CN111944118A - 一种阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料及制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料，其特征在于，包括以下质量份比的组分：聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)70～85份、甲苯二异氰酸酯(TDI)10～25份、小分子量聚醚预聚体30～40份、3,3'‑二氯‑4,4'‑二氨基二苯基甲烷(MOCA)15～25份；本发明制得的聚氨酯弹性体材料使用TDI和MOCA作为硬段，通过嵌段共聚，将小分子量聚醚预聚体共聚到聚氨酯硬段中，该小分子量聚醚预聚体含有极性羟基，可提高材料与金属剥离强度，保证支座的整体协调性，同时还可将大的硬链微区分成几个小微区，提高了聚氨酯弹性体的拉伸变形率，其极限拉伸应变≥500％，极限剪切应变≥500％，使得制成的支座具有高阻尼比，达14％～18％，有优异的耗能能力，承载力达到橡胶支座承载能力2～3倍。
Description
技术领域
本发明属于工程减振技术领域，涉及一种高分子材料及其制备方法和用途，尤其指一种具有高承载力、高阻尼、高伸长率的高分子聚氨酯材料及其制备方法和用途，具体涉及一种阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料及制备方法和用途。
背景技术
橡胶由于具有很好的耐磨性、很高的弹性、扯断强度及伸长率，因此在支座中得以大量应用。目前常见的橡胶支座有普通橡胶支座、铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座等。普通橡胶支座的阻尼比低，隔震能力差；铅芯橡胶支座竖向承载力差，且需要加铅芯来提高阻尼比，容易对环境造成污染；高阻尼橡胶支座竖向承载力差，在大跨度连续梁桥和多数斜拉桥中很难满足承重要求。对于大跨度连续梁桥，由于上部结构自重大，需使用体积十分庞大的橡胶支座来承受竖向荷载，施工和更换很不方便。
聚氨基甲酸酯的简称聚氨酯(PU),是一种介于橡胶与塑料之间的高聚物,具有塑料和橡胶二者的特性,被誉为“第五大塑料”。具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐高温冷冻、耐老化性和粘合性。其制成的聚氨酯弹性体(PUE)具有硬度可调范围宽,高耐磨性,优异的低温性、耐油性、阻尼性等优点，可作为支座材料的选择。
但聚氨酯材料在保持高硬度的同时，很难兼顾拉伸性能和阻尼性能，使得聚氨酯支座很难保持高承载力的同时具有高阻尼比，且不同的聚氨酯材料配方得到的性能差异很大，聚氨酯材料成本也相对橡胶较高，给聚氨酯材料在支座上的应用带来了阻碍。
发明内容
针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料，使用TDI和MOCA作为硬段，通过嵌段共聚，将小分子量聚醚预聚体共聚到聚氨酯硬段中，该小分子量聚醚预聚体含有极性羟基，可提高材料与金属剥离强度，保证支座的整体协调性，同时还可将大的硬链微区分成几个小微区，提高了聚氨酯弹性体的拉伸变形率，其极限拉伸应变≥500％，极限剪切应变≥500％，使得制成的支座具有高阻尼比，达14％～18％，有优异的耗能能力，承载力达到橡胶支座承载能力2～3倍。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料，其特征在于，包括以下质量份比的组分：
聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)70～85份、甲苯二异氰酸酯(TDI)10～25份、小分子量聚醚预聚体30～40份、3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷(MOCA)15～25份；
其中，甲苯二异氰酸酯和3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷作为硬段，小分子量聚醚预聚体含有极性羟基，通过嵌段共聚，将小分子量聚醚预聚体共聚到聚氨酯硬段中，将硬链微区分成几个小微区。
优选地，所述聚四亚甲基醚二醇采用PTMEG-1000；
或者，所述聚四亚甲基醚二醇采用PTMEG-2000；
或者，所述聚四亚甲基醚二醇采用PTMEG-2000:PTMEG-1000为5～7：5～3的混合物。
优选地，所述甲苯二异氰酸酯采用TDI-80。
优选地，异氰酸酯指数即所述甲苯二异氰酸酯封端的预聚物中的未反应NCO基团与所述聚四亚甲基醚二醇中的羟基团的摩尔比为1.0～1.2。
为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，还提供了一种阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将70～85份聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)和30～40份小分子量聚醚预聚体分别进行除水；
(2)将10～25份甲苯二异氰酸酯(TDI)放入真空泵中，分2～5次加入步骤(1)处理后的聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)，升温至80℃，以70～90r/min搅拌2～3小时同时进行抽真空，得到自制预聚体,该自制预聚体为淡黄色透明粘稠液体，放入冷却储罐保存；
(3)将自制预聚体加热至80～85℃、5～7小时，然后抽料进A罐，边搅拌边抽真空30～50min，然后静抽8～12min；
