本發(fā)明涉及高分子材料，具體而言，涉及一種聚氨酯酰亞胺高溫阻尼材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、阻尼減振降噪技術(shù)是有效控制振動(dòng)和結(jié)構(gòu)噪聲的方法之一，目前越來(lái)越成為工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的一個(gè)熱門研究課題。阻尼材料是一種能吸收振動(dòng)機(jī)械能并將它轉(zhuǎn)化為熱能、電能、磁能或其他形式的能量而損耗掉的一種功能材料。聚合物材料因其粘彈性而具有較好的阻尼減振效果，其阻尼材料已廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，包括衛(wèi)星、飛機(jī)、艦船、汽車工業(yè)中等。但是在上述領(lǐng)域中，要求阻尼材料在具備減震性能的同時(shí)需要具備良好的耐高溫性、機(jī)械性能等。

2、聚酰亞胺是指高分子主鏈上含有亞胺環(huán)的一類高聚物，由含二胺和二酐的化合物經(jīng)逐步聚合制備。由于聚酰亞胺分子中具有十分穩(wěn)定的芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)，使其體現(xiàn)出其他高分子材料所無(wú)法比擬的優(yōu)異特定，尤其耐高溫和耐低溫性能比較突出，聚酰亞胺由于其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、機(jī)械性能、介電性能、耐輻照性能以及酸堿穩(wěn)定性能等廣泛應(yīng)用于航空航天設(shè)備中的耐熱材料、電力及微電子信息產(chǎn)業(yè)中絕緣層和封裝材料、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的纖維、工程塑料、膠黏劑等。

3、專利(cn118222092a)公開一種聚酰亞胺組合物、聚酰亞胺薄膜及其制備方法，本技術(shù)選用耐高溫性較好的pmr型聚酰亞胺或其前體作為交聯(lián)劑，利用熱固化過程中樹脂主體第一聚酰亞胺或其前體與該交聯(lián)劑通過主鏈上的活性端基位點(diǎn)進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)以達(dá)到擴(kuò)鏈的目的，從而在保證較好的熱性能的同時(shí)提高其斷裂伸長(zhǎng)率，但是上述發(fā)明提高了耐熱性能，但由于內(nèi)聚強(qiáng)度變大，無(wú)阻尼性能，不能滿足高溫震動(dòng)部件的減震。

4、專利(cn118159599a)公開涉及一種聚酰胺酸組合物及其制備方法，能夠在保持耐熱性或機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)具有優(yōu)異的絕緣擊穿電壓性能或電暈放電起始電壓，使用根據(jù)本發(fā)明的聚酰胺酸組合物制備的聚酰亞胺覆蓋物具有優(yōu)異的耐電壓特性。雖然上述發(fā)明改善了電絕緣性能，但是材料仍然無(wú)阻尼性能，不能滿足高溫震動(dòng)部件的減震。

5、可見，聚酰亞胺雖然具備良好的耐熱、機(jī)械性能、耐輻照性能等，但是其并不具有阻尼性能，因此限制了其在阻尼材料領(lǐng)域的應(yīng)用。

6、有鑒于此，特提出本技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種聚氨酯酰亞胺高溫阻尼材料及其制備方法，通過采用聚氨酯預(yù)聚物作為阻尼改性劑接枝到聚酰亞胺上，聚氨酯和聚酰亞胺能夠相互滲透、交叉發(fā)展形成新的聚合物結(jié)構(gòu)，分子鏈上既含有聚氨酯的軟、硬段結(jié)構(gòu)這種主體結(jié)構(gòu)，又在其硬鏈段或/和軟鏈段中包含聚酰亞胺鏈段，因此材料既保留了聚氨酯的優(yōu)良阻尼性能，又吸收了聚酰亞胺的高阻燃和耐高溫等特性。

2、本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種聚氨酯酰亞胺高溫阻尼材料的制備方法，包括如下步驟：

4、(1)采用4,4'-二氨基二苯醚(oda)、均苯四甲酸二酐(pmda)和n-甲基吡咯烷酮(nmp)，通過加成聚合得到第一中間產(chǎn)物(聚酰亞胺酸)；反應(yīng)路線如下所示：

5、

6、(2)采用氫化二苯基甲烷二異氰酸酯(hmdi)、聚己內(nèi)酯二醇(pcl)聚合得到第二中間產(chǎn)物(聚氨酯阻尼改性劑)；反應(yīng)路線如下所示：

7、

8、(3)將第二中間產(chǎn)物中的異氰酸酯基團(tuán)與第一中間產(chǎn)物中的活潑氫進(jìn)行加成反應(yīng)，得到第三中間產(chǎn)物；反應(yīng)路線如下所示：

9、

10、(4)將第三中間產(chǎn)物進(jìn)行溶劑揮發(fā)固化和高溫酰亞胺化反應(yīng)，得到聚氨酯酰亞胺阻尼材料，反應(yīng)路線如下所示：

11、

12、在某一具體實(shí)施方式中，所述步驟(1)中，各原料含量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：4,4'-二氨基二苯醚(oda)含量為24％～32％，均苯四甲酸二酐(pmda)含量為18％～26％，其余含量原料為n-甲基吡咯烷酮(nmp)。

13、在某一具體實(shí)施方式中，步驟(2)中，各原料含量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：氫化二苯基甲烷二異氰酸酯(hmdi)含量為25％～45％，聚己內(nèi)酯二醇(pcl)含量為55％～75％。

14、在某一具體實(shí)施方式中，步驟(3)中，各原料含量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：第一中間產(chǎn)物含量為85％～95％，第二中間產(chǎn)物含量為5％～15％。

15、在某一具體實(shí)施方式中，所述步驟(1)的合成工藝如下：

16、(1.1)將n-甲基吡咯烷酮(nmp)加入反應(yīng)釜中攪拌，加料溫度：10℃～30℃；加料環(huán)境：空氣氛，相對(duì)濕度10rh～50rh；攪拌轉(zhuǎn)速80～120rpm；

17、(1.2)將4,4'-二氨基二苯醚(oda)均分3～5份，優(yōu)選4～5份，分次加入到反應(yīng)釜中，同時(shí)升溫至35～60℃，優(yōu)選45～55℃，混合0.5～3h，優(yōu)選1～2h；當(dāng)前一次oda全部溶解后，再加入后一次的oda；

18、(1.3)均苯四甲酸二酐(pmda)均分3～10份，優(yōu)選5～85份，分次加入到反應(yīng)釜中，每次投料需要注意觀察釜內(nèi)溫度，投料后溫度會(huì)逐漸上升，然后下降，待溫度穩(wěn)定后開始下次投料；反應(yīng)釜溫度控制在50～100℃，優(yōu)選80～90℃，反應(yīng)時(shí)間3～10h，超過溫度100℃后通入冷卻水降溫至20～35℃，優(yōu)選20～30℃，得到第一中間產(chǎn)物。

19、在某一具體實(shí)施方式中，所述步驟(2)的合成工藝如下：

20、(2.1)將氫化二苯基甲烷二異氰酸酯(hmdi)加入到反應(yīng)釜中攪拌，攪拌速度為80～120rpm，優(yōu)選90～110rpm，升溫至30～50℃，優(yōu)選40～50℃，充氮?dú)?0.02mpa～0.10mpa，優(yōu)選0.03mpa～0.05mpa)保護(hù)；

21、(2.2)將聚己內(nèi)酯二醇(pcl)均分3～7份，優(yōu)選5～7份，分次加入到反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜溫度為80～130℃，優(yōu)選80～100℃，單次投料反應(yīng)時(shí)間為2～5h，優(yōu)選3～4h；

22、(2.3)檢測(cè)反應(yīng)釜內(nèi)異氰酸酯含量達(dá)到預(yù)設(shè)值后，反應(yīng)釜降溫，至20℃～35℃，優(yōu)選20～30℃，得到第二中間產(chǎn)物。

23、在某一具體實(shí)施方式中，所述步驟(3)的合成工藝如下：

24、(3.1)將第一中間產(chǎn)物加入到反應(yīng)釜中攪拌，攪拌速度為80～120rpm，優(yōu)選90～100rpm，升溫至30～50℃，優(yōu)選30～40℃，充氮?dú)?0.02mpa～0.10mpa，優(yōu)選0.05mpa～0.07mpa)保護(hù)；

25、(3.2)將第二種間產(chǎn)物均分3～5份，優(yōu)選4～5份，分次加入到反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜溫度為50～80℃，優(yōu)選60～70℃，單次投料反應(yīng)時(shí)間為1～3h，優(yōu)選2.5～3h；

26、(3.3)檢測(cè)反應(yīng)釜內(nèi)酸酯含量達(dá)到預(yù)設(shè)值后，反應(yīng)釜降溫，至20℃～35℃，優(yōu)選20～25℃，得到第三中間產(chǎn)物。

27、在某一具體實(shí)施方式中，所述步驟(4)的合成工藝如下：

28、(4.1)將第三中間產(chǎn)物放入到真空脫泡機(jī)內(nèi)脫除空氣，加入到模具中，模具溫度為50～130℃，優(yōu)選80～100℃；第三中間產(chǎn)物溫度：10～80℃，優(yōu)選40～60℃；澆注速度：0.2～5l/min，優(yōu)選0.5～1.0l/min；

29、(4.2)以1℃/h～30℃/h，優(yōu)選10～15℃/h的升溫速度升高模具溫度至160～250℃，優(yōu)選160～180℃，進(jìn)行酰亞胺化反應(yīng)，得到聚氨酯酰亞胺阻尼材料。

30、第二方面，本發(fā)明還提供一種聚氨酯酰亞胺高溫阻尼材料，采用上述聚氨酯酰亞胺高溫阻尼材料的制備方法制得。

31、在某一具體實(shí)施方式中，聚氨酯酰亞胺高溫阻尼材料的結(jié)構(gòu)式如下所示：

32、

33、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

34、1、本發(fā)明實(shí)施例提供的一種聚氨酯酰亞胺高溫阻尼材料及其制備方法，采用聚氨酯預(yù)聚物作為阻尼改性劑接枝到聚酰亞胺上，聚氨酯和聚酰亞胺能夠相互滲透、交叉發(fā)展形成新的聚合物結(jié)構(gòu)，分子鏈上既含有聚氨酯的軟、硬段結(jié)構(gòu)這種主體結(jié)構(gòu)，又在其硬鏈段或/和軟鏈段中包含聚酰亞胺鏈段，因此材料既保留了聚氨酯的優(yōu)良阻尼性能，又吸收了聚酰亞胺的高阻燃和耐高溫等特性；

35、2、本發(fā)明實(shí)施例提供的一種聚氨酯酰亞胺高溫阻尼材料及其制備方法，制得材料具有優(yōu)良的阻尼性能，阻尼因子≥0.7，可以耐受200℃～270℃的工作高溫環(huán)境，滿足一回路的工況要求；

36、3、本發(fā)明實(shí)施例提供的一種聚氨酯酰亞胺高溫阻尼材料及其制備方法，具有良好的綜合性能，拉伸強(qiáng)度40mpa～60mpa，扯斷伸長(zhǎng)率9％～20％，可以提供良好的使用可靠性。