CN112375475A - 一种高性能聚脲阻尼材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种高性能聚脲阻尼材料，属于阻尼材料技术领域，由A组分和B组分组成，A组分为端异氰酸酯预聚体，由多异氰酸酯、多元醇、反应型液体阻燃剂反应而成，其‑NCO含量为12％～16％；B组分由位阻扩链剂、端氨基聚醚、多元醇、分散剂、消泡剂、超细粉体阻燃剂、偶联剂、耐候助剂、催化剂、片状功能填料、除水剂、色浆混合而成；A组分与B组分的异氰酸酯指数α值为0.9～1.1。本发明还提供了上述高性能聚脲阻尼材料的制备方法。本发明的高性能聚脲阻尼材料具有非常优异的力学性能和非常好的阻尼性能，同时还具有较好的阻燃性能、耐水性、耐液体介质性能、防腐性能、耐霉菌性及耐老化性能，容易施工，安全环保，应用范围广。

Description

一种高性能聚脲阻尼材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及阻尼材料技术领域，更具体的说，本发明涉及一种高性能聚脲阻尼材料及其制备方法。

背景技术

随着铁路五次大提速以及各大城市轨道交通的崛起，轨道交通越来越成为国家交通运输的主要形式。然而，随着速度不断地提升，轨道交通对轨道、轨枕、道床等的要求也越来越高。如何保证在高速条件下减少振动带来的各种破坏、降低噪声等问题带来的困扰成为我国发展轨道交通的重要课题。经过大量实践证明，将阻尼涂料应用于噪声及振动控制是一种最为可行和经济的方法。阻尼涂料是利用有机高分子材料的粘弹性而制备的特种功能涂料，当高分子材料在玻璃化转变温度范围内，具有非常好的动态力学损耗性能，能够很好地将振动和噪音等形式机械能转变为热能释放，以达到减少振幅、降低振动和噪音的目的。

目前被广泛应用的阻尼涂料主要为水性阻尼涂料，其具有安全环保、对各种金属基材附着好、耐老化性优异、阻尼性能优异且施工方便等优点，已广泛应用于汽车、火车、飞机、工程机械和其他家用电器领域，起到隔声、吸声、减振和保温作用。

但是传统的水性阻尼涂料存在以下不足之处：(1)本身的物理机械强度较低，当受到外力冲击时易出现剥落、开裂等问题；(2)因其基体树脂主要为各种热塑性水性树脂，因此其长期耐水性、耐腐蚀性、耐霉菌性，耐液体介质性能较差，不适合涂覆于工件的外表面及腐蚀环境恶劣的应用场合；(3)水性阻尼涂料在固化过程中首先需要其中的水分挥发出来才能固化成膜，因此当气温较低、湿度较大时，干燥速度非常慢甚至出现不固化等问题，厚涂时问题尤为严重；(4)水性阻尼涂料的固含量一般为60％左右，如果一次性涂覆厚度过厚很容易出现收缩开裂问题，此种问题在阴阳角等细部构造处尤为严重；(5)对于某些厚度较大的基材，涂覆水性阻尼涂料时需要多层多道施工，且需要待上一道涂层完全固化后才能进行下一道施工，施工效率低。

聚脲材料是近年发展迅速的一种高性能环保弹性体材料，其具备优良的拉伸强度、冲击强度和撕裂强度等力学性能。从聚脲材料的分子结构来看，聚脲材料具有特殊的软段-硬段嵌段结构，这就为其作为阻尼减振材料提供了可能，但是常规聚脲材料的玻璃化转变温度(Tg)范围很窄，一般只有20～30℃，很难满足宽温域减振阻尼的要求，这就限制了将聚脲材料作为阻尼材料在减振降噪领域中应用。

因此，急需研究一种高性能聚脲阻尼材料，使其具有优异的物理性能、阻尼性能及耐久性。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种高性能聚脲阻尼材料，具有非常优异的力学性能和非常好的阻尼性能，同时还具有较好的阻燃性能、耐水性、耐液体介质性能、防腐性能、耐霉菌性及耐老化性能，容易施工，安全环保，应用范围广。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高性能聚脲阻尼材料，由A组分和B组分组成，所述A组分为端异氰酸酯预聚体，按重量份数，由60-80份多异氰酸酯、40-60份多元醇、20-30份反应型液体阻燃剂反应而成，其-NCO含量为12％～16％；