(4)将步骤(1)处理后的30～40份小分子量聚醚预聚体放入烘箱，加热至100～130℃、2～4小时，然后分多次加入A罐，加热至80～85℃，以90～100r/min搅拌1.5～2.5小时并进行抽真空，观察罐中无气泡后，再静抽10～15分钟；
(5)将15～25份3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷(MOCA)固体颗粒加热至100～110℃使其溶化，并抽料进B罐，待料加完后，边搅拌边抽真空，升温至115～140℃进行保温；
(6)按A罐和B罐物料以100～150：15～25的质量比进行配制，将配制好的物料用浇注管沿模具壁在6分钟内浇注满模腔得到弹性体，然后在100～130℃下高温硫化0.5～1.5小时，脱模后对弹性体脱模后对弹性体进行二次硫化。
优选地，在步骤(1)中，除水的步骤为将70～85份聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)和30～40份小分子量聚醚预聚体各自加入各自的真空泵中，加热至120±10℃，以50～70r/min的转速搅拌2～4小时，然后放入冷却储罐保存待用。
优选地，在步骤(6)中，二次硫化的温度为100～130℃。
优选地，在步骤(6)中，二次硫化的时长为4～8小时。
为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，还提供了一种如前所述的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料的用途，其特征在于：
所述阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料作为桥梁支座中的弹性体。
为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，还提供了一种如前的制备方法制得的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料的用途，其特征在于：
所述阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料作为桥梁支座中的弹性体。
上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本发明的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料，采用特定的原料和原料比例，通过一定的工艺利用嵌段共聚的原理制作了一种性能优异的聚氨酯桥梁支座材料；该材料使用TDI和MOCA作为硬段，既降低了材料的成本，又使材料具有高硬度，能达到邵氏硬度88～92，制作的支座设计压应力≥25Mpa，比高阻尼橡胶支座大一倍，使其可在保持高承载力的同时具有小尺寸，更便于应用。
2、本发明的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料及制备方法，使用，通过嵌段共聚，将小分子量聚醚预聚体共聚到TDI和MOCA的硬段中，该小分子量聚醚预聚体含有极性羟基，可提高材料与金属剥离强度，保证支座的整体协调性，同时还可将大的硬链微区分成几个小微区，提高了聚氨酯弹性体的拉伸变形率，其极限拉伸应变≥500％，极限剪切应变≥500％，使得制成的支座具有高阻尼比，达14％～18％，有优异的耗能能力，承载力达到橡胶支座承载能力2～3倍。
3、本发明的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料及制备方法，可先形成预聚体进行储存，制备方法简单、易于操作、灵活度高。本发明形成的桥梁支座具有低成本、承载力高、具有阻尼比、耗能能力强、尺寸小、施工方便等优点，具有很好的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料及制备方法的作用机理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。
本发明提供一种阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料，包括以下质量份比的组分：
聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)70～85份；
甲苯二异氰酸酯(TDI)10～25份；
小分子量聚醚预聚体30～40份、
3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷(MOCA)15～25份；
其中，甲苯二异氰酸酯和3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷作为硬段，小分子量聚醚预聚体含有极性羟基，是一种羟基封端的多元醇，可与TDI进行反应，通过嵌段共聚，将小分子量聚醚预聚体共聚到聚氨酯硬段中，将大的硬链微区分成几个小微区。
所述聚四亚甲基醚二醇属于聚醚多元醇，可单独采用PTMEG-1000或PTMEG-2000中的一种，或者采用PTMEG-2000:PTMEG-1000为5～7：5～3的混合物，通过调节分子量来改变弹性体的力学性能。
所述甲苯二异氰酸酯采用TDI-80，满足性能材料要求，同时控制成本。
异氰酸酯指数即所述甲苯二异氰酸酯封端的预聚物中的未反应NCO基团与所述聚四亚甲基醚二醇中的羟基团的摩尔比为1.0～1.2。
按照本发明的另一个方面，还提供了一种阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料的制备方法，通过脱水、混合、加热熔融、搅拌、抽真空及高温硫化制成聚氨酯弹性体，具体包括如下步骤：
(1)将70～85份聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)和30～40份小分子量聚醚预聚体各自加入各自的真空泵中，加热至120±10℃，以50～70r/min的转速搅拌2～4小时，分别进行除水，然后放入冷却储罐保存待用；
(2)将10～25份甲苯二异氰酸酯(TDI)放入真空泵中，分2～5次加入步骤(1)处理后的聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)，升温至80℃，以70～90r/min搅拌2～3小时同时进行抽真空，得到自制预聚体,该自制预聚体为淡黄色透明粘稠液体，放入冷却储罐保存；
(3)将自制预聚体加热至80～85℃、5～7小时，然后抽料进A罐，边搅拌边抽真空30～50min，然后静抽8～12min；
(4)将步骤(1)处理后的30～40份小分子量聚醚预聚体放入烘箱，加热至100～130℃、2～4小时，然后分多次加入A罐，加热至80～85℃，以90～100r/min搅拌1.5～2.5小时并进行抽真空，观察罐中无气泡后，再静抽10～15分钟；
(5)将15～25份3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷(MOCA)固体颗粒加热至100～110℃使其溶化，并抽料进B罐，待料加完后，边搅拌边抽真空，升温至115～140℃进行保温；
(6)按A罐和B罐物料以100～150：15～25的质量比进行配制，将配制好的物料用浇注管沿模具壁在6分钟内浇注满模腔得到弹性体，然后在100～130℃下高温硫化0.5～1.5小时，脱模后对弹性体在100～130℃条件下进行4～8小时的二次硫化。
作为进一步优选地，在步骤(6)中，加热二次硫化的温度范围为100～130℃，其硫化时间为硫化系数*(4.3*弹性体层总厚度+2.3*钢板总厚度)(单位：分钟)，其中硫化系数取值范围为：1～1.2。
本发明所制备的聚氨酯弹性体，具有高硬度，高承载力，小分子量聚醚预聚体的加入，通过嵌段共聚，延长了硬链段的长度，将大的硬链微区分成几个小微区，因此提高了弹性体的微相分离程度，从而加强了材料的拉伸性能。同时，小分子量聚醚预聚体增加了极性羟基段，使得材料的剥离强度提高。该机理可由图1形象化说明。
本高阻尼聚氨酯弹性体材料具体性能指标如表1：
表1材料力学性能指标
本发明所述的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料的，作为桥梁支座中的弹性体使用，与钢板一起形成桥梁支座。
桥梁支座的结构形式例如(但不限于)以CN201811012541.0中的结构形式进行说明。
根据标准ISO 22762-2:2018，对支座进行力学性能实验，得到性能指标：
表2支座力学性能指标
实施例1：
按质量配比选择PTMEG-2000为80，TDI为40，小分子量聚醚预聚体嵌段剂为30，MOCA扩链剂20，具体施工步骤如下：
(1)取80份PTMEG-2000和40份小分子量聚醚预聚体分别放入真空泵中，在高真空度环境下加热至120℃，以60r/min搅拌大约4小时。
(2)将20份TDI放入真空泵中，分四次加入PTMEG，缓慢升温至80℃，以90r/min搅拌2小时同时进行抽真空，得到预聚体,放入冷却储罐保存。
(3)将预聚体加热至80℃约6小时，使用浇注机开真空泵将预聚体抽料进A罐，边搅拌边抽真空30min，然后静10min。
(4)取30份小分子量聚醚预聚体放入烘箱，加热至110℃约3小时，然后分2次加入A罐，加热至80℃，以90r/min搅拌2小时并进行抽真空，观察灯视镜，罐中基本无气泡，再静抽10分钟。
(5)取20份MOCA固体颗粒加热105℃使其溶化并抽料进B罐，待料加完后，边搅拌边抽真空，升温至120℃进行保温。
(6)将PTMEG、TDI、小分子量聚醚预聚体、MOCA按80：20：30：20质量比进行配制，得到原料。
本实例获得的弹性体硬度(Shore A)为92，极限拉伸应变达500％，加压下极限剪切应变500％，湿度120度条件90°剥离实验下强度为30.6N/mm，阻尼比为15.1％，具有很好的耗能能力。
实施例2：
以CN201811012541.0的支座为例，该支座有6层聚氨酯弹性体，总厚度为60mm，钢板为5层，每层厚度为3mm。
(1)按设施案例1将PTMEG、TDI、小分子量聚醚预聚体、MOCA按80：20：30：20质量比进行配制，得到原料。
(2)将加工好的加劲钢板与内连接钢板进行喷砂清理，表面喷砂等级为Sa2.5，并在钢板上涂好胶粘剂。
(3)使用事先喷涂了脱模剂的模具将加工好的聚氨酯垫圈与钢板进行定位组装成整体，随后进行预热至85℃。
(4)将配置好的物料用浇注管沿模具壁在6分钟内浇注满模腔。之后在硫化平台上对其进行一次硫化，加热温度为115℃，持续时间1小时。
(5)脱模后再对支座进行二次硫化，加热温度为120℃，持续时间5.5小时，待自然冷却后，进行修边整理。
(6)最后将预先加工并进行喷砂清理的外连接钢板与支座一起组装成品。
综上所述，与现有技术相比，本发明的方案具有如下显著优势：
1、本发明的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料，采用特定的原料和原料比例，通过一定的工艺利用嵌段共聚的原理制作了一种性能优异的聚氨酯桥梁支座材料；该材料使用TDI和MOCA作为硬段，既降低了材料的成本，又使材料具有高硬度，能达到邵氏硬度88～92，制作的支座设计压应力≥25Mpa，比高阻尼橡胶支座大一倍，使其可在保持高承载力的同时具有小尺寸，更便于应用。
