一种智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法
【专利摘要】本发明属于环境保护【技术领域】，具体涉及一种智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法，具体步骤包括：用硅烷偶联剂对羰基铁粉表面进行处理；将处理好的羰基铁粉和多元醇、扩链剂进行机械分散预聚；加入交联剂、表面活性剂、催化剂、异氰酸酯快速搅拌浇注；在外磁场作用下，羰基铁颗粒形成链状结构排列在泡沫骨架中，室温发泡，生成各向异性的磁性聚氨酯泡沫，整个制备过程流程明确，操作也较为简便。本发明采用一步发泡工艺制备磁性聚氨酯泡沫，产品结合磁性颗粒以及聚氨酯泡沫的优点，具有柔性阻尼特性，有利于声音的减弱，具有可控声学和力学的性能，可以作为吸声降噪材料。其应用领域涉及民用、汽车、航天航空等领域，具有较高的使用价值。
【专利说明】一种智能磁性降噪聚氨酯泡沬的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境保护【技术领域】，具体是涉及一种智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着国民经济、国防和社会的不断发展，噪声污染及控制成为了亟待解决的关键问题，其中，柔性介质及聚合物泡沫材料扮演着重要角色。传统的聚合物泡沫材料如聚氨酯、聚氯乙烯及橡胶由于具有良好的吸声减振效果，已广泛应用于航空航天、国防军事、建筑等领域；但这些吸声材料是各向同性材料，其磁颗粒随机浸溃在开孔泡沫的孔洞或空隙中，磁性颗粒的结构是松散的连接，它们对磁场的响应很微弱，只对中、高频范围内的声波有效，对于小于500Hz的低频声波，吸声性能差，远不能满足多种应用的需要，因而限制其应用范围。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的问题是提供一种性能稳定，声波控制频率范围宽，应用范围广，能够可逆地、迅速地响应外磁场的变化，且兼具被动和主动噪声控制的双重优点的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤:
[0005](I)磁性颗粒的表面处理:将甲醇和硅烷偶联剂(KH570)配制成0.5?2.0%的醇溶液，通过乙酸调节醇溶液的PH值在4?5之间，将200g的磁性颗粒浸溃到配制好的醇溶液中，机械搅拌lh，于80?120°C真空条件下干燥10?30min，得到I份表面经KH570处理过的磁性颗粒，以备待用；
[0006](2)智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备:将5?10份表面处理好的微米级球形磁性颗粒与100份的多元醇进行液态混合，然后加入I?3份扩链剂和I?3份交联剂，用磁力搅拌均匀后，再加入1.5?7.5份发泡剂，I?3份表面活性剂和0.1?1.0份催化剂，与过量的26?60份异氰酸酯混合反应，以300rad/min的速度快速搅拌5min后倒入模具中，在外磁场作用下，羰基铁颗粒形成链状结构排列在泡沫骨架中，室温发泡20?30min,在65?85°C下熟化2?3h，生成各向异性的磁性聚氨酯泡沫；
[0007]其中所述份额均为质量份。
[0008]所述微米级球形磁性颗粒为5微米。
[0009]所述的磁性颗粒包括羰基铁粉或羰基镍粉。
[0010]所述的多元醇包括聚氧丙烯二醇-2000，聚氧丙烯三醇-3000，聚丙二醇，聚乙二醇或聚丁二醇。
[0011]所述的异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯，甲苯二异氰酸酯。
[0012]所述扩链剂包括1，4_ 丁二醇，乙二醇或一缩二乙二醇。
[0013]所述交联剂包括甘油。
[0014]所述的催化剂包括三亚乙基二胺。
[0015]所述的表面活性剂包括有机硅表面活性剂。
[0016]所述的发泡剂包括水，丙酮，乙醇，正庚烷，正戊烷，异戊烷，1，1- 二氯-1-氟代乙烧。
[0017]磁性泡沫聚合物是一种新型多功能智能材料，与现有的技术相比，利用新的合成工艺，在固化过程中，让磁颗粒在外磁场下形成链状结构，这些链在弹性体基质的化学交联过程中锁定到位嵌入在泡沫材料的固体骨架中，形成链状有序的多孔结构，使材料具有可调控的力学性能和物理结构变化的特性，呈现极强的磁致伸缩和磁致粘弹效应，磁性泡沫材料的粘弹特性和结构变形对声波的传播行为起重要作用，因此利用磁场改变泡沫材料的力学特性和物理结构可以调控声波传输，达到主动控制的目的。由于磁性泡沫聚合物独特的声学和力学可控特性，加上其轻质和柔性特征，很容易应用在复杂的结构或空间中控制振动源引起的噪声泄露和污染，与传统的减振降噪材料相比具有一定的优越性。另外，磁性泡沫的微孔和磁颗粒可以在固体骨架中有规律的组装形成周期结构的多孔介质材料。
[0018]因此，磁性泡沫聚合物不仅能克服磁流变泡沫固有的缺点，本发明还具有如下优占-
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[0019]I)磁性颗粒的定向、嵌入式的排列，具有稳定的物理和化学性能；
[0020]2)具有可控和可重复的声学和机械性能，能够可逆地、迅速地响应外磁场的变化；
[0021]3)兼具被动和主动噪声控制的双重优点，可以在较宽频域范围内实现对声波的控制。
[0022]本发明的有益效果是:具有性能稳定，声波控制频率范围宽，应用范围广，能够可逆地、迅速地响应外磁场的变化，且兼具被动和主动噪声控制的的优点。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例对本发明作进一步的说明，下述各实施例仅用于说明本发明，对本发明并没有限制。
[0024]实施例1:
[0025]一种智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤:
[0026](I)羰基铁粉的表面处理:
[0027]称取2g KH570、88.2g甲醇、9.8g去离子水于500ml烧杯中，配制质量分数为2.0%的醇溶液，通过乙酸调节醇溶液的PH值为4，将称量好的200g的羰基铁粉浸溃到配制好的醇溶液中，机械搅拌lh，于110°C真空条件下干燥30min，得到I份表面经KH570处理过的羰基铁粉，以备待用。
[0028](2)智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备:
[0029]将5份表面处理好的5um级的球形羰基铁粉与固定体积的多元醇，即100份聚氧丙烯二醇-2000进行液态混合，然后加入2份1，4_ 丁二醇扩链剂和2份甘油作为交联剂，磁力搅拌均匀后，再加入3份正戊烷作为发泡剂，1.5份有机硅表面活性剂和0.5份三亚乙基二胺作为催化剂，与过量的30份异氰酸酯混合反应，在300rad/min的条件下快速搅拌5min后倒入模具中，在外磁场作用下，羰基铁颗粒形成链状结构排列在泡沫骨架中，室温发泡30min,在80°C下熟化2.5h,生成各向异性的磁性聚氨酯泡沫。
[0030]实施例2:
[0031]一种智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤:
[0032](I)羰基铁粉的表面处理:
[0033]称取Ig KH570、89.1g甲醇、9.9g去离子水于500ml烧杯中，配制质量分数为1.0%的醇溶液，通过乙酸调节醇溶液的PH值为4，将称量好的200g的羰基铁粉浸溃到配制好的醇溶液中，机械搅拌lh，于110°C真空条件下干燥30min，得到一份表面经KH570处理过的羰基铁粉，以备待用。
[0034](2)智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备:
[0035]将5份表面处理好的5um级的球形羰基铁粉与固定体积的多元醇，即100份聚丙二醇进行液态混合，然后加入2份1，4_ 丁二醇扩链剂和2份甘油作为交联剂，磁力搅拌均匀后，再加入2.5份正戊烷作为发泡剂，1.5份有机硅表面活性剂和0.5份三亚乙基二胺作为催化剂，与过量的30份异氰酸酯混合反应,在300rad/min的条件下快速搅拌5min后倒入模具中，在外磁场作用下，羰基铁颗粒形成链状结构排列在泡沫骨架中，室温发泡25min，在80°C下熟化3h，生成各向异性的磁性聚氨酯泡沫。
[0036]实施例3:
[0037]—种智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤:
[0038](I)羰基铁粉的表面处理:
[0039]称取2g KH570、88.2g甲醇、9.8g去离子水于500ml烧杯中，配制质量分数为2.0%的醇溶液，通过乙酸调节醇溶液的PH值为5，将称量好的200g的羰基铁粉浸溃到配制好的醇溶液中，机械搅拌lh，于110°C真空条件下干燥30min，得到I份表面经KH570处理过的羰基铁粉，以备待用。
[0040](2)智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备:
[0041]将10份表面处理好的5um级的球形羰基铁粉与固定体积的多元醇，即100份聚氧丙烯三醇-3000进行液态混合，然后加入2份1，4_ 丁二醇扩链剂和2份甘油作为交联剂，磁力搅拌均匀后，再加入2份正戊烷作为发泡剂，1.5份有机硅表面活性剂和0.5份三亚乙基二胺作为催化剂，与过量的30份异氰酸酯混合反应，在300rad/min的条件下快速搅拌5min后倒入模具中，在外磁场作用下，羰基铁颗粒形成链状结构排列在泡沫骨架中，室温发泡30min,在80°C下熟化2.5h,生成各向异性的磁性聚氨酯泡沫。
[0042]实施例4:
[0043]一种智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤:
[0044](I)羰基铁粉的表面处理:
[0045]称取Ig KH570、89.1g甲醇、9.9g去离子水于500ml烧杯中，配制质量分数为1.0%的醇溶液，通过乙酸调节醇溶液的PH值为5，将称量好的200g的羰基铁粉浸溃到配制好的醇溶液中，机械搅拌lh，于110°C真空条件下干燥30min，得到I份表面经KH570处理过的羰基铁粉，以备待用。
[0046](2)智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备:
[0047]将10份表面处理好的5um级的球形羰基铁粉与固定体积的多元醇，即100份聚丙二醇进行液态混合，然后加入2份1，4_ 丁二醇扩链剂和2份甘油作为交联剂，磁力搅拌均匀后，再加入2.5份正戊烷作为发泡剂，1.5份有机硅表面活性剂和0.5份三亚乙基二胺作为催化剂，与过量的30份异氰酸酯混合反应,在300rad/min的条件下快速搅拌5min后倒入模具中，在外磁场作用下，羰基铁颗粒形成链状结构排列在泡沫骨架中，室温发泡25min，在80°C下熟化3h，生成各向异性的磁性聚氨酯泡沫。
[0048]以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1.一种智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤: (1)磁性颗粒的表面处理:将甲醇和硅烷偶联剂(KH570)配制成0.5?2.0 %的醇溶液，通过乙酸调节醇溶液的PH值在4?5之间，将200g的磁性颗粒浸溃到配制好的醇溶液中，机械搅拌lh，于80?120°C真空条件下干燥10?30min，得到I份表面经KH570处理过的磁性颗粒，以备待用； (2)智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备:将5?10份表面处理好的微米级球形磁性颗粒与100份的多元醇进行液态混合，然后加入I?3份扩链剂和I?3份交联剂，用磁力搅拌均匀后，再加入1.5?7.5份发泡剂，I?3份表面活性剂和0.1?1.0份催化剂，与过量的26?60份异氰酸酯混合反应，以300rad/min的速度快速搅拌5min后倒入模具中，在外磁场作用下，羰基铁颗粒形成链状结构排列在泡沫骨架中，室温发泡20?30min,在65?85°C下熟化2?3h，生成各向异性的磁性聚氨酯泡沫； 其中所述份额均为质量份。
2.根据权利要求1所述的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于:所述微米级球形磁性颗粒为5微米。
3.根据权利要求1或2所述的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于:所述的磁性颗粒包括羰基铁粉或羰基镍粉。
4.根据权利要求1所述的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于:所述的多元醇包括聚氧丙烯二醇-2000，聚氧丙烯三醇-3000，聚丙二醇，聚乙二醇或聚丁二醇。
5.根据权利要求1所述的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于:所述的异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯，甲苯二异氰酸酯。
6.根据权利要求1所述的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于:所述扩链剂包括1，4_ 丁二醇，乙二醇或一缩二乙二醇。
7.根据权利要求1所述的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于:所述交联剂包括甘油。
8.根据权利要求1所述的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于:所述的催化剂包括三亚乙基二胺。
9.根据权利要求1所述的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于:所述的表面活性剂包括有机硅表面活性剂。
10.根据权利要求1所述的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于:所述的发泡剂包括水，丙酮，乙醇，正庚烷，正戊烷，异戊烷，1，1- 二氯-1-氟代乙烷。
【文档编号】C08G18/48GK104448192SQ201410649702
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】王晓杰, 李彬, 张丽华 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院, 常州先进制造技术研究所