专利名称：低密度聚氨酯凝胶组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及低密度聚氨酯凝胶组合物和该凝胶组合物的制备方法，以及在水下声学装置中的应用。
轻蜡油作为拖曳线列阵声纳湿端护套内的填充剂，由于其具有良好的透声性、低比重和低温不冻性，在水下声学装置中已得到广泛应用。但由于其粘滞系数小，隔振、减振效果不理想，影响水下声学装置的测量精度；此外，在护套破损的情况下，容易造成轻蜡油流失，出现海水对相应电器元件腐蚀的不良后果。
为了解决这一问题，本发明提供一种新的聚氨酯材料，它是一种果冻状的低密度凝胶材料，可用于水下声学装置的减振降噪处理，特别是拖曳线列阵声纳湿端护套的应用，这种新材料保留了轻蜡油原有的透声性、低比重和低温不冻性的优点，克服了轻蜡油粘弹性低、容易破损流失的缺点，进一步满足了拖曳线列声纳湿端对填充材料的需求。
上述有机化合物X是每个分子含有平均为n个羟基的聚醚，上述有机化合物Y是每个分子平均含有m个异氰酸酯基团的化合物，上述的n和m均大于或等于2，n和m之和大于4，上述X是一种或几种每个分子中至少含有2个羟基的化合物，上述Y是一种或几种每个分子中至少含有2个异氰酸酯基团的化合物；X和Y的当量比最好是使反应物的大部分分子通过至少两个交联键与一个或几个其它分子相连接，形成一部分交联网状结构。X和Y的当量比优选0.8～1.05∶1。
本发明的固化凝胶或凝胶组合物的内聚强度最好大于凝胶或凝胶组合物的粘合强度。
上述的稀释剂的最好用量为X和Y重量之和的100％～300％；
上述的合适的羟基聚醚优选聚氧化丙烯二元醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯二元醇、聚氧化丁烯二元醇、聚氧化四甲撑二元醇、聚氧化丙烯三元醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯三元醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯-聚氧化丙烯三元醇；以及用季戊四醇、乙二胺、山梨醇、甘露醇、蔗糖、磷酸作起始剂制得的聚氧化丙烯多元醇和聚氧化丙烯-氧化乙烯多元醇。
合适的含异氰酸酯基团的化合物优选芳香族异氰酸酯中的2，4和/或2，6-甲苯二异氰酸酯(TDI)、4，4｀和/或2，4｀-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多苯基多异氰酸酯、碳化二亚胺改性的液化MDI、2，6-二异氰酸酯甲基己酸酯、乙苯二异氰酸酯、苯二甲撑二异氰酸酯等；脂肪族异氰酸酯中的氢化TDI，氢化MDI，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、1，4-环己烷二异氰酸酯、甲基-六亚甲基二异氰酸酯、萘-1，5-二异氰酸酯等；以及上述异氰酸酯单体与低分子活性羟基化合物合成的异氰酸酯半预聚物。
上述的稀释剂是与聚氨酯相容的任何低密度有机液体，优选下列一种或几种矿物油，脂肪烃油，例如各种规格的汽油和煤油；各种酯类如邻苯二甲酸二乙基己酯、邻苯二甲酸二(十三烷基)酯、偏苯三酸三乙基己酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯、邻苯二甲酸二乙酯、磷酸乙基己基二苯基酯、磷酸三甲苯酯、磷酸叔丁苯基二苯基酯等。
本发明的低密度聚氨酯凝胶组合物还可含有下列一种或几种成份催化剂、稳定剂、抗氧化剂、紫外光稳定剂、杀菌剂以及颜料、填料等，这些添加剂或颜、填料可以用来调节或影响固化和交链的速度和程度，以及影响最终组合物的整体性能。
上述各种添加剂的用量以聚氨酯凝胶总重量的百分数计，催化剂0.01％～1％，通过催化剂的用量来调节固化及凝胶速度；催化剂优选叔胺类催化剂和有机金属化合物催化剂，例如含锡类金属催化剂中的辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、二(2-乙基己酸二丁基锡)，非锡类金属催化剂中的有机汞、锌、铅和钴的辛酸盐、萘酸盐和硬脂酸盐；叔胺类催化剂中的三乙胺，三乙烯二胺，N-甲基吗啡啉。