2、本发明的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料及制备方法，使用，通过嵌段共聚，将小分子量聚醚预聚体共聚到TDI和MOCA的硬段中，该小分子量聚醚预聚体含有极性羟基，可提高材料与金属剥离强度，保证支座的整体协调性，同时还可将大的硬链微区分成几个小微区，提高了聚氨酯弹性体的拉伸变形率，其极限拉伸应变≥500％，极限剪切应变≥500％，使得制成的支座具有高阻尼比，达14％～18％，有优异的耗能能力，承载力达到橡胶支座承载能力2～3倍。
3、本发明的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料及制备方法，可先形成预聚体进行储存，制备方法简单、易于操作、灵活度高。本发明形成的桥梁支座具有低成本、承载力高、具有阻尼比、耗能能力强、尺寸小、施工方便等优点，具有很好的应用前景。
可以理解的是，以上所描述的系统的实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，既可以位于一个地方，或者也可以分布到不同网络单元上。可以根据实际需要选择其中的部分或全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
另外，本领域内的技术人员应当理解的是，在本发明实施例的申请文件中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明实施例的说明书中，说明了大量具体细节。然而应当理解的是，本发明实施例的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明实施例公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明实施例的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。
然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明实施例要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明实施例的单独实施例。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料，其特征在于，包括以下质量份比的组分：
聚四亚甲基醚二醇70～85份、甲苯二异氰酸酯10～25份、小分子量聚醚预聚体30～40份、3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷15～25份；
其中，甲苯二异氰酸酯和3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷作为硬段，小分子量聚醚预聚体含有极性羟基，通过嵌段共聚，将小分子量聚醚预聚体共聚到聚氨酯硬段中，将硬链微区分成几个小微区。
2.如权利要求1所述的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料，其特征在于：
所述聚四亚甲基醚二醇采用PTMEG-1000；
或者，所述聚四亚甲基醚二醇采用PTMEG-2000；
或者，所述聚四亚甲基醚二醇采用PTMEG-2000:PTMEG-1000为5～7：5～3的混合物。
3.如权利要求1所述的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料，其特征在于：
所述甲苯二异氰酸酯采用TDI-80。
4.如权利要求1所述的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料，其特征在于：
异氰酸酯指数即所述甲苯二异氰酸酯封端的预聚物中的未反应NCO基团与所述聚四亚甲基醚二醇中的羟基团的摩尔比为1.0～1.2。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将70～85份聚四亚甲基醚二醇和30～40份小分子量聚醚预聚体分别进行除水；
(2)将10～25份甲苯二异氰酸酯放入真空泵中，分2～5次加入步骤(1)处理后的聚四亚甲基醚二醇，升温至80℃，以70～90r/min搅拌2～3小时同时进行抽真空，得到自制预聚体,该自制预聚体为淡黄色透明粘稠液体，放入冷却储罐保存；
(3)将自制预聚体加热至80～85℃、5～7小时，然后抽料进A罐，边搅拌边抽真空30～50min，然后静抽8～12min；
(4)将步骤(1)处理后的30～40份小分子量聚醚预聚体放入烘箱，加热至100～130℃、2～4小时，然后分多次加入A罐，加热至80～85℃，以90～100r/min搅拌1.5～2.5小时并进行抽真空，观察罐中无气泡后，再静抽10～15分钟；
(5)将15～25份3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷固体颗粒加热至100～110℃使其溶化，并抽料进B罐，待料加完后，边搅拌边抽真空，升温至115～140℃进行保温；
(6)按A罐和B罐物料以100～150：15～25的质量比进行配制，将配制好的物料用浇注管沿模具壁在6分钟内浇注满模腔得到弹性体，然后在100～130℃下高温硫化0.5～1.5小时，脱模后对弹性体进行二次硫化。
6.如权利要求5所述的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料，其特征在于：
