專利名稱:寬溫域高阻尼材料的制作方法
本發明涉及一種寬溫域(寬頻帶)、高阻尼的高分子材料。這種材料是以聚氨酯和環氧樹酯通過形成互穿聚合物網絡(IPN)而制得的。在很多場合下，它可用作為消音、減振材料。
單一聚合物的玻璃化轉變溫度范圍較窄、其實際應用受到了限制。為了解決這個問題，人們對聚合物進行了機械共混改性和共聚改性(見美國專利3547760號)，得到了阻尼溫域較寬的高分子材料。但是，由于機械共混體系組分間容易發生相分離，故在選擇共混體系時，對組分間的化學相容性要求較高;而共聚材料的合成往往受到組分單體間相對活性等因素的限制，這給阻尼材料的設計和生產帶來了困難。IPN是用化學方法將兩種或兩種以上聚合物網絡互相貫穿，交結在一起而形成的新型聚合物材料。IPN不但有獨特的物理和機械性能，而且還有合成工藝簡單，可根據實際需要方便地進行分子設計等特點。因而，IPN的研究及應用日益廣泛。L、H.SperLing(美國專利3833404號)等人首先提出并合成了IPN高分子阻尼材料。他們研究的聚甲基丙烯酸酯/聚丙烯酸酯體系有較寬的阻尼溫域及較高的阻尼值，但其高溫性能不好，對基底粘附性不夠強且價格也較貴。除此之外，有人也對其它IPN體系的阻尼性能進行了研究，但阻尼性能并不十分理想。
本發明的任務是提供一種簡便、可行的IPN阻尼材料的合成方法，所合成的材料性能優良。在100℃以上的溫域內保持大于0.4的tgδ值，又具有良好的物理機械性能，對多種基底有良好的粘附性。
本發明的任務是以下述方法完成的將真空干燥處理的聚環氧丙烷二元醇(PPO)(Mn為500到3000)和重蒸處理的二異氰酸酯以一定比例(端基摩爾比值NCO/OH＝1.8～2.6)合成聚氨酯預聚物。以脂肪二元醇(含2到16個碳原子的線性或支鏈二元醇及相應的取代二元醇，含6個碳原子的脂環二醇及其相應的取代二元醇)以及多縮乙二醇H〔-OCH2CH2)nOH(n為2到10)或含芳環的二元醇作為聚氨酯預聚物的擴鏈劑，以小分子三元醇為其交聯劑合成聚氨酯網絡。其中擴鏈劑與交聯劑的摩爾配比為三元醇/二元醇等于0到15。同時，以環氧樹脂固化劑固化環氧樹脂(雙酚A型，環氧值為0.30～0.60)(環氧樹脂內先加入0.0%到60%的填料。于真空之下抽除其中的氣泡)形成與聚氨酯網絡互穿的環氧網絡。聚氨酯和環氧樹脂的配比范圍為0/100-100/0，其中以60/40為最佳。此外，聚氨酯及環氯樹酯的粘結性能優越，物理機械性能優良，可以滿足本發明任務提出的要求，下面給出幾個典型的實例。
例1在裝有電動攪拌、氮氣導管，滴液漏斗及干燥管的250ml三口燒瓶中加入50克80℃新蒸的MDI，然后置于70℃的油浴中，在不斷攪拌及通干燥氮氣的情況下，以每分鐘5-7克的速度滴加100克預熱至70℃的干燥PPO(Mn＝1000)入其中。待加完后，將油溫升至80℃，在攪拌及通干燥氮氣的情況下反應二個半小時，這時開始取樣測定(二正丁胺法)所含成的預聚物的端基含量，直至達到理論值為止。
稱取以上合成的預聚物12克于預熱至100℃、已凈化處理的150ml的小燒杯中，再按計量加入三甲醇丙烷(TMP)及1.5一戊二醇的混合物(其摩爾比為1∶3)以及8克80℃的環氧樹脂(E5l)，隨后加入0.2克DMP-30，攪拌均勻后，轉移至15cm×3cm的大試管中于真空泵上抽除其中氣泡，后倒入預熱至80℃的聚四氟乙烯模具中于100℃下固化12小時，即得較為理想的IPN材料。此試樣編號為IPN-IV-03。
例2用與例1相同的方法進行合成。不同點是聚氨酯和環氧樹酯的重量比改為70/30，環氧樹脂改用E44。此試樣編號為IPN-IV-05。
例3合成法與例1相同，差別在于以1，2，6-己三醇(計量時，只計兩個端羥基)作為擴鏈劑不用TMP。這時聚氨酯為熱塑性，此試樣編號為IPN-S-02。