所述B组分由以下重量份数的原料组成：20-40份位阻扩链剂、30-60份端氨基聚醚、20-50份多元醇、2-5份分散剂、2-5份消泡剂、20-30份超细粉体阻燃剂、1-3份偶联剂、3-8份耐候助剂、0-2份催化剂、20-60份片状功能填料、3-5份除水剂、1-10份色浆；

所述A组分与B组分的异氰酸酯指数α值为0.9～1.1。

进一步地，所述A组分中多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、L-赖氨酸二异氰酸酯中的一种或几种的混合物。

进一步地，所述A组分和B组分中多元醇为含有侧基的聚醚多元醇，所述聚醚多元醇包括聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、芳香族聚醚二元醇中的一种或几种的混合物；

所述聚氧化丙烯二醇的平均分子量为1000-2000，其含水量≤0.5％，不饱和度≤0.04mmol/g，酸值≤0.8mg KOH/g；

所述聚氧化丙烯三醇的平均分子量为1000-5000，其含水量≤0.5％，不饱和度≤0.04mmol/g，酸值≤0.8mg KOH/g；

所述芳香族聚醚二元醇包括对苯二酚二羟乙基醚、间苯二酚二羟乙基醚、间苯二酚双羟丙基醚、间苯二酚双羟丙基乙基醚、双酚A二羟乙基醚、双酚A二羟丙基醚，其酸值≤0.8mg KOH/g，含水率≤0.5％。

进一步地，所述A组分中反应型液体阻燃剂为含磷多元醇，包括三(一缩二丙二醇)亚磷酸酯、N,N-二(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯、N,N-二(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二甲酯、Exolit OP550、Exolit OP560中的至少一种。

进一步地，所述B组分中位阻扩链剂为具有位阻结构的低反应活性的液体二元胺，其含水量≤0.5％；所述液体二元胺包括3,5-二乙基甲苯二胺、3，5-二甲硫基甲苯二胺、2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯、4,4′-双仲丁氨基二苯基甲烷、N,N,-二烷基苯二胺、2,4-二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯、3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二环己基甲烷、4,4′-双仲丁氨基二环己基甲烷、3,3-二甲基-4,4-双仲丁氨基-二环己基甲烷中的至少一种。

进一步地，所述B组分中端氨基聚醚为Huntsman公司生产的型号为JeffamineD-2000、JeffamineD-400、JeffamineD-4000、THF-100、THF-140、THF-170、SD-401、SD-2001、ST-404、XTJ-582、P-650、P-1000、P-2000、JeffamineT-3000、JeffamineT-5000、JeffamineT-3000、JeffamineT-403中的至少一种。

进一步地，所述B组分中分散剂为Tego685、BYK110、BYK163、EFKA4010、Disperse3608中的至少一种；

消泡剂为Tego900、Tego940、Tego920、Tego Foamex N、BYK141、BYK052、BYK 051、BYK053、BYK066N中的至少一种；

超细粉体阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、偏硼酸钡、三氧化二锑中的一种或几种的混合物，其细度≤10μm。

进一步地，所述B组分中偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种的复配物；所述硅烷偶联剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷；所述钛酸酯偶联剂包括异丙基三(异硬酯酰基)钛酸酯、三乙醇胺钛酸酯、四异丙基二(亚磷酸二辛酯)钛酸酯、聚钛酸丁酯；所述铝酸酯偶联剂包括二硬脂酰氧异丙基铝酸酯；

催化剂为有机金属类催化剂或叔胺类催化剂，所述有机金属类催化剂为异辛酸铋，二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸锌，钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯中的一种或几种混合物；所述叔胺类催化剂为三乙烯二胺、双吗啉基二乙基醚、二甲基环己胺、N-甲基二环己胺、五甲基二亚乙基三胺、五甲基二亚丙基三胺、四甲基乙二胺、四甲基丙二胺、四甲基己二胺、N,N-二甲基苄胺、1,4-二甲基哌嗪中的一种或几种混合物。