在步骤(1)中，除水的步骤为将70～85份聚四亚甲基醚二醇和30～40份小分子量聚醚预聚体各自加入各自的真空泵中，加热至120±10℃，以50～70r/min的转速搅拌2～4小时，然后放入冷却储罐保存待用。
7.如权利要求1所述的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料，其特征在于：
在步骤(6)中，二次硫化的温度为100～130℃。
8.如权利要求7所述的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料，其特征在于：
在步骤(6)中，二次硫化的时长为4～8小时。
9.一种如权利要求1-4任一项所述的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料的用途，其特征在于：
所述阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料作为桥梁支座中的弹性体。
10.一种如权利要求5-8任一项所述的制备方法制得的阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料的用途，其特征在于：
所述阻尼型高承载力聚氨酯弹性体材料作为桥梁支座中的弹性体。
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|---|---|
| CN (1) | CN111944118A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113103560A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-07-13 | 中国科学技术大学 | 一种高强度聚氨酯材料及其制备方法 |
| CN114560991A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-05-31 | 华南理工大学 | 一种兼顾动态性能和阻尼性能的聚氨酯材料及其制备方法 |
| CN115059722A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-09-16 | 江苏省纺织研究所股份有限公司 | 一种抗冲击自修复的多层复合材料及其制备方法 |
| CN115181242A (zh) * | 2022-09-14 | 2022-10-14 | 天津城建设计院有限公司 | 可浇筑耐低温型聚氨酯弹性材料、桥梁支座及制备方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004123767A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Nippon Polyurethane Ind Co Ltd | ウレタンエラストマー形成性組成物、ウレタンエラストマー成型物およびその製造方法 |
| CN102260368A (zh) * | 2010-05-27 | 2011-11-30 | 西北橡胶塑料研究设计院 | 一种聚氨酯弹性体减震器材料及制备方法 |
| CN102532467A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-07-04 | 山东东大一诺威聚氨酯有限公司 | 高回弹聚氨酯弹性体组合物 |
| CN102850517A (zh) * | 2012-09-19 | 2013-01-02 | 宁波贝斯特聚氨酯有限公司 | 用于聚氨酯旋流器配件的浇铸料及该浇铸料的制备方法 |
| CN102850774A (zh) * | 2011-07-01 | 2013-01-02 | 重庆信合塑胶有限公司 | 一种高性能聚氨酯的制备方法 |
| CN104448196A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-03-25 | 山东一诺威聚氨酯股份有限公司 | 耐高温的浇注型聚氨酯弹性体组合物及其制备方法 |
| CN106700017A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-24 | 上海市合成树脂研究所有限公司 | 一种耐热阻尼高硬度聚氨酯弹性体材料及其制备方法 |
| CN107739426A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-02-27 | 南通虹波工程装备有限公司 | 一种聚氨酯渣浆输送泵内衬材料及其制备方法 |
| CN108894102A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-11-27 | 袁涌 | 一种高承载力隔震支座及其制造方法 |
| CN110614817A (zh) * | 2019-10-25 | 2019-12-27 | 安徽贝卫新材料科技有限公司 | 一种减振降噪用阻尼器及其制备方法 |
-
2020
- 2020-08-28 CN CN202010886596.5A patent/CN111944118A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004123767A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Nippon Polyurethane Ind Co Ltd | ウレタンエラストマー形成性組成物、ウレタンエラストマー成型物およびその製造方法 |
| CN102260368A (zh) * | 2010-05-27 | 2011-11-30 | 西北橡胶塑料研究设计院 | 一种聚氨酯弹性体减震器材料及制备方法 |
| CN102850774A (zh) * | 2011-07-01 | 2013-01-02 | 重庆信合塑胶有限公司 | 一种高性能聚氨酯的制备方法 |
| CN102532467A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-07-04 | 山东东大一诺威聚氨酯有限公司 | 高回弹聚氨酯弹性体组合物 |
| CN102850517A (zh) * | 2012-09-19 | 2013-01-02 | 宁波贝斯特聚氨酯有限公司 | 用于聚氨酯旋流器配件的浇铸料及该浇铸料的制备方法 |
| CN104448196A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-03-25 | 山东一诺威聚氨酯股份有限公司 | 耐高温的浇注型聚氨酯弹性体组合物及其制备方法 |
| CN106700017A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-24 | 上海市合成树脂研究所有限公司 | 一种耐热阻尼高硬度聚氨酯弹性体材料及其制备方法 |
| CN107739426A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-02-27 | 南通虹波工程装备有限公司 | 一种聚氨酯渣浆输送泵内衬材料及其制备方法 |
| CN108894102A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-11-27 | 袁涌 | 一种高承载力隔震支座及其制造方法 |
| CN110614817A (zh) * | 2019-10-25 | 2019-12-27 | 安徽贝卫新材料科技有限公司 | 一种减振降噪用阻尼器及其制备方法 |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| ANIL K.BHOWMICK等编，吴棣华等译: "《弹性体手册》", 31 January 2005, 中国石化出版社 * |
| YUHUA YI，等: "Study of the Main Influence Factors on Compression Set of PTMG Based Polyurethane Elastomer", 《ADVANCED MATERIALS RESEARCH》 * |
| 刘大华，等: "《合成橡胶工业手册》", 31 December 1991, 化学工业出版社 * |
| 徐志: "新型可浇筑式隔震支座隔震性能研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士）工程科技I辑》 * |
| 易玉华，等: "聚四氢呋喃醚二醇/聚氧化丙烯二醇共混聚醚聚氨酯弹性体的氢键作用", 《高分子材料科学与工程》 * |
| 柴春鹏，等: "《高分子合成材料学》", 31 January 2019, 北京理工大学出版社 * |
| 许健南，等: "《塑料材料》", 31 January 1999, 中国轻工业出版社 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113103560A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-07-13 | 中国科学技术大学 | 一种高强度聚氨酯材料及其制备方法 |
| CN113103560B (zh) * | 2021-04-14 | 2022-05-13 | 中国科学技术大学 | 一种高强度聚氨酯材料及其制备方法 |
| CN114560991A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-05-31 | 华南理工大学 | 一种兼顾动态性能和阻尼性能的聚氨酯材料及其制备方法 |
| CN114560991B (zh) * | 2022-03-25 | 2023-10-20 | 华南理工大学 | 一种兼顾动态性能和阻尼性能的聚氨酯材料及其制备方法 |
| CN115059722A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-09-16 | 江苏省纺织研究所股份有限公司 | 一种抗冲击自修复的多层复合材料及其制备方法 |
| CN115059722B (zh) * | 2022-05-31 | 2023-09-29 | 江苏省纺织研究所股份有限公司 | 一种抗冲击自修复的多层复合材料及其制备方法 |
| CN115181242A (zh) * | 2022-09-14 | 2022-10-14 | 天津城建设计院有限公司 | 可浇筑耐低温型聚氨酯弹性材料、桥梁支座及制备方法 |
| CN115181242B (zh) * | 2022-09-14 | 2022-12-20 | 天津城建设计院有限公司 | 可浇筑耐低温型聚氨酯弹性材料、桥梁支座及制备方法 |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201117 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |