CN114230763A - 建筑减振用微孔聚氨酯弹性体制备方法、微孔聚氨酯弹性体及减振件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种建筑减振用微孔聚氨酯弹性体的制备方法、微孔聚氨酯弹性体及减振件，所述方法包括：制备组分A，包括使60‑75重量份的三羟基聚丁二烯与20‑30重量份的聚醚多元醇反应以制备组分A；制备组分B，包括使65‑80重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯、20‑26重量份的聚合多异氰酸酯以及22‑28重量份的聚四氢呋喃二醇反应以制备组分B；以及将温度分别加热到50‑56℃的组分A和组分B混合在一起，反应制得微孔聚氨酯弹性体，其中组分A和组分B的质量比为100：30‑35。
Description
技术领域
本发明涉及振动控制技术领域，特别是一种建筑减振用微孔聚氨酯弹性体的制备方法、该方法制备的聚氨酯弹性体及由聚氨酯弹性体制备的减振件。
背景技术
微孔聚氨酯弹性体是性能介于弹性体和泡沫材料之间的一种材料，密度介于泡沫和实心材料之间，兼顾了泡沫质轻、耐冲击性好、吸能、缓冲性能好和弹性体的强度高、耐磨性好的特点。在主要的物理机械性能方面，微孔聚氨酯弹性体超过了所有其他密度相同的微孔弹性体，可广泛应用于轨道工程、建筑装饰、汽车隔音等方面。在减振方面，微孔聚氨酯弹性体对冲击能量的吸收率能达到75％-95％，综合性能优于丁基橡胶，配合其高强度、高耐磨的特性，可以作优异的建筑减振材料使用。
但是，由于减振材料常常被铺设在地下，因此要求减振材料吸水率低，抗潮解、霉变，并具有良好的抗变形能力和减振能力。聚氨酯材料能够起到很好的减振作用，有效降低振动带来的影响，但是这些产品由于其刚度、耐老化性，耐气候性等问题，并不能直接用于建筑减振。
因此，需要新的产品和技术，以至少部分解决现有技术中的存在的问题。
发明内容
为改善以上现有技术中存在的问题，本发明提出一种建筑减振用微孔聚氨酯弹性体的制备方法、该方法制备的微孔聚氨酯弹性体及由微孔聚氨酯弹性体制备的减振件，该聚氨酯弹性体具有合适刚度、耐老化、耐水解等特性，能够起到很好的减振作用并且可长期使用。
根据本发明的一方面，提供一种建筑减振用微孔聚氨酯弹性体的制备方法，包括：
制备组分A，包括使60-75重量份的三羟基聚丁二烯与20-30重量份的聚醚多元醇反应以制备组分A；
制备组分B，包括使65-80重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯、20-26重量份的聚合多异氰酸酯以及22-28重量份的聚四氢呋喃二醇反应以制备组分B；以及
将温度分别加热到50-56℃的组分A和组分B混合在一起，在65-70℃温度下反应25-35分钟，制得微孔聚氨酯弹性体，组分A和组分B的质量比为100：30-35。
根据本发明的实施方案，制备组分A的步骤中，还包括加入1.5-3.0重量份的匀泡剂、0.4-0.7重量份的开孔剂、0.5-1.0重量份的催化剂以及1.0-4.0重量份的水。
根据本发明的实施方案，制备组分A的步骤中，还包括加入0.8-1.5重量份的色浆。
根据本发明的实施方案，先加入三羟基聚丁二烯、聚醚多元醇、匀泡剂、开孔剂和催化剂，在70-85℃温度下反应50-130分钟之后，再加入水和色浆，反应120-200分钟。
根据本发明的实施方案，制备组分A的步骤中，还包括检测反应产物中的水分含量和羟值，当水分含量为1w％-5w％以及羟值为80-200mgKOH/g时，组分A制备完成。
根据本发明的实施方案，在制备B组分的步骤中，先使二苯基甲烷二异氰酸酯与聚四氢呋喃二醇在55-85℃温度下反应20-40分钟，之后加入聚合多异氰酸酯，在70-78℃温度下反应50-70分钟。
根据本发明的实施方案，在制备B组分的步骤中，还包括检测异氰酸酯基NCO的含量。
根据本发明的另一方面，提供一种微孔聚氨酯弹性体，由根据本发明所述的方法制备。
根据本发明的又一方面，提供一种建筑用减振件，由根据本发明所述的微孔聚氨酯弹性体制成。
本发明的建筑减振用微孔聚氨酯弹性体及其制备方法，具有一些优点，例如：
1.新型微孔聚氨酯弹性体材料考虑了建筑减振的方面的要求，具有合适的刚度，拥有良好的减振性能，能够有效减小外界振动对建筑物的影响。
2.采用三羟基聚丁二烯，赋予聚氨酯微孔弹性体良好的低吸水率性能，使用过程中，例如可以防止冬季吸水后结冰，并可以避免吸水后霉菌侵蚀。
3.通过对配方和制备方法的设计，制备的微孔聚氨酯弹性体材料泡孔均匀，成型时间较快，生产效率得到有效提高。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：
附图1为根据本发明实施例制备的微孔聚氨酯弹性体的照片；和附图2为根据本发明实施例制备的微孔聚氨酯弹性体的微观照片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，但并不用来限制本发明的保护范围。
微孔聚氨酯弹性体的主要原料包括聚合物多元醇、多异氰酸酯、扩链剂、发泡剂、匀泡剂、阻燃剂、催化剂和填料等。其中聚合物多元醇和多异氰酸酯是构成微孔聚氨酯材料的主体，不同类型的多异氰酸酯与不同类型的多元醇化合物反应后，能够得到多种结构不同的聚氨酯材料。微孔聚氨酯弹性体的性能直接和其内部结构息息相关，其微观结构和形态又受到极性基团之间的相互作用影响，例如软段和硬段的比例、种类、结构和形态都影响着微孔聚氨酯弹性体的力学性能、减振性能和耐热性能等。实践中，获得满足需求的性能良好的聚氨酯并不容易，需要大量的科学实验。在本发明中，发明人经过大量的研究、选取特定的原材料和生产工艺，获得的满足性能要求的良好效果。
生产聚氨酯的主要原料异氰酸酯是含有-NCO基团的化合物，主要有甲苯二异氰酸酯(TDI)，二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，己二异氰酸酯(HDI)，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)，1,5-萘二异氰酸酯(NDI)等。其中，MDI和TDI是最常见也是应用最多的两种。由于分子结构的不同，MDI和TDI的主要用途也不同。TDI主要应用于软质泡沫、弹性体(尤其是浇注型弹性体)、涂料等领域。MDI的蒸汽压较TDI低的多，不易挥发，毒性低。纯MDI常温时为固体，不利于操作。从环保、成本以及操作工艺等角度考虑，本发明中，采用了MDI以及聚合多异氰酸酯。
多元醇是多官能度醇类的简称，是合成聚氨酯树脂的重要原料之一，多元醇化合物的种类、分子量、官能度与分子结构等不同，所制备的聚氨酯树脂的物理化学性能有很大差异。聚氨酯工业中所用的多元醇主要有两大类：聚醚多元醇和聚酯多元醇。在本发明中，基于耐水和耐气候性考虑，选择了聚醚多元醇。更具体地，例如可以优选分子量为1500-6000聚醚多元醇，聚四氢呋喃二醇等。
本发明通过研究发现，引入三羟基聚丁二烯可以赋予聚氨酯微孔弹性体良好的低吸水率性能，并且不会使得聚氨酯的其他性能变差，例如减振性能，强度等方面。
在微孔聚氨酯制备还可以加入其他的化学助剂(添加剂)，例如可以包括匀泡剂、开孔剂、催化剂、色浆等等。例如匀泡剂可以为L580、M-8804、M-8853，MAYCAT 8154等。开孔剂可以为K8818、M-9956等，催化剂可以为胺催化剂A33、MAYCAT RA1等。色浆可以选自JR101BH905等。本领域技术人员可以根据本发明的教导以及本领域的常识选择适当的化学助剂。
下面结合具体的实施例进一步阐述本发明
实施例1-聚氨酯弹性体的制备
(1)制备A组分
将65重量份三羟基聚丁二烯(临沂京瑞新材料有限公司，JR-P330，羟值45mgKOH/g)、22重量份的聚醚多元醇(山东蓝星东大有限公司，DL2000，羟值56mgKOH/g)、1.8重量份匀泡剂L580、0.5重量份的开孔剂K8818以及0.6重量份的催化剂A33加入到反应釜中，关闭阀门，将反应釜温度升高至72℃，搅拌混合70min；之后，加入2.0重量份的水和1.0重量份的色浆JR101，继续搅拌140min，得到组分A。之后检测粘度，水分含量和羟值。
结果如下：
旋转粘度计DV2T，美国Brookfield公司，粘度≤2000mPa.S；卡尔费休水分仪，V10S梅特勒METTLER公司，水分含量2.15w％；羟值：傅里叶变换近红外光谱仪，MB3600-CH20型，ABB公司，178mgKOH/g。
(2)制备B组分
将70重量份二苯基甲烷二异氰酸酯(烟台万华集团，MDI100)和23重量份的聚四氢呋喃二醇(韩国PTG公司，PTMG1000)加入反应釜中，关闭阀门，将反应釜升高温度至60℃，搅拌混合25min；然后在75℃下把24重量份的聚合多异氰酸酯(烟台万华集团，PM-2025)加入到反应釜中，搅拌混合55min，反应得到组分B。检测NCO含量，结果如下：
傅里叶变换近红外光谱仪，MB3600-CH20型，ABB公司，NCO12％。
(3)制备微孔聚氨酯弹性体
将组份A和B组分分别升温至53℃，分别快速搅拌均匀并注入模具(A：B的质量比为100:50)中，于68℃温度下反应30分钟，脱模，得到微孔聚氨酯弹性体(参见附图1)。
实施例2-聚氨酯弹性体的制备
(1)制备A组分
将70重量份三羟基聚丁二烯(临沂京瑞新材料有限公司，JR-P330，羟值45mgKOH/g)、26重量份的聚醚多元醇(山东蓝星东大有限公司，DL4000D，羟值26mgKOH/g)平均分子量为4000)、2.0重量份匀泡剂MAYCAT 8154、0.6重量份的开孔剂M-9956以及0.7重量份的催化剂MAYCAT RA1加入到反应釜中，关闭阀门，将反应釜温度升高至80℃，搅拌混合70min；之后，加入2.0重量份的水和1.2重量份的色浆BH905，继续搅拌160min，得到组分A。之后检测粘度，水分含量和羟值。结果如下：
旋转粘度计DV2T，美国Brookfield公司，粘度≤3000mPa.S；卡尔费休水分仪，V10S梅特勒METTLER公司，水分含量2.0w％；羟值：傅里叶变换近红外光谱仪，MB3600-CH20型，ABB公司，225mgKOH/g。
(2)制备B组分
将72重量份二苯基甲烷二异氰酸酯(烟台万华集团，MDI100)和26重量份的聚四氢呋喃二醇(韩国PTG公司，PTMG1000)加入反应釜中，关闭阀门，将反应釜升高温度至72℃，搅拌混合25min；然后在75℃下把24重量份的聚合多异氰酸酯(烟台万华集团，PM-2025)加入到反应釜中，搅拌混合60min，反应得到组分B。检测NCO含量，结果如下：
傅里叶变换近红外光谱仪，MB3600-CH20型，ABB公司，NCO14％。
(3)制备微孔聚氨酯弹性体
将组份A和B组分分别升温至55℃，分别快速搅拌均匀并注入模具(A：B的质量比为100:80)中，于68℃温度下反应30分钟，脱模，得到微孔聚氨酯弹性体。
实施例3-微孔聚氨酯弹性体的性能测试
利用电子显微镜对所得产品进行了拍照(参见附图2)，可以看出，微孔聚氨酯弹性体的泡孔结构均匀良好。
另外，根据相应的测试标准，测试了材料的密度、刚度、拉伸性能及吸水率等方面的性能。测试结果如表1所示。
表1产品性能
实验结果表明，本发明的产品完全符合相关标准的要求；并且在吸水性、拉伸压缩方面远远优于标准要求，因此具备良好的储能及耗能性能以及耐气候性，能够适合于减振应用。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述实施方式，任何熟悉本领域的专业技术人员，在不脱离本发明的宗旨下，利用上述揭示的技术内容做出些许变更或修饰，均属本发明的保护之内。
Claims (9)
1.一种建筑减振用微孔聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，包括：
制备组分A，包括使60-75重量份的三羟基聚丁二烯与20-30重量份的聚醚多元醇反应以制备组分A；
制备组分B，包括使65-80重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯、20-26重量份的聚合多异氰酸酯以及22-28重量份的聚四氢呋喃二醇反应以制备组分B；以及
将温度分别加热到50-56℃的组分A和组分B混合在一起，在65-70℃温度下反应25-35分钟，制得微孔聚氨酯弹性体，组分A和组分B的质量比为100：30-35。
2.根据权利要求1所述的建筑减振用微孔聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，制备组分A的步骤中，还包括加入1.5-3.0重量份的匀泡剂、0.4-0.7重量份的开孔剂、0.5-1.0重量份的催化剂以及1.0-4.0重量份的水。
3.根据权利要求2所述的建筑减振用微孔聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，制备组分A的步骤中，还包括加入0.8-1.5重量份的色浆。
4.根据权利要求3所述的建筑减振用微孔聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，先加入三羟基聚丁二烯、聚醚多元醇、匀泡剂、开孔剂和催化剂，在70-85℃温度下反应50-130分钟之后，再加入水和色浆，反应120-200分钟。
5.根据权利要求1所述的建筑减振用微孔聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，制备组分A的步骤中，还包括检测反应产物中的水分含量和羟值，当水分含量为1w％-5w％以及羟值为80-200mgKOH/g时，组分A制备完成。
6.根据权利要求1所述的建筑减振用微孔聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，在制备B组分的步骤中，先使二苯基甲烷二异氰酸酯与聚四氢呋喃二醇在55-85℃温度下反应20-40分钟，之后加入聚合多异氰酸酯，在70-78℃温度下反应50-70分钟。
7.根据权利要求1所述的建筑减振用微孔聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，在制备B组分的步骤中，还包括检测异氰酸酯基NCO的含量。
8.一种微孔聚氨酯弹性体，其特征在于，由根据权利要求1-7中任一项所述的方法制备。
9.一种建筑用减振件，其特征在于，由根据权利要求8所述的微孔聚氨酯弹性体制成。
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