进一步地，所述B组分中耐候助剂包括紫外线吸收剂和/或光稳定剂；

片状功能填料为云母粉、玻璃鳞片、片状石墨粉、云母氧化铁中的一种或几种，其粒径≤500μm；

除水剂为分子筛、原甲酸乙酯或噁唑烷中的一种或几种的复配物，所述分子筛的规格为3a、4a或13XP；

色浆为氨酯级色浆，其含水量≤0.1％。

本发明还提供一种如上所述的高性能聚脲阻尼材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)A组分的制备：按配方准备原料，将多元醇、反应型液体阻燃剂加入到密闭的高速分散机搅拌罐中进行预混10-15min，转速控制在200-400r/min，再投入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至95-100℃，在真空-0.1MPa下脱水5-6h，解除真空，降温至50℃以下加入多异氰酸酯，在80-85℃下反应3-4h，反应结束后，测定-NCO值后出料，过滤包装；

(2)B组分的制备：按配方准备原料，将位阻扩链剂、端氨基聚醚、多元醇、分散剂、消泡剂、超细粉体阻燃剂和片状功能填料加入到高速分散机搅拌罐中进行预混20-30min，转速控制在200-400r/min，然后将转速调高到600-1000r/min，待细度≤20μm，再调转速到400-600r/min，并依次加入其他原料，室温搅拌分散15-30min，后用200目铜滤网过滤包装；

(3)按照A组分与B组分的异氰酸酯指数α值为0.9～1.1准备原料，混合均匀后待使用。

本发明的高性能聚脲阻尼材料，具有以下有益效果：

(1)该材料具有非常优异的力学性能，拉伸强度≥10MPa，断裂伸长率≥200％，撕裂强度≥30N/mm；同时还具有非常好的阻尼性能，在-20℃～80℃温度范围内，材料的损耗因子tanδ≥0.4，最大损耗因子tanδ_max≥1.2。

(2)该材料固含量高，固含量≥99％，在生产、储存、运输及使用过程中安全环保；施工过程中只需前一道涂层表干后，即可以进行下一道施工。

(3)该材料既可以采用专用设备进行大面积喷涂施工，提高施工效率，又可以采用传统的手工刮涂的方式进行小面积施工，便于根据实际的工况环境选择合理的施工方式。

(4)该材料在固化过程对温、湿度等环境因素的影响不敏感，既可在冬季低温环境下施工，其最低固化温度可低至-10℃；又可在夏季高温高湿环境下施工。

(5)该材料具有阻燃性能、耐水性、耐液体介质性能、防腐性能、耐霉菌性及耐老化性能，能够满足涂覆于工件的外表面及腐蚀环境恶劣的场合下的使用要求。

(6)通过调整材料的凝胶时间可对材料的表观状态根据具体的使用要求进行调整，既可做到表面平整光滑，又可将材料表面设计成具有防滑和吸声功能的尖劈结构，拓宽了材料的应用范围。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种高性能聚脲阻尼材料，由A组分和B组分组成，所述A组分为端异氰酸酯预聚体，按重量份数，由60-80份多异氰酸酯、40-60份多元醇、20-30份反应型液体阻燃剂反应而成，其-NCO含量为12％～16％；

所述B组分由以下重量份数的原料组成：20-40份位阻扩链剂、30-60份端氨基聚醚、20-50份多元醇、2-5份分散剂、2-5份消泡剂、20-30份超细粉体阻燃剂、1-3份偶联剂、3-8份耐候助剂、0-2份催化剂、20-60份片状功能填料、3-5份除水剂、1-10份色浆；

所述A组分与B组分的异氰酸酯指数α值为0.9～1.1。

本发明按照基团贡献理论对聚脲材料进行精细化分子结构设计，通过筛选不同的多元醇和扩链剂，调节自身软硬段含量、结构来获得宽的阻尼温度域；通过调整作为软段的多元醇含量，控制其与异氰酸酯、扩链剂比例，在保留其原有特点的同时，拓宽其玻璃化转变温度范围，并提高其损耗因数使之具有良好的损耗因子。作为硬段组成的异氰酸酯采用具有不对称结构的多异氰酸酯，扩链剂采用含有位阻侧基结构的二元胺；作为软段的多元醇选用耐水、防腐、防霉性能优异的含有大量侧基的聚醚多元醇；同时通过加入一定量的片状功能填料如石墨烯、云母粉对材料进行共混改性，可进一步拓宽其阻尼温域并提高树脂的力学强度。

本发明通过不同种类、不同添加量的扩链剂及催化剂的合理搭配，实现涂层的固化干燥速度的灵活控制，进而满足不同施工工艺的要求。

本发明在材料的阻燃设计上，采用经过表面活化改性的超细粉体阻燃剂与含有活性基团的反应型液体阻燃剂进行协同设计，在保证聚脲阻尼材料具有良好阻燃性能的同时，尽量降低阻燃剂对材料的耐水性、耐介质性及其它物理性能的影响。

其中，A组分中多异氰酸酯为具有不对称结构的异氰酸酯，包括但不限于二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-50、MDI-30、MDI-10)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲基环己基二异氰酸(HTDI)、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯(TMHDI)、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)、降冰片烷二异氰酸酯(NBDI)、赖氨酸二异氰酸酯(LDI)中的一种或几种的混合物。

A组分和B组分中所述的多元醇为含有侧基的聚醚多元醇，如聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、芳香族聚醚二元醇中的一种或几种的混合物。其中，聚氧化丙烯二醇其平均分子量在1000-2000之间，其含水量≤0.5％，不饱和度≤0.04mmol/g，酸值≤0.8mg KOH/g，如山东蓝星东大生产的DL2000、DL1000，美国陶氏化学的CP1055、2120、2140、220-094等等；聚氧化丙烯三醇的平均分子量在1000-5000之间，其含水量≤0.5％，不饱和度≤0.04mmol/g，酸值≤0.8mg KOH/g，如上海高桥石化的GMN3050、GEP560、GEP628，天津石化公司的TMN1000、TMD5000、TMD3000，美国陶氏化学的2100、WT5000、2741等等；芳香族聚醚为对苯二酚二羟乙基醚、间苯二酚二羟乙基醚、间苯二酚双羟丙基醚、间苯二酚双羟丙基乙基醚、双酚A二羟乙基醚、双酚A二羟丙基醚中的一种其酸值≤0.8mg KOH/g，含水率≤0.5％。

A组分中所述的反应型液体无卤阻燃剂为含磷多元醇，如三(一缩二丙二醇)亚磷酸酯、N,N-二(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯、N,N-二(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二甲酯、含磷多元醇Exolit OP550、Exolit OP560等等。

B组分中所述的扩链剂为具有位阻结构的低反应活性液体二元胺，其含水量≤0.5％，如3,5-二乙基甲苯二胺(DETDA)、3，5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)、2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯(TX-2)、4,4′-双仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200)、N,N,-二烷基苯二胺(Unilink4100)、2,4-二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯(TX-3)、3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二环己基甲烷(DMDC)、4,4′-双仲丁氨基二环己基甲烷(Clearlink1000)，3,3-二甲基-4,4-双仲丁氨基-二环己基甲烷(Clearlink3000)等等。

B组分中所述的端氨基聚醚脂，包括二官能度端氨基聚醚和三官能度端氨基聚醚，如Huntsman公司生产的型号JeffamineD-2000、JeffamineD-400、JeffamineD-4000、THF-100、THF-140、THF-170、SD-401、SD-2001、ST-404、XTJ-582、P-650、P-1000、P-2000、JeffamineT-3000、JeffamineT-5000、JeffamineT-3000、JeffamineT-403等等。分散剂为脂肪酸衍生物、聚羧酸盐、聚氨酯共聚物、高分子磷酰胺中的一种或几种，如Tego685、BYK110、BYK163、EFKA4010、Disperse3608等。消泡剂为聚醚改性有机硅、氟硅氧烷、有机丙烯酸酯聚合物中的一种或几种，如Tego900、Tego940、Tego920、Tego FoamexN、BYK141、BYK052、BYK051、BYK053、BYK066N等等。超细粉体阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、偏硼酸钡、三氧化二锑中的一种或几种的混合物，其细度≤10μm。

