尼层材料为双组份无溶剂聚氨酯材料，其特征在于：包括A组分和B组分；

所述A组分为聚氨酯弹性体预聚物，异氰酸根含量为3%~6%，成分为聚醚多元醇、异氰酸酯，按官能团当量比计，异氰酸根与羟基的摩尔比为2~2.3：1；

所述B组分为固化剂，成分为扩链剂、液体阻燃剂、功能性填料、催化剂、消泡剂；按重量百分比计，扩链剂占B组分的5~30%，液体阻燃剂占B组分的10%~35%，功能性填料占B组分的40~60%，催化剂占B组分的0.1~0.5%，消泡剂占B组分的0.1~0.5%；

A组分与B组分的官能团当量比为1~1.2：1；

约束层材料为双组份无溶剂聚天门冬氨酸酯型聚氨酯体材料，包括A组分和B组分；

所述A组分为HDI的三聚体，异氰酸根含量为15%~20%；

所述B组分为固化剂，成分为聚天门冬氨酸酯扩链剂、液体阻燃剂、固体阻燃剂、分子筛、消泡剂；按重量百分比计，聚天门冬氨酸酯扩链剂占B组分的20~40%，液体阻燃剂占B组分的5~15%，固体阻燃剂占B组分的20-60%，分子筛占B组分的1-2%，消泡剂占B组分的0.1-0.5%；

A组分与B组分的官能团当量比为1~1.2:1；

在阻尼层材料中，各个组分的选择如下：

所述的聚醚多元醇中的含水量按质量百分比不大于0.05%；

所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）的一种或几种；

所述的扩链剂为C4~C6碳原子的二元醇或芳香族二元胺；

所述的聚醚多元醇为分子量1000-2000，官能度为2的聚醚多元醇；

所述的液体阻燃剂为三（2-氯丙基）磷酸酯（TCPP）、三（2-氯乙基）磷酸酯（TCEP）、异丙基化三苯基磷酸酯（IPPP）、间苯二酚双（二苯基磷酸酯）（RDP）等的一种或几种；

所述的功能性填料为40-400目的云母粉、石墨、蛭石粉的一种或几种；

所述消泡剂为聚醚类、有机硅类、聚醚改性有机硅类的一种；

所述催化剂为有机铋类、有机锌类或锌铋合剂类的一种；

在约束层材料中，各个组分的选择如下：

所述的HDI的三聚体为异氰酸根含量为15%~20%的HDI三聚体；

所述的聚天门冬氨酸酯扩链剂为NH1220、NH1420、NH XP-7068的一种或几种；

所述的固体阻燃剂为（聚磷酸铵）APP、三氧化二锑、十溴二苯乙烷、可膨胀石墨等的一种或几种；

所述消泡剂为聚醚类、有机硅类、聚醚改性有机硅类的一种。

2.权利要求1所述的聚氨酯阻尼地坪材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（一）阻尼层材料制备

（1）合成A组分聚氨酯预聚物

将聚醚多元醇加入到连接有抽真空装置并装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中加热脱水，脱水完成后将聚醚多元醇冷却至室温；然后缓慢加入异氰酸酯；保证异氰酸酯与聚醚多元醇的官能团当量比为2:1~2.3:1；升温至75-85℃反应2-3h，同时隔1h取样分析NCO含量，直至NCO含量达到稳定；

（2）制备B组分

将扩链剂占B组分的5~30%，液体阻燃剂占B组分的10%~35%，功能性填料占B组分的40~60%，催化剂占B组分的0.1~0.5%，消泡剂占B组分的0.1~0.5%依次加入到捏合机中捏合，制备阻尼层材料B组分；

（二）约束层材料制备

（1）制备A组分

将计量比的不同HDI三聚体依次加入三口烧瓶中，在常温下搅拌混合均匀；保证A组分的异氰酸根含量为15%-20%；

（2）制备B组分

将聚天门冬氨酸酯扩链剂占B组分的20~40%，液体阻燃剂占B组分的5~15%，固体阻燃剂占B组分的20~60%，分子筛占B组分的1~2%，消泡剂占B组分的0.1~0.5%依次加入到拉缸中，采用高速搅拌设备搅拌混合，制备约束层材料B组分。