上述的稳定剂和抗氧化剂的用量为聚氨酯凝胶总重量的0.01％～1％，优选下列物质中的一种或几种1，6-六亚甲基双(3，5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)、四[亚甲基3-(3｀，5｀-二叔丁基-4｀-羟苯基)丙酸酯]甲烷、十八烷基3-(3｀，5｀-二叔丁基-4｀-羟苯基)丙酸酯、N，N｀-双[3-(3｀，5｀-二叔丁基-4｀-羟苯基)丙酸酯]肼、硫代二亚乙基双(3，5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)、三甘醇双[3-(3｀-叔丁基-4｀-羟基-5｀-甲基苯基)丙酸酯]、十八烷基-3(3｀，5｀-二叔丁基-4｀-羟苯基)丙酸酯、N，N｀-六业甲基双(3，5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酰胺)、2-甲基-4，6-双[(辛硫基)甲基]酚、4，4｀-硫代双(6-叔丁基间甲酚)、2，2｀-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基酚)、4，4｀-亚甲基双(2，6-二叔丁基酚)、二叔丁基酚、2，2｀-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基)酚、二环戊二烯和邻叔丁基羟基甲苯的反应产物，如2(2｀-羟基-5｀-甲基苯基)苯并三唑、2(2｀-羟基-3｀，5｀-二叔戊基苯基)苯并三唑、2(2｀-羟基-3｀，5｀-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)葵二酸酯；琥珀酸二甲酯与4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇的缩合产物，如双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯、{[3，5-双(1，1-二甲基乙基)-4-羟苯基]甲基}丁基-双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)酯；二苯胺与丙酮的缩合反应产物，如二烷基二硫代氨基甲酸锌、二烷基二硫代磷酸锌、聚碳化二亚胺。
在制备聚氨酯凝胶时，按配方量将X、Y、稀释剂以及各种添加剂混合均匀，静置十分钟待其所含气泡消除后，进行浇注，室温固化。
本发明提供的聚氨酯凝胶密度小于0.9g/cm3，邵氏A硬度小于20，断裂伸长率不小于50％。
本发明的低密度聚氨酯凝胶用于保护水下声学装置的减振降噪处理，特别是用作拖曳线列阵声纳湿端护套的填充剂的应用。其具体办法是将本发明的低密度聚氨酯凝胶填充到拖曳线列阵声纳湿端护套中。
本发明的低密度聚氨酯凝胶形态为果冻状，具有透声性好、粘弹性高、低比重和低温不冻性的优点，克服了轻蜡油粘弹性低、容易破损流失的缺点，进一步满足了拖曳线列声纳湿端对填充材料的需求。
取100份合成好的半预聚物，分子量为2000的聚氧化丁烯二元醇496份，0#航空煤油600份，轻蜡油295份，二月桂酸二丁基锡5份，将上述组分混合均匀后，浇注在模具中，2天后固化，14天后达到最佳强度，得到的低密度聚氨酯凝胶比重为0.85g/cm3，邵氏A硬度为10，断裂伸长率为90％，在-40℃～+60℃的范围内，tanδ＞0.4。
权利要求
1.一种低密度聚氨酯凝胶组合物，其特征是，该组合物由含羟基的有机化合物X、含异氰酸酯基团的有机化合物Y，以及稀释剂构成，稀释剂的用量为X和Y重量之和的50％-500％；X和Y的当量比应为0.4～1.2∶1；上述含羟基的有机化合物具有以下化学式Q-{[-A-]n-D}m-1-A-Q含异氰酸酯基团的有机化合物具有以下化学式P-{[-A-]a-E}b-1-A-P其中n、m、a和b均为大于1的整数，n、m、a和b之和大于20，但小于200；每个Q基团是直接与A基团碳原子相连接的伯羟基或仲羟基，可以相同或不相同；每个P基团是直接与A基团碳原子相连接的异氰酸酯基团，可以相同或不相同；每个A基团的化学式为-R-，-R-O-R-，-R-CO2-R-，-R-NH-CO-R-，-R-NH-CO2-R-，-R-S-R-，-O-Si(R｀)2-或-O-Si(R｀)2-R-，其中R基团是亚烷基、取代亚烷基、亚烯基、取代亚烯基、亚芳基或取代亚芳基，每个R｀基是烷基、取代烷基、芳基或取代芳基；每个D基团是一个价键或仲羟基，或是亚烷基、取代亚烷基、亚烯基、取代亚烯基、亚芳基或取代亚芳基；每个E基团是一个价键或亚烷基、取代亚烷基、亚烯基、取代亚烯基、亚芳基或取代亚芳基。
2.根据权利要求1的低密度聚氨酯凝胶组合物，其特征是，上述有机化合物X是每个分子含有平均为n个羟基的聚醚，上述有机化合物Y是每个分子平均含有m个异氰酸酯基团的化合物，上述的n和m均大于或等于2，n和m之和大于4。
3.根据权利要求1的低密度聚氨酯凝胶组合物，其特征是，上述X是一种或几种每个分子中至少含有2个羟基的化合物，上述Y是一种或几种每个分子中至少含有2个异氰酸酯基团的化合物；X和Y的当量比优选0.8～1.05∶1。
4.根据权利要求1的低密度聚氨酯凝胶组合物，其特征是，上述的稀释剂的最好用量为X和Y重量之和的100％～300％；
5.根据权利要求2的低密度聚氨酯凝胶组合物，其特征是，上述含羟基的聚醚优选聚氧化丙烯二元醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯二元醇、聚氧化丁烯二元醇、聚氧化四甲撑二元醇、聚氧化丙烯三元醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯三元醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯-聚氧化丙烯三元醇；以及用季戊四醇、乙二胺、山梨醇、甘露醇、蔗糖、磷酸作起始剂制得的聚氧化丙烯多元醇和聚氧化丙烯-氧化乙烯多元醇。
6.根据权利要求2的低密度聚氨酯凝胶组合物，其特征是，上述含异氰酸酯基团的化合物优选芳香族异氰酸酯中的2，4和/或2，6-甲苯二异氰酸酯(TDI)、4，4｀和/或2，4｀-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多苯基多异氰酸酯、碳化二亚胺改性的液化MDI、2，6-二异氰酸酯甲基己酸酯、乙苯二异氰酸酯、苯二甲撑二异氰酸酯等；脂肪族异氰酸酯中的氢化TDI，氢化MDI，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、1，4-环己烷二异氰酸酯、甲基-六亚甲基二异氰酸酯、萘-1，5-二异氰酸酯等；以及上述异氰酸酯单体与低分子活性羟基化合物合成的异氰酸酯半预聚物。
7.根据权利要求1的低密度聚氨酯凝胶组合物，其特征是，上述的稀释剂是与聚氨酯相容的任何低密度有机液体，优选下列一种或几种矿物油，脂肪烃油，各种酯类。
8.根据权利要求7的低密度聚氨酯凝胶组合物，其特征是，所述的矿物油包括各种规格的汽油和煤油；所述的酯类包括邻苯二甲酸二乙基己酯、邻苯二甲酸二(十三烷基)酯、偏苯三酸三乙基己酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯、邻苯二甲酸二乙酯、磷酸乙基己基二苯基酯、磷酸三甲苯酯、磷酸叔丁苯基二苯基酯。
9.根据权利要求1的低密度聚氨酯凝胶组合物，其特征是，该组合物还可含有下列一种或几种成份催化剂、稳定剂、抗氧化剂、紫外光稳定剂、杀菌剂以及颜料、填料。
10.本发明低密度聚氨酯凝胶的制备方法，其特征是按配方量将X、Y、稀释剂以及各种添加剂混合均匀，静置十分钟待其所含气泡消除后，进行浇注，室温固化。
全文摘要
本发明涉及一种果冻状的低密度聚氨酯凝胶材料，由含羟基的有机化合物X、含异氰酸酯基团的有机化合物Y，以及稀释剂构成，该材料可用于水下声学装置的减振降噪处理，特别是作拖曳线列阵声纳湿端护套的填充剂的应用，这种新材料保留了轻蜡油原有的透声性、低比重和低温不冻性的优点，克服了轻蜡油粘弹性低、容易破损流失的缺点，进一步满足了拖曳线列声纳湿端对填充材料的需求。
文档编号C08G18/00GK1401701SQ0213551
公开日2003年3月12日 申请日期2002年8月31日 优先权日2002年8月31日
发明者黄微波, 刘东晖, 刘培礼, 王宝柱, 陈酒姜 申请人:海洋化工研究院