CN114836160A

CN114836160A - 一种室温快固化高弹性宽温宽频ms/环氧阻尼胶及其制备方法

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Publication number: CN114836160A
Application number: CN202210658691.9A
Authority: CN
Inventors: 李禹函; 朱军; 吴凯; 魏柳荷; 刘兴江; 赵艺芳; 孙爱灵
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2022-06-12
Filing date: 2022-06-12
Publication date: 2022-08-02
Anticipated expiration: 2042-06-12
Also published as: CN114836160B

Abstract

本发明属于弹性阻尼高分子材料技术领域，具体涉及一种室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶及其制备方法，所述阻尼胶包括重量比为100:15～22的A组份和B组份；其中，A组份由如下重量份的成份组成：硅烷封端聚醚树脂20～50份、环氧树脂20～50份、稀释剂115～30份、硅烷偶联剂1～5份；B组份由如下重量份的成份组成：聚醚胺2～5份、聚硫醇固化剂3～6份、稀释剂25～10份、催化剂0.1～0.5份、促进剂0.4～1.0份。本发明运用互穿聚合物网络IPN策略赋予阻尼胶宽温域宽频域和高有效损耗因子，阻尼性能得到大幅提升，选择硅烷封端聚醚树脂赋予材料优异的弹性，使阻尼胶具备抵抗大形变的能力，室温下快速固化的特性，能显著提高生产效率和大幅降低能耗，在减振降噪应用领域具有巨大的潜力。

Description

一种室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶及其制备方法

技术领域

本发明属于弹性阻尼高分子材料技术领域，具体涉及一种室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶及其制备方法。

背景技术

使用阻尼材料是减振降噪最有效的一种方法，而阻尼胶是一种常见的阻尼材料，具有良好的减震降噪功能，被广泛应用于汽车、船舶、水下航行器、飞行器、防抖摄影器材等行业。

由于拓宽有效损耗因子的温域和频域能赋予阻尼材料更出色的减振降噪能力，目前，获得高性能阻尼胶的策略通常是构建互穿聚合物网络(IPN)，已有大量的公开文献采用聚氨酯、有机硅、聚丙烯酸酯、环氧树脂等基础树脂合成与制备了高性能阻尼胶。但在实际应用中，阻尼胶应该兼顾施工性能与弹性；例如，室温下快速固化能大幅提高生产效率、降低能耗，高弹性能赋予阻尼胶抵抗大形变的能力，适应更为复杂的使用工况。然而，阻尼性能与固化速率、弹性相互制约，需开辟新路线以获得兼顾这三种性能的阻尼胶。

硅烷封端聚醚树脂(MS树脂)固化后具有优异的弹性，但它仅在低于零度的条件下才表现出较高的损耗因子。环氧树脂虽可以在室温下进行快速的化学交联，但固化产物硬度大，不具备弹性特征。而目前，采用这两种树脂构建互穿聚合物网络(IPN)，以获得室温下可快速固化、高弹性、优异阻尼性能的阻尼胶的研究较少，且没有相关的报道。因此，开创实现该目标性能的技术路线具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶，包括重量比为100:15～22的A组份和B组份；

其中，所述A组份由如下重量份的成份组成：

硅烷封端聚醚树脂20～50份

环氧树脂20～50份

稀释剂115～30份

硅烷偶联剂1～5份；

所述B组份由如下重量份的成份组成：

聚醚胺2～5份

聚硫醇固化剂3～6份

稀释剂25～10份

催化剂0.1～0.5份

促进剂0.4～1.0份。

所述硅烷封端聚醚树脂的数均分子量为2000～20000g/mol。

所述环氧树脂为基于双酚A或双酚F的基本型或改性型树脂，环氧当量为190～400g/eq。

所述稀释剂1为环氧活性稀释剂。

所述硅烷偶联剂为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、环氧基硅烷、乙烯基硅烷中的一种或多种混合物。

所述聚醚胺的活泼氢当量为50～500g/eq。

所述聚硫醇固化剂的巯基质量分数为10～30％，活泼氢当量为60～100g/eq。

所述稀释剂2为丙二醇甲醚PM、二丙二醇甲醚DPM、乙二醇苯醚EPH、苯甲醇、二价酸酯DBE中的一种或多种混合物。

所述催化剂为有机锡类化合物，优选为二月桂酸二丁基锡、双(乙酰丙酮酸)二丁基锡中的一种或两种混合物。

所述促进剂为叔胺类化合物，优选为邻羟基苄基二甲胺DMP-10、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚DMP-30，双(二甲胺基乙基)醚BDMAEE、N-甲基吗啉NEM、三乙烯二胺TEDA、苄基二甲胺BDMA、三乙胺TEA，三乙醇胺，N,N-二甲基苯胺DMA、N,N-二乙基苯胺DEA、N,N-二甲基乙酰胺DMMA、N-乙基-N-羟乙基苯胺QA、1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯TBD、二氮杂二环DBU、二氮杂双环DBN中的一种或多种混合物。

本发明还提供了所述室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶的制备方法：

(1)将设定量的硅烷封端聚醚树脂、环氧树脂、稀释剂1、硅烷偶联剂投入双行星动力混合机，室温下搅拌0.5～1.5小时，抽真空脱泡，出料、密封包装得到A组份；

(2)将设定量的聚醚胺、聚硫醇固化剂、稀释剂2、催化剂、促进剂投入高速搅拌机，室温下搅拌0.5～1.5小时，出料、密封包装得到B组份。

所述室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶，A、B组份混合的可操作时间为20～60分钟，凝胶时间40～90分钟。

所述室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶，完全固化后的断裂伸长率＞400％，参考GB/T 13477.17-2017测试的弹性恢复率＞95％，应变200％连续循环拉伸100次的残余应变＜5％。

所述室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶，100Hz条件下损耗因子tanδ≥0.3的温域＞50℃，下限温度为-15～15℃，上限温度为55～65℃，室温条件下损耗因子tanδ≥0.3的频率范围是10～600Hz。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)运用互穿聚合物网络IPN策略赋予阻尼胶宽温域宽频域和高有效损耗因子，选择主链柔顺性良好的聚醚和主链含苯环的双酚A或双酚F型环氧树脂混合形成互穿网络，两种主链的运动松弛受缠结和分子间作用力的双重约束，阻尼性能得到大幅提升。

(2)选择硅烷封端聚醚树脂赋予材料优异的弹性，使阻尼胶具备抵抗大形变的能力。

(3)室温下快速固化的特性，能显著提高生产效率和大幅降低能耗，该过程由双重固化机理实现，适量催化剂促进硅烷封端聚醚树脂和硅烷偶联剂在室温下的水解、缩合的交联过程，聚硫醇固化剂和叔胺促进剂赋予环氧树脂与聚醚胺的室温下发生快速化学交联；故该室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶在减振降噪应用领域具有巨大的潜力。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明实施例及对比例中实验所用的原料如下，但是不限于以下原料，本发明只是以以下原料为具体例子来进一步具体说明本发明中所述室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶的效果：

硅烷封端聚醚树脂：RISUN 12000DS，江苏瑞洋安泰。

环氧树脂：NPEL-128，环氧当量为190g/eq，南亚。

稀释剂1：1，4-丁二醇二缩水甘油醚MY-622，江苏茂云。

硅烷偶联剂：-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，牌号A-187，美国联碳。

稀释剂2：丙二醇甲醚PM，山东鑫城。

聚醚胺：D230，活泼氢当量为57g/eq，济南铭威。

聚硫醇固化剂：GLS810，广州格凌。

催化剂：双(乙酰丙酮酸)二丁基锡U-220H，上海新典。

促进剂：2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚DMP-30，牌号K54，美国空气。

施工性评估：参考GB/T 7123.1-2015方法二测定可操作时间，参考GB/T 12007.7-1989测定凝胶时间。

弹性评估：参考GB/T 528-2009规定的方法进行断裂伸长率和循环拉伸试验，其中循环拉伸试验的应变定位200％，连续100次循环后记录残余应变。

阻尼性能评价：参考ISO 6721-4:2019规定的方法进行测试，tanδ≥0.3的温域测试条件为固定频率100Hz，温度范围-60～120℃；tanδ≥0.3的频域测试条件为固定温度25℃，频率范围10～1000Hz。

本发明设置实施例1～4及对比例1～5，投料重量份如表1所示：

表1实施例1～4及对比例1～5的投料重量份

实施例1～4及对比例1～5的制备方法包括如下步骤：

(1)将设定量的硅烷封端聚醚树脂RISUN 12000DS、环氧树脂NPEL-128、稀释剂MY-622和硅烷偶联剂A-187投入双行星动力混合机，室温下以60转/分钟的速度搅拌1.0小时，抽真空脱泡，出料、密封包装得到A组份；