例4合成法同例3，只是以1，10-癸二醇代替1，2，6-己三醇。此試樣編號為IPN-S-08。
為了評價所合成材料的阻尼性能，對其進行了動態力學性能測量和阻尼涂板測量。圖1-圖4是幾個試樣的動態力學譜(使用Rheovibron DDV-Ⅲ-EA測量);圖5是以合成的材料為阻尼層以PVC為約束層涂敷于鋼板上的測量結果對比，可以發現本發明的優點是該體系的阻尼溫域寬(大于100℃)，阻尼值高(在該溫域內tgδ值可保持大于0.5)，是性能優越的阻尼材料體系，圖5的測量結果可見在0-20KHZ的頻率范圍內，平均振動信號強度降低了20dB，高頻信號幾乎完全消失，鋼板基頻在加了涂層以后向低頻移動了100HZ。所有這些都是一般阻尼材料難以達到的。另外，該體系以粘結性較好的聚醚氨酯和環氧樹脂為主體，它們決定了該體系對各種振動底基或表面有優良的粘合力;再者，聚氨酯和環氧樹酯都可以室溫固化，這都給材料在噴刷，涂敷等施工上帶來方便。
本發明的最佳實施方案是以分子量(
Mn)為1000的聚醚二元醇(PPO)和MDI按(NCO/OH＝200)合成聚氨酯預聚體，以1.10-癸二醇作為其延伸劑形成熱塑性聚氨酯網絡，與此同時時，加入重量比(PU/EP)為70/30環氧樹脂(E51)，再加入15%的云母片為填料及0.1%到5%DMP-30固化環氧樹脂。所得材料(IPN)阻尼性能優良。
權利要求
1.一種由聚醚氨酯、環氧樹脂及填料組成的IPN體系及其合成方法。其特征是用本體法將聚氨酯預聚物、聚氨酯擴鏈劑及交聯劑，環氧樹脂及其固化劑和填料混合而合成的一步法互穿聚合物網絡。
2.按權利要求
1規定的方法，其特征是各種原料在混合后，經過嚴格的脫氣處理后澆鑄成型。
3.按權利要求
1規定的體系，其特征是以分子量(Mn)為500到3000的聚環氧丙烷二元醇(PPO)為聚氨酯軟段，它和二異氰酸酯反應形成聚醚氨酯預聚物，其中端基摩爾數比(NCO/OH)在1.8-2.6范圍內。
4.按權利要求
1和3規定的體系，其特征是以MDI、TDI及HDI等二異氰酸酯為原料合成聚氨酯預聚物。
5.按權利要求
1規定的體系，其特征是以雙酚A型環氧樹脂為環氧樹脂組分，其環氧值為0.30到0.60。
6.按權利要求
1和3規定的體系，其特征是聚氨酯預聚物所用擴鏈劑為含2-16個碳原子的脂肪族二元醇或取代脂肪族二元醇，脂環二醇或取代脂環二醇以及分子結構為H(-OCH2CH2)mOH，m為2到10的二元醇和含苯環的二元醇，其交聯劑為含5到25個碳原子的三元醇或取代三元醇。
7.按權利要求
1和6規定的體系，其特征是擴鏈劑的相對用量〔以交聯劑(即三元醇)對擴鏈劑(即二元醇)的摩爾比計〕范圍為0-15。
8.按照權利要求
1，2，3和4規定的體系，其特征是聚氨酯和環氧樹脂的重量配比為0/100到100/0。
9.按照權利要求
1規定的體系，其特征是所用填料包括蛭石粉、云母粉(片)、石墨、滑石粉、鋁粒(粉)、石棉等，其用量占總重量的0.0%到60%。
10.按照權利要求
1規定的體系，其特征是環氧樹脂固化劑是叔胺類化合物(如DMP-30)。用量為0.1%到5%。
專利摘要
本發明公開了一種寬溫域、高阻尼的高分子材料及其合成方法。該材料是由聚環氧丙烷二元醇形成的聚氨酯通過與環氧樹脂形成一步IPN而制得的。該材料阻尼溫域大于100℃，阻尼值(tgδ)大于0.4，并且對基底有良好的粘著力。
文檔編號C08L75/00GK85104749SQ85104749
公開日1987年1月7日 申請日期1985年6月25日
發明者王源升, 姚樹人 申請人:海軍工程學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan