專利名稱：一種聚氨酯/乙烯基聚合物ipn雙組分阻尼材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于減震材料制備領(lǐng)域，涉及一種寬溫域、高阻尼性能的阻尼材
料，特別是聚氨酯/乙烯基聚合物IPN (共混、共聚和互穿聚合物網(wǎng)絡(luò))雙組 分阻尼材料。
背景技術(shù)：
關(guān)于聚氨酯/乙烯基聚合物互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物阻尼材料，過去大多集中在聚 酯型聚氨酯/乙烯基聚合物IPN阻尼材料和聚醚型聚氨酯/乙烯基聚合物IPN 阻尼材料上，這些互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物的有效阻尼溫域雖然一般較寬，但是其耐 熱性、耐氧化性、水解穩(wěn)定性、以及耐腐蝕性一般都較差。近年來也有將活 性端基液體橡膠(多為端羥基聚丁二烯液體橡膠)作為聚氨酯軟段來做阻尼 材料的，Sonal Desai, I. M. Thakore, Anthony Brennan, Surekha Devi在Journal of Applied Polymer Science, 2002, Volume 83, Issue 7， Date: 14 February 2002, Pages: 1576-1585上發(fā)表的文章Thermomechanical properties and morphology of interpenetrating polymer networks of polyurethane-poly(methyl methacrylate)中指 出其在-100 100'C的范圍內(nèi)的損耗因子最大值尚不足0.3。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種聚氨酯/乙烯基聚合物IPN (共混、共聚和互 穿聚合物網(wǎng)絡(luò))阻尼材料在寬的溫域內(nèi)具有較高的阻尼值，同時(shí)具有優(yōu)良的 耐熱性、耐氧化性、水解穩(wěn)定性、以及耐腐蝕性。同時(shí)提供一種生產(chǎn)工藝較 簡單，能降低生產(chǎn)成本，使聚氨酯/乙烯基聚合物互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物在常溫下形 成的制備方法。
本發(fā)明所提供的寬溫域高阻尼材料通過下述方法制備
1)將50重量份的活性端基液體橡膠在60 85X:下抽真空3 5小時(shí)，然 后加入0.025 0.5重量份的催化劑二月桂酸二丁基錫以及5.69 5.9重量份 的、預(yù)熱至60 85'C的甲苯二異氰酸酯，攪拌均勻，在60 8(TC反應(yīng)2.5 5.0小時(shí)，得聚氨酯預(yù)聚體；
活性端基液體橡膠優(yōu)選端羥基聚丁二烯/丙烯腈液體橡膠。
2) 將40重量份的上述聚氨酯預(yù)聚體、0.058 0.1971重量份氧化劑過氧化 苯甲酰、IO重量份溶劑乙酸乙酯混合均勻得組分A;
3) 將13 15重量份的乙烯基單體、0.04 0.08重量份的引發(fā)劑N,N-二甲 基苯胺、0.03 0.15重量份的催化劑二月桂酸二丁基錫、0.06 0.2重量份的 聚氨酯擴(kuò)鏈劑l， 4-丁二醇以及0.06 0.2重量份的交聯(lián)劑三羥甲基丙垸、5 重量份的溶劑乙酸乙酯均勻混合得到組分B;
所述乙烯基單體是指甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-a-羥基 乙酯、丙烯酸-a-羥基乙酯、苯乙烯、丙烯酸-a-羥基乙酯中的一種或兩種及 兩種以上的混合物。
乙烯基單體混合物，可選用甲基丙烯酸丁酯6.89重量份、丙烯酸丁酯6.89 重量份、甲基丙烯酸-a-羥基乙酯0.725重量份配比；或選用甲基丙烯酸丁酯 13.78重量份，甲基丙烯酸-a-羥基乙酯0.725重量份配比；或選用丙烯酸丁 酯13.78重量份，甲基丙烯酸-a-羥基乙酯0.725重量份配比；或選用甲基丙 烯酸丁酯12.82重量份，丙烯酸-a-羥基乙酯0.725重量份配比；或選用甲基 丙烯酸丁酯7.58重量份，苯乙烯5.3重量份，丙烯酸-ci-羥基乙酯0.676重量 份配比。
4) 將A、 B組分按照重量比為20: 80 100: 0， -NCO/-OH的摩爾比為 0.6 1.4的比例配料，攪拌均勻，除汽泡后固化，制得本發(fā)明的阻尼材料。
本發(fā)明的寬溫域高阻尼材料在-100 10(TC的范圍內(nèi)的損耗因子最大值可 達(dá)到0.7以上，在較寬范圍內(nèi)可達(dá)0.3以上，優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。由于采用活性端 基液體橡膠作為聚氨酯預(yù)聚體的軟段，因其不含有普通聚酯和聚醚型聚氨酯 的酯鍵和醚鍵，同時(shí)還具有橡膠特性，使得該阻尼材料具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、 水解穩(wěn)定性、低溫柔性以及耐腐蝕性、耐油性等優(yōu)點(diǎn)。雙組分的配制，使得 該阻尼材料便于存放，施工簡便；常溫下形成互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物，降低了生產(chǎn) 成本。


附圖1，實(shí)施例1所制得的聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能(DMTA)曲線，橫軸為溫度曲線，縱軸為損耗因子。
附圖2，實(shí)施例2所制得的聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能(DMTA)曲線，橫軸為溫度曲線，縱軸為損耗因子。
附圖3，實(shí)施例3所制得的聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能(DMTA)曲線，橫軸為溫度曲線，縱軸為損耗因子。
附圖4，實(shí)施例4所制得的聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能(DMTA)曲線，橫軸為溫度曲線，縱軸為損耗因子。
附圖5，實(shí)施例5所制得的聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能(DMTA)曲線，橫軸為溫度曲線，縱軸為損耗因子。
附圖6，實(shí)施例6所制得的聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能(DMTA)曲線，橫軸為溫度曲線，縱軸為損耗因子。
附圖7，實(shí)施例7所制得的聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能(DMTA)曲線，橫軸為溫度曲線，縱軸為損耗因子。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明，在實(shí)際應(yīng)用中不限于此處提出的 實(shí)施例。
實(shí)施例1:
1)聚氨酯預(yù)聚體的合成 在裝有攪拌漿、溫度計(jì)、滴加裝置、導(dǎo)氣管的四口瓶中加入50克的端羥
基聚丁二烯/丙烯腈液體橡膠，75"C下抽真空，預(yù)處理4小時(shí)。然后降溫至60'C， 通氮?dú)?。加入催化劑二月桂酸二丁基錫0.025克以及5.9克預(yù)熱至6(TC的甲苯 二異氰酸酯，攪拌5min，升溫至75'C，溫度控制在75土TC，反應(yīng)3小時(shí)。
2) 第一組分(A)的制備
準(zhǔn)確稱量40克聚氨酯預(yù)聚體，0.1971克過氧化苯甲酰，IO克乙酸乙酯， 攪拌均勻，即A組分。
3) 第二組分(B)的制備
依次準(zhǔn)確稱量5克乙酸乙酯、6.89克甲基丙烯酸丁酯、6.89克丙烯酸丁 酯、0.725克甲基丙烯酸-a-羥乙酯、0.0725克N，N-二甲基苯胺、0.306克二 月桂酸二丁基錫、0.1971克1， 4-丁二醇、0.1957克三羥甲基丙垸，攪拌均勻，
即B組分。
4)聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的制備
將A、 B組分按照重量比70: 30、 -NCO/-OH的摩爾比為1.2的比例配料， 攪拌均勻，除汽泡后澆注成膜，室溫放置，固化后即得阻尼材料。
圖1為所制備的聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性 能(DMTA)曲線。-53'C以上的溫域內(nèi)損耗因子大于0.3，最大損耗值為0.81。
實(shí)施例2:
1) 重復(fù)實(shí)施例1中的1)步驟，
2) 第一組分(A)的制備
準(zhǔn)確稱量40克聚氨酯預(yù)聚體，0.058克過氧化苯甲酰，IO克乙酸乙酯， 攪拌均勻，即A組分。
3) 第二組分(B)的制備
依次準(zhǔn)確稱量5克乙酸乙酯、6.89克甲基丙烯酸丁酯、6.89克丙烯酸丁 酯、0.725克甲基丙烯酸-a-羥乙酯、0.029克N，N-二甲基苯胺、0.102克二月 桂酸二丁基錫、0.1971克l， 4-丁二醇、0.1957克三羥甲基丙垸，攪拌均勻， 即B組分。
4)聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的制備 將A、 B組分按照重量比70: 30、 -NCO/-OH的摩爾比為1.2的比例配料，
攪拌均勻，除汽泡后澆注成膜，室溫放置，固化后即得阻尼材料。
圖2為所制備的聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性
能(DMTA)曲線。-60"以上的溫域內(nèi)損耗因子大于0.3，最大損耗值為0.88。
1) 重復(fù)實(shí)施例1中的1)步驟，
2) 第一組分(A)的制備
準(zhǔn)確稱量40克聚氨酯預(yù)聚體，0.1018克過氧化苯甲酰，IO克乙酸乙酯， 攪拌均勻，即A組分。
3) 第二組分(B)的制備
依次準(zhǔn)確稱量5克乙酸乙酯、13.78克甲基丙烯酸丁酯、0.725克甲基丙
烯酸-a-羥乙酯、0.0509克N，N-二甲基苯胺、0.102克二月桂酸二丁基錫、0.1971 克l， 4-丁二醇、0.1957克三羥甲基丙烷，攪拌均勻，即B組分。 4)聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的制備
將A、 B組分按照重量比70: 30、 -NCO/-OH的摩爾比為1.2的比例配料， 攪拌均勻，除汽泡后澆注成膜，室溫放置，固化后即得阻尼材料。
圖3為所制備的聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性 能(DMTA)曲線。-47°(:以上的溫域內(nèi)損耗因子大于0.3，最大損耗值為0.85。
1) 重復(fù)實(shí)施例1中的1)、 2)步驟，
2) 第二組分(B)的制備
依次準(zhǔn)確稱量5克乙酸乙酯、13.78克丙烯酸丁酯、0.725克甲基丙烯酸 -a-羥乙酯、0.0509克N,N-二甲基苯胺、0.102克二月桂酸二丁基錫、0.1971 克l， 4-丁二醇、0.1957克三羥甲基丙垸，攪拌均勻，即B組分。
3) 聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的制備
將A、 B組分按照重量比70: 30、 -NCO/-OH的摩爾比為1.2的比例配料， 攪拌均勻，除汽泡后澆注成膜，室溫放置，固化后即得阻尼材料。
圖4為所制備的聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性 能(DMTA)曲線。損耗因子大于0.3的溫域?yàn)?45 63'C，最大損耗值為0.80。
實(shí)施例5: 1)聚氨酯預(yù)聚體的合成
在裝有攪拌漿、溫度計(jì)、滴加裝置、導(dǎo)氣管的四口瓶中加入50克的端羥 基聚丁二烯/丙烯腈液體橡膠，75"C下抽真空，預(yù)處理4小時(shí)。然后降溫至6(TC， 通氮?dú)狻＜尤氪呋瘎┒鹿鹚岫』a0.025克以及5.69克預(yù)熱至6(TC的甲 苯二異氰酸酯，攪拌5min，升溫至75'C，溫度控制在75土TC，反應(yīng)3小時(shí)。
2) 第一組分(A)的制備
準(zhǔn)確稱量40克聚氨酯預(yù)聚體，0.09克過氧化苯甲酰，IO克乙酸乙酯，攪 拌均勻，即A組分。
3) 第二組分(B)的制備
依次準(zhǔn)確稱量5克乙酸乙酯、12.82克甲基丙烯酸丁酯、0.676克丙烯酸 -a-羥乙酯、0.045克N，N-二甲基苯胺、0.102克二月桂酸二丁基錫、0.064克 1， 4-丁二醇、0.064克三羥甲基丙垸，攪拌均勻，即B組分。 4)聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的制備 將A、 B組分按照重量比70: 30、 -NCO/-OH的摩爾比為1.2的比例配料， 攪拌均勻，除汽泡后澆注成膜，室溫放置，固化后即得阻尼材料。
圖5為所制備的聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性 能(DMTA)曲線。損耗因子大于0.3的溫域?yàn)?59 3(TC，最大損耗值為0.74。
實(shí)施例6: 1)聚氨酯預(yù)聚體的合成
在裝有攪拌漿、溫度計(jì)、滴加裝置、導(dǎo)氣管的四口瓶中加入50克的端羥 基聚丁二烯/丙烯腈液體橡膠，75'C下抽真空，預(yù)處理4小時(shí)。然后降溫至60°C， 通氮?dú)?。加入催化劑二月桂酸二丁基錫0.025克以及5.9克預(yù)熱至6(TC的甲苯 二異氰酸酯，攪拌5min，升溫至75。C，溫度控制在75士rC，反應(yīng)3小時(shí)。
2) 第一組分(A)的制備
準(zhǔn)確稱量40克聚氨酯預(yù)聚體，0.0945克過氧化苯甲酰，IO克乙酸乙酉旨， 攪拌均勻，即A組分。
3) 第二組分(B)的制備
依次準(zhǔn)確稱量5克乙酸乙酯、7.58克甲基丙烯酸丁酯、5.3克苯乙烯、 0.676克丙烯酸-a-羥乙酯、0.0473克N，N-二甲基苯胺、0.0945克二月桂酸二 丁基錫、0.1983克l， 4-丁二醇、0.1983克三羥甲基丙烷，攪拌均勻，即B組 分。
4)聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的制備 將A、 B組分按照重量比70: 30、 -NCO/-OH的摩爾比為1.2的比例配料，
攪拌均勻，除汽泡后澆注成膜，室溫放置，固化后即得阻尼材料。
圖6為所制備的聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性
能(DMTA)曲線。損耗因子大于0.3的溫域?yàn)?70 72r，最大損耗值為0.78。
實(shí)施例7:1) 聚氨酯預(yù)聚體的合成
在裝有攪拌漿、溫度計(jì)、滴加裝置、導(dǎo)氣管的四口瓶中加入50克的端羥
基聚丁二烯/丙烯腈液體橡膠,75"C下抽真空,預(yù)處理4小時(shí)。然后降溫至60°C, 通氮?dú)狻＜尤氪呋瘎┒鹿鹚岫』a0.025克以及5.9克預(yù)熱至60'C的甲苯 二異氰酸酯，攪拌5min，升溫至75'C，溫度控制在75士rC，反應(yīng)3小時(shí)。
2) 第一組分(A)的制備
準(zhǔn)確稱量40克聚氨酯預(yù)聚體，0.1451克過氧化苯甲酰，IO克乙酸乙酯， 攪拌均勻，即A組分。
3) 第二組分(B)的制備
依次準(zhǔn)確稱量5克乙酸乙酯、6.89克甲基丙烯酸丁酯、6.89克丙烯酸丁 酯、0.725克甲基丙烯酸-a-羥乙酯、0.0725克N，N-二甲基苯胺、0.102克二 月桂酸二丁基錫、0.1971克1， 4-丁二醇、0.1957克三羥甲基丙烷，攪拌均勻， 即B組分。
4)聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的制備 將A、 B組分按照重量比70: 30、 -NCO/-OH的摩爾比為1.2的比例配料，
攪拌均勻，除汽泡后澆注成膜，室溫放置，固化后即得阻尼材料。
圖7為所制備的聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性
能(DMTA)曲線。損耗因子大于0.3的溫域?yàn)?46 23t:，最大損耗值為0.80。
權(quán)利要求
1.一種聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料，通過下述方法獲得1)將50重量份的活性端基液體橡膠在60～85℃下抽真空3～5小時(shí)，然后加入0.025～0.5重量份的催化劑二月桂酸二丁基錫以及5.69～5.9重量份的、預(yù)熱至60～85℃的甲苯二異氰酸酯，攪拌均勻，在60～80℃反應(yīng)2.5～5.0小時(shí)，得聚氨酯預(yù)聚體；2)將40重量份的上述聚氨酯預(yù)聚體、0.058～0.1971重量份氧化劑過氧化苯甲酰、10重量份溶劑乙酸乙酯混合均勻得組分A；3)將13～15重量份的乙烯基單體、0.04～0.08重量份的引發(fā)劑N，N-二甲基苯胺、0.03～0.15重量份的催化劑二月桂酸二丁基錫、0.06～0.2重量份的聚氨酯擴(kuò)鏈劑1，4-丁二醇以及0.06～0.2重量份的交聯(lián)劑三羥甲基丙烷、5重量份的溶劑乙酸乙酯均勻混合得到組分B；所述乙烯基單體是指甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-α-羥基乙酯、丙烯酸-α-羥基乙酯、苯乙烯、丙烯酸-α-羥基乙酯中的一種或兩種及兩種以上的混合物；4)將A、B組分按照重量比為20∶80～100∶0，-NCO/-OH的摩爾比為0.6～1.4的比例配料，攪拌均勻，除汽泡后固化，制得聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料，其特征 在于所述的活性端基液體橡膠是端羥基聚丁二烯/丙烯腈液體橡膠。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料，其特征 在于步驟4)中組分A、 B的重量比為70:30。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻尼材料，其特征在于步驟3)中所述的乙烯基 單體是由甲基丙烯酸丁酯6.89重量份、丙烯酸丁酯6.89重量份、甲基丙烯酸 -a -羥基乙酯0.725重量份配比的混合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻尼材料，其特征在于步驟3)中所述的乙烯基 單體是由甲基丙烯酸丁酯或丙烯酸丁酯13.78重量份，甲基丙烯酸-a-羥基乙 酯0.725重量份配比的混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻尼材料，其特征在于步驟3)中所述的乙烯基 單體是由甲基丙烯酸丁酯12.82重量份，丙烯酸-a -羥基乙酯0.725重量份配 比的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻尼材料，其特征在于步驟3)中所述的乙烯基單體是由甲基丙烯酸丁酯7.58重量份，苯乙烯5.3重量份，丙烯酸-a-羥基乙
全文摘要
一種聚氨酯/乙烯基聚合物IPN雙組分阻尼材料，屬于減震材料制備領(lǐng)域。該材料由以下步驟制得首先用端羥基聚丁二烯/丙烯腈液體橡膠、異氰酸酯合成出聚氨酯預(yù)聚體，然后加入氧化劑、溶劑制得A組分；將乙烯基單體、還原劑、催化劑、聚氨酯擴(kuò)鏈劑以及交聯(lián)劑、溶劑按照一定的比例混合均勻，制得B組分；最后將A、B組分按照一定的比例配料得到阻尼材料。從而制得具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、水解穩(wěn)定性、低溫柔性以及耐腐蝕性、耐油性的阻尼材料，在-100～100℃的范圍內(nèi)的損耗因子最大值可達(dá)到0.7以上，該材料的制備方法工藝簡單、常溫固化、生產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)C08G18/00GK101108889SQ20071010004
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2007年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月5日
發(fā)明者李效玉, 袁海濱 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)