B组分中所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种的复配物。硅烷偶联剂如乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷；钛酸酯偶联剂如异丙基三(异硬酯酰基)钛酸酯、三乙醇胺钛酸酯、四异丙基二(亚磷酸二辛酯)钛酸酯、聚钛酸丁酯；铝酸酯偶联剂如二硬脂酰氧异丙基铝酸酯等等。

B组分中所述的催化剂为有机金属类催化剂和叔胺类，其中有机金属类催化剂为异辛酸铋，二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸锌，钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯中的一种或几种混合物；叔胺类催化剂为三乙烯二胺、双吗啉基二乙基醚、二甲基环己胺、N-甲基二环己胺、五甲基二亚乙基三胺、五甲基二亚丙基三胺、四甲基乙二胺、四甲基丙二胺、四甲基己二胺、N,N-二甲基苄胺、1,4-二甲基哌嗪等等。

B组分中所述的耐候助剂包括紫外线吸收剂/光稳定剂，为水杨酸酯类、取代丙烯腈类、二苯甲酮类化合物、苯并三唑类化合物、羟基苯基均三嗪、草酰苯胺、受阻胺类中的一种或几种组合物，如汽巴Tinuvin292、GivsorbUV-2、UV-326、UV-328、UV-1164等。片状功能填料为云母粉、玻璃鳞片、片状石墨粉、云母氧化铁中的一种或几种，其粒径≤500微米。除水剂为分子筛、原甲酸乙酯或噁唑烷中的一种或几种的复配物，其中分子筛的规格为3a、4a或13XP。色浆为氨酯级色浆，其颜色包括但不限于：红、黄、蓝、绿、白或黑色；其含水量≤0.1％。

本发明还提供一种如上所述的高性能聚脲阻尼材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)A组分的制备：按配方准备原料，将多元醇、反应型液体阻燃剂加入到密闭的高速分散机搅拌罐中进行预混10-15min，转速控制在200-400r/min，再投入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至95-100℃，在真空-0.1MPa下脱水5-6h，解除真空，降温至50℃以下加入多异氰酸酯，在80-85℃下反应3-4h，反应结束后，测定-NCO值后出料，过滤包装；

(2)B组分的制备：按配方准备原料，将位阻扩链剂、端氨基聚醚、多元醇、分散剂、消泡剂、超细粉体阻燃剂和片状功能填料加入到高速分散机搅拌罐中进行预混20-30min，转速控制在200-400r/min，然后将转速调高到600-1000r/min，待细度≤20μm，再调转速到400-600r/min，并依次加入其他原料，室温搅拌分散15-30min，后用200目铜滤网过滤包装；

(3)按照A组分与B组分的异氰酸酯指数α值为0.9～1.1准备原料，混合均匀后待使用。

实施例1

一种高性能聚脲阻尼材料，其配方组成如表1所示：

表1实施例1高性能聚脲阻尼材料配方组成

上述的高性能聚脲材料的制备方法为：

(1)端异氰酸酯预聚体A组分的合成：按配方量将50份DL1000、20份三(一缩二丙二醇)亚磷酸酯，加入到密闭的高速分散机搅拌罐中进行预混10-15min，转速控制在200-400r/min，再投入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至95℃～100℃，在真空-0.1MPa下脱水5-6h，解除真空，降温至50℃以下加入配方量60份MDI-30，在80-85℃下反应3-4h，反应结束后，测定-NCO值达到12.5±0.5％后出料，过滤包装；

(2)B组分的制备：依次将配方量20份3,5-二乙基甲苯二胺、60份D2000、50份DL1000、2份BYK110、3份Tego900、20份氢氧化铝和50份云母粉加入到高速分散机搅拌罐中进行预混20-30min，转速控制在200-400r/min，然后将转速调高到600-1000r/min，待细度≤20μm，再转速调到在400-600转/min，并依次加入剩余的配方组分1份乙烯基三甲氧基硅烷、3份UV328、1份异辛酸铋，15份4a分子筛、8份白浆室温搅拌分散15～30min，后用200目铜滤网过滤包装即可。

(3)其中步骤(1)所合成的端异氰酸酯预聚体的-NCO含量为12.5％；使用时，按照A组分与B组分的α值(异氰酸酯指数)为1.0，质量比A:B＝1:1.7进行配比使用。

实施例2

一种高性能聚脲阻尼材料，其配方组成如表2所示：

表2实施例2高性能聚脲阻尼材料配方组成

上述的高性能聚脲材料的制备方法为：

(1)端异氰酸酯预聚体A组分的合成：按配方量将40份GMN3050、30份N,N-二(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯，加入到密闭的高速分散机搅拌罐中进行预混10-15min，转速控制在200-400r/min，再投入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至95℃～100℃，在真空-0.1MPa下脱水5-6h，解除真空，降温至50℃以下加入配方量80份IPDI，在80-85℃下反应3-4h，反应结束后，测定-NCO值达到15.8±0.5％后出料，过滤包装；

(2)B组分的制备：依次将配方量20份3,5-二乙基甲苯二胺、20份4,4′-双仲丁氨基二苯基甲烷、30份P1000、50份TMD3000、5份Disperse3608、5份BYK141、20份氢氧化镁、10份偏硼酸钡和60份片状石墨粉加入到高速分散机搅拌罐中进行预混20-30min，转速控制在200-400r/min，然后将转速调高到600-1000r/min，待细度≤20μm，再转速调到在400-600转/min，并依次加入剩余的配方组分3份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、5份Tinuvin292、1份异辛酸铋，1份三亚乙基二胺、5份原甲酸乙酯、1份黑浆，室温搅拌分散15～30min，后用200目铜滤网过滤包装即可。

(3)其中步骤(1)所合成的端异氰酸酯预聚体的-NCO含量为15.5％；使用时，按照A组分与B组分的α值(异氰酸酯指数)为0.9，质量比A:B＝1:1进行配比使用。

实施例3

一种高性能聚脲阻尼材料，其配方组成如表3所示：

表4实施例3高性能聚脲阻尼材料配方组成

上述的高性能聚脲材料的制备方法为：

(1)端异氰酸酯预聚体A组分的合成：按配方量将50份2120、25份Exolit OP550，加入到密闭的高速分散机搅拌罐中进行预混10-15min，转速控制在200-400r/min，再投入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至95℃～100℃，在真空-0.1MPa下脱水5-6h，解除真空，降温至50℃以下加入配方量65份TMXDI，在80-85℃下反应3-4h，反应结束后，测定-NCO值达到14.6±0.5％后出料，过滤包装；

(2)B组分的制备：依次将配方量25份2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯、45份THF-100、50份WT5000、5份BYK110、5份BYK053、25份氢氧化铝和35份云母粉加入到高速分散机搅拌罐中进行预混20-30min，转速控制在200-400r/min，然后将转速调高到600-1000r/min，待细度≤20μm，再转速调到在400-600转/min，并依次加入剩余的配方组分2.5份三乙醇胺钛酸酯、8份UV-1164、0.5份辛酸亚锡、3.6份噁唑烷、10份蓝浆，室温搅拌分散15～30min，后用200目铜滤网过滤包装即可。

(3)其中步骤(1)所合成的端异氰酸酯预聚体的-NCO含量为14.4％；使用时，按照A组分与B组分的α值(异氰酸酯指数)为1.0，质量比A:B＝2:1进行配比使用。

实施例4

一种高性能聚脲阻尼材料，其配方组成如表4所示：

表4实施例4高性能聚脲阻尼材料配方组成

上述的高性能聚脲材料的制备方法为：

(1)端异氰酸酯预聚体A组分的合成：按配方量将46份GEP628、26份N,N-二(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯，加入到密闭的高速分散机搅拌罐中进行预混10-15min，转速控制在200-400r/min，再投入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至95℃～100℃，在真空-0.1MPa下脱水5-6h，解除真空，降温至50℃以下加入配方量73份TMHDI，在80-85℃下反应3-4h，反应结束后，测定-NCO值达到14.6±0.5％后出料，过滤包装；