(2)将设定量的聚醚胺D230、聚硫醇固化剂GLS810、稀释剂PM、催化剂U-220H、促进剂K54投入高速搅拌机，室温下以500转/分钟的速度搅拌0.5小时，出料、密封包装得到B组份。

对实施例1～4及对比例1～5所得阻尼胶进行性能评估，结果如表2所示：

表2实施例1～4及对比例1～5所得阻尼胶的性能

从表2中的综合性能评价可以看出，实施例1～4的阻尼胶具有显著的室温快速固化、高弹性、宽温域宽频域有效损耗因子的特征。对比例1不采用聚硫醇固化剂，体系中仅有硅烷封端聚醚树脂进行交联反应，失去了快速固化能力，且不能形成有效的IPN结构，有效阻尼温域主要贡献来源于MS树脂的玻璃化转变，该温域不适用于常规工况。对比例2不采用硅烷聚醚树脂的催化剂，体系中仅有环氧树脂进行交联反应，材料不具有弹性特征，测试阻尼性能失去意义。对比例3不采用叔胺促进剂对聚硫醇固化剂进行活化，体系中仅有硅烷封端聚醚树脂进行交联反应，失去了快速固化能力，且不能形成有效的IPN结构，有效阻尼温域主要贡献来源于MS树脂的玻璃化转变，该温域不适用于常规工况。对比例4环氧树脂含量偏高，尽管能获得较优的固化能力和阻尼性能，但其弹性较差。对比例5环氧树脂含量偏低，尽管能获得较优的固化能力和弹性，但其阻尼性能已经相比实施例4出现明显下降。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims

1.一种室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶，其特征在于，包括重量比为100:15～22的A组份和B组份；

其中，所述A组份由如下重量份的成份组成：硅烷封端聚醚树脂20～50份、环氧树脂20～50份、稀释剂115～30份、硅烷偶联剂1～5份；

所述B组份由如下重量份的成份组成：聚醚胺2～5份、聚硫醇固化剂3～6份、稀释剂25～10份、催化剂0.1～0.5份、促进剂0.4～1.0份。

2.如权利要求1所述的室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶，其特征在于，所述硅烷封端聚醚树脂的数均分子量为2000～20000g/mol。

3.如权利要求1所述的室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶，其特征在于，所述环氧树脂为基于双酚A或双酚F的基本型或改性型树脂，环氧当量为190～400g/eq。

4.如权利要求1所述的室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶，其特征在于，所述稀释剂1为环氧活性稀释剂，所述稀释剂2为丙二醇甲醚PM、二丙二醇甲醚DPM、乙二醇苯醚EPH、苯甲醇、二价酸酯DBE中的一种或多种混合物。

5.如权利要求1所述的室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶，其特征在于，所述硅烷偶联剂为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、环氧基硅烷、乙烯基硅烷中的一种或多种混合物。

6.如权利要求1所述的室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶，其特征在于，所述聚醚胺的活泼氢当量为50～500g/eq，所述聚硫醇固化剂的巯基质量分数为10～30％，活泼氢当量为60～100g/eq。

7.如权利要求1所述的室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶，其特征在于，所述催化剂为有机锡类化合物，所述促进剂为叔胺类化合物。

8.如权利要求7所述的室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、双(乙酰丙酮酸)二丁基锡中的一种或两种混合物，所述促进剂为邻羟基苄基二甲胺DMP-10、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚DMP-30，双(二甲胺基乙基)醚BDMAEE、N-甲基吗啉NEM、三乙烯二胺TEDA、苄基二甲胺BDMA、三乙胺TEA，三乙醇胺，N,N-二甲基苯胺DMA、N,N-二乙基苯胺DEA、N,N-二甲基乙酰胺DMMA、N-乙基-N-羟乙基苯胺QA、1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯TBD、二氮杂二环DBU、二氮杂双环DBN中的一种或多种混合物。

9.如权利要求1～8任一项所述的室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶，其特征在于，所述A、B组份混合的可操作时间为20～60分钟，凝胶时间为40～90分钟；

所述室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶完全固化后的断裂伸长率＞400％，参考GB/T 13477.17-2017测试的弹性恢复率＞95％，应变200％连续循环拉伸100次的残余应变＜5％；

所述室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶100Hz条件下损耗因子tanδ≥0.3的温域＞50℃，下限温度为-15～15℃，上限温度为55～65℃，室温条件下损耗因子tanδ≥0.3的频率范围是10～600Hz。

10.一种如权利要求1～8任一项所述的室温快固化高弹性宽温宽频MS/环氧阻尼胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：