(2)B组分的制备：依次将配方量15份3，5-二甲硫基甲苯二胺、23份4,4，-双仲丁氨基二环己基甲烷、27份TH170、50份TMD3050、6份Disperse904s、2.8份BYK052、19份氢氧化铝、11份五氧化二锑和60份片状石墨粉加入到高速分散机搅拌罐中进行预混20-30min，转速控制在200-400r/min，然后将转速调高到600-1000r/min，待细度≤20μm，再转速调到在400-600转/min，并依次加入剩余的配方组分3.5份二硬脂酰氧异丙基铝酸酯、5.6份Tinuvin292、0.7份二月桂酸二丁基锡，0.5份1,4-二甲基哌嗪、3份原甲酸乙酯、1.6份黑浆，室温搅拌分散15～30min，后用200目铜滤网过滤包装即可。

(3)其中步骤(1)所合成的端异氰酸酯预聚体的-NCO含量为14.5％；使用时，按照A组分与B组分的α值(异氰酸酯指数)为1.05，质量比A:B＝1.5:1进行配比使用。

上述实施例1-4所制备的高性能聚脲阻尼材料的主要性能指标如表5所示：

表5实施例1～4所制备的高性能聚脲阻尼材料物性指标

本发明的高性能聚脲阻尼材料，具有以下有益效果：

(1)该材料具有非常优异的力学性能，拉伸强度≥10MPa，断裂伸长率≥200％，撕裂强度≥30N/mm；同时还具有非常好的阻尼性能，在-20℃～80℃温度范围内，材料的损耗因子tanδ≥0.4，最大损耗因子tanδ_max≥1.2。

(2)该材料固含量高，固含量≥99％，在生产、储存、运输及使用过程中安全环保；施工过程中只需前一道涂层表干后，即可以进行下一道施工。

(3)该材料既可以采用专用设备进行大面积喷涂施工，提高施工效率，又可以采用传统的手工刮涂的方式进行小面积施工，便于根据实际的工况环境选择合理的施工方式。

(4)该材料在固化过程对温、湿度等环境因素的影响不敏感，既可在冬季低温环境下施工，其最低固化温度可低至-10℃；又可在夏季高温高湿环境下施工。

(5)该材料具有阻燃性能、耐水性、耐液体介质性能、防腐性能、耐霉菌性及耐老化性能，能够满足涂覆于工件的外表面及腐蚀环境恶劣的场合下的使用要求。

(6)通过调整材料的凝胶时间可对材料的表观状态根据具体的使用要求进行调整，既可做到表面平整光滑，又可将材料表面设计成具有防滑和吸声功能的尖劈结构，拓宽了材料的应用范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高性能聚脲阻尼材料，其特征在于，由A组分和B组分组成，所述A组分为端异氰酸酯预聚体，按重量份数，由60-80份多异氰酸酯、40-60份多元醇、20-30份反应型液体阻燃剂反应而成，其-NCO含量为12％～16％；

所述B组分由以下重量份数的原料组成：20-40份位阻扩链剂、30-60份端氨基聚醚、20-50份多元醇、2-5份分散剂、2-5份消泡剂、20-30份超细粉体阻燃剂、1-3份偶联剂、3-8份耐候助剂、0-2份催化剂、20-60份片状功能填料、3-5份除水剂、1-10份色浆；

所述A组分与B组分的异氰酸酯指数α值为0.9～1.1。

2.根据权利要求1所述的高性能聚脲阻尼材料，其特征在于，所述A组分中多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、L-赖氨酸二异氰酸酯中的一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的高性能聚脲阻尼材料，其特征在于，所述A组分和B组分中多元醇为含有侧基的聚醚多元醇，所述聚醚多元醇包括聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、芳香族聚醚二元醇中的一种或几种的混合物；

所述聚氧化丙烯二醇的平均分子量为1000-2000，其含水量≤0.5％，不饱和度≤0.04mmol/g，酸值≤0.8mg KOH/g；

所述聚氧化丙烯三醇的平均分子量为1000-5000，其含水量≤0.5％，不饱和度≤0.04mmol/g，酸值≤0.8mg KOH/g；

所述芳香族聚醚二元醇包括对苯二酚二羟乙基醚、间苯二酚二羟乙基醚、间苯二酚双羟丙基醚、间苯二酚双羟丙基乙基醚、双酚A二羟乙基醚、双酚A二羟丙基醚，其酸值≤0.8mgKOH/g，含水率≤0.5％。

4.根据权利要求1所述的高性能聚脲阻尼材料，其特征在于，所述A组分中反应型液体阻燃剂为含磷多元醇，包括三(一缩二丙二醇)亚磷酸酯、N,N-二(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯、N,N-二(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二甲酯、Exolit OP550、Exolit OP560中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的高性能聚脲阻尼材料，其特征在于，所述B组分中位阻扩链剂为具有位阻结构的低反应活性的液体二元胺，其含水量≤0.5％；所述液体二元胺包括3,5-二乙基甲苯二胺、3，5-二甲硫基甲苯二胺、2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯、4,4′-双仲丁氨基二苯基甲烷、N,N,-二烷基苯二胺、2,4-二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯、3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二环己基甲烷、4,4′-双仲丁氨基二环己基甲烷、3,3-二甲基-4,4-双仲丁氨基-二环己基甲烷中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的高性能聚脲阻尼材料，其特征在于，所述B组分中端氨基聚醚为Huntsman公司生产的型号为JeffamineD-2000、JeffamineD-400、JeffamineD-4000、THF-100、THF-140、THF-170、SD-401、SD-2001、ST-404、XTJ-582、P-650、P-1000、P-2000、JeffamineT-3000、JeffamineT-5000、JeffamineT-3000、JeffamineT-403中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的高性能聚脲阻尼材料，其特征在于，所述B组分中分散剂为Tego685、BYK110、BYK163、EFKA4010、Disperse3608中的至少一种；

消泡剂为Tego900、Tego940、Tego920、Tego Foamex N、BYK141、BYK052、BYK 051、BYK053、BYK066N中的至少一种；

超细粉体阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、偏硼酸钡、三氧化二锑中的一种或几种的混合物，其细度≤10μm。

8.根据权利要求1所述的高性能聚脲阻尼材料，其特征在于，所述B组分中偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种的复配物；所述硅烷偶联剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷；所述钛酸酯偶联剂包括异丙基三(异硬酯酰基)钛酸酯、三乙醇胺钛酸酯、四异丙基二(亚磷酸二辛酯)钛酸酯、聚钛酸丁酯；所述铝酸酯偶联剂包括二硬脂酰氧异丙基铝酸酯；

催化剂为有机金属类催化剂或叔胺类催化剂，所述有机金属类催化剂为异辛酸铋，二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸锌，钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯中的一种或几种混合物；所述叔胺类催化剂为三乙烯二胺、双吗啉基二乙基醚、二甲基环己胺、N-甲基二环己胺、五甲基二亚乙基三胺、五甲基二亚丙基三胺、四甲基乙二胺、四甲基丙二胺、四甲基己二胺、N,N-二甲基苄胺、1,4-二甲基哌嗪中的一种或几种混合物。

9.根据权利要求1所述的高性能聚脲阻尼材料，其特征在于，所述B组分中耐候助剂包括紫外线吸收剂和/或光稳定剂；

片状功能填料为云母粉、玻璃鳞片、片状石墨粉、云母氧化铁中的一种或几种，其粒径≤500μm；

除水剂为分子筛、原甲酸乙酯或噁唑烷中的一种或几种的复配物，所述分子筛的规格为3a、4a或13XP；

色浆为氨酯级色浆，其含水量≤0.1％。

10.一种如权利要求1-9任意一项所述的高性能聚脲阻尼材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)A组分的制备：按配方准备原料，将多元醇、反应型液体阻燃剂加入到密闭的高速分散机搅拌罐中进行预混10-15min，转速控制在200-400r/min，再投入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至95-100℃，在真空-0.1MPa下脱水5-6h，解除真空，降温至50℃以下加入多异氰酸酯，在80-85℃下反应3-4h，反应结束后，测定-NCO值后出料，过滤包装；

(2)B组分的制备：按配方准备原料，将位阻扩链剂、端氨基聚醚、多元醇、分散剂、消泡剂、超细粉体阻燃剂和片状功能填料加入到高速分散机搅拌罐中进行预混20-30min，转速控制在200-400r/min，然后将转速调高到600-1000r/min，待细度≤20μm，再调转速到400-600r/min，并依次加入其他原料，室温搅拌分散15-30min，后用200目铜滤网过滤包装；

(3)按照A组分与B组分的异氰酸酯指数α值为0.9～1.1准备原料，混合均匀后待使用。