一种聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学包装材料及其制备方法与流程

本发明属于吸声材料设计领域的声学包装材料技术领域，特别涉及一种聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学包装材料及其制备方法。

背景技术：

随着现代工业、建筑业和交通运输行业等各部门的大力发展，噪声污染已经严重影响了人们的健康、工作和生活。长期暴露在噪声环境中会损害人的生理和心理健康。随着人们生活水平的不断提高，对汽车的要求逐渐从基本的代步工具向更舒适的乘用环境转变。汽车制造商也采用了很多办法降低车辆的整体噪声和振动水平，以满足顾客的期望。

汽车声学包装常用于降低车内噪声水平。它狭义上是指和汽车nvh性能有关的各类吸声隔声密封部件的总和，主要指用于降低空气声声压的声学部件和解决其控制传播路径上的噪声问题，在密封性及吸隔声性能等方面进行噪声控制。许多多孔材料已被应用于汽车的吸隔声领域，如聚氨酯泡沫、聚烯烃泡沫、聚甲基丙烯酸甲酯泡沫、聚乙烯醇缩甲醛泡沫等。

聚氨酯泡沫是一种常用的声学包装材料，它具有产品质量轻、隔热隔音、舒适性好、回弹性好、加工成型方便、安全性和吸声性能好、成本低等优点，并且可通过调节聚氨酯材料的原料、配方等来适应产品的具体性能要求和应用特点。针对其应用于吸声领域时，质软、低频吸声能力差等问题，在不改变材料厚度的同时，增强其低频声学性能显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的之一是提供一种聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学包装材料，其使用环氧树脂对聚氨酯进行改性制备而成，相对于现有聚氨酯泡沫材料具有更好的低频吸声性能。

本发明的目的之二是提供一种聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学包装材料的制备方法，其制备过程简单，无苛刻反应条件，制备的材料低频吸声系数高，解决了现有吸声材料对低频声的吸收差的问题。

本发明提供的技术方案为：

一种聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学包装材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将环氧树脂加热至100摄氏度；

步骤二、将聚醚多元醇、第一发泡剂、第二发泡剂、第一催化剂、第二催化剂及泡沫稳定剂加入加热后的环氧树脂中，搅拌，得到第一混合物；

步骤三、将固化剂和二苯基甲烷二异氰酸酯加入所述第一混合物中，搅拌，得到第二混合物；

步骤四、将所述第二混合物倒入模具中，进行闭模发泡后，取出，固化后，得到所述聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学包装材料。

优选的是，所述第一发泡剂采用去离子水；所述第二发泡剂采用三乙醇胺。

优选的是，所述第一催化剂采用n,n-二甲基乙基醚，所述第二催化剂采用质量分数为33％的三乙烯二胺溶液。

优选的是，所述泡沫稳定剂采用硅油，所述固化剂采用三乙烯四胺。

优选的是，环氧树脂、聚醚多元醇、第一发泡剂、第二发泡剂、第一催化剂、第二催化剂、泡沫稳定剂、固化剂和二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为：

40～60：40～60：2～3：2.5～3.5：0.2～0.5：0.8～1.2：1.5～2：1～3：30～35。

优选的是，在所述步骤二中，搅拌速度为1200rpm，搅拌时间为3～5分钟。

优选的是，在所述步骤三中，搅拌速度为3000rpm。

优选的是，在所述步骤四中，闭模发泡3～5分钟后，取出，在室温下固化24小时，得到所述聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学包装材料。

一种聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学包装材料，所述聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学包装材料的制备原料及各原料的质量份数为：

环氧树脂40～60份，聚醚多元醇40～60份，第一发泡剂2～3份，第二发泡剂2.5～3.5份，第一催化剂0.2～0.5份，第二催化剂0.8～1.2份，泡沫稳定剂1.5～2份，固化剂1～3份，二苯基甲烷二异氰酸酯30～35份。

优选的是，所述发泡剂采用去离子水；所述第二发泡剂采用三乙醇胺；所述第一催化剂采用n,n-二甲基乙基醚，所述第二催化剂采用质量分数为33％的三乙烯二胺溶液；所述泡沫稳定剂采用硅油，所述固化剂采用三乙烯四胺。

本发明的有益效果是：

(1)本发明提供的聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学包装材料，对低频声吸收性能好，低频吸声系数能够达到0.809。

(2)本发明提供的聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学包装材料的制备方法，在材料制备过程中，无复杂设备及工艺，解决了环氧树脂参与的反应对反应条件要求苛刻的问题。

(3)本发明提供的聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学包装材料及其制备方法采用环氧树脂对聚氨酯泡沫进行改性，有效改善了其柔软性。

附图说明

图1为本发明所述的聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学包装材料的制备方法的流程框图。

图2为本发明实施例1中制得的声学包装材料的吸声系数与频率关系曲线图。

图3为本发明实施例2中制得的声学包装材料的吸声系数与频率关系曲线图。

图4为本发明实施例3中制得的声学包装材料的吸声系数与频率关系曲线图。

图5为本发明对比例1中制得的声学包装材料的吸声系数与频率关系曲线图。

图6为本发明对比例2中制得的声学包装材料的吸声系数与频率关系曲线图。

图7为本发明对比例3中制得的声学包装材料的吸声系数与频率关系曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明提供了一种聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学包装材料，其采用的制备原料及各原料的质量份数如下：

环氧树脂40～60份，聚醚多元醇40～60份，第一发泡剂2～3份，第二发泡剂2.5～3.5份，第一催化剂0.2～0.5份，第二催化剂0.8～1.2份，泡沫稳定剂1.5～2份，固化剂1～3份，二苯基甲烷二异氰酸酯30～35份。

其中，所述发泡剂采用去离子水；所述第二发泡剂采用三乙醇胺；所述第一催化剂采用n,n-二甲基乙基醚，所述第二催化剂采用质量分数为33％的三乙烯二胺溶液；所述泡沫稳定剂采用硅油，所述固化剂采用三乙烯四胺。

如图1所示，本发明还提供了一种聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学包装材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将环氧树脂置于保温箱中，加热至100摄氏度，使环氧树脂由粘性很大的状态转变至稀薄液态。

步骤二、将聚醚多元醇、第一发泡剂、第二发泡剂、第一催化剂、第二催化剂及泡沫稳定剂加入加热后的环氧树脂中，搅拌，得到第一混合物；

其中，所述第一发泡剂采用去离子水；所述第二发泡剂采用三乙醇胺；所述第一催化剂采用n,n-二甲基乙基醚(催化剂a1)，所述第二催化剂采用质量分数为33％的三乙烯二胺溶液(催化剂a33)；所述泡沫稳定剂采用硅油。

步骤三、将固化剂和二苯基甲烷二异氰酸酯加入所述第一混合物中，搅拌，得到第二混合物；

其中，所述固化剂采用三乙烯四胺。

步骤四、将所述第二混合物倒入模具中，进行闭模发泡后，取出，固化后，得到所述聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学包装材料。

在制备过程中，使用的环氧树脂、聚醚多元醇、第一发泡剂、第二发泡剂、第一催化剂、第二催化剂、泡沫稳定剂、固化剂和二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为：40～60：40～60：2～3：2.5～3.5：0.2～0.5：0.8～1.2：1.5～2：1～3：30～35。

在另一实施例中，在所述步骤二中，搅拌速度为1200rpm，搅拌时间为3～5分钟。

在另一实施例中，在所述步骤三中，搅拌速度为3000rpm。

在另一实施例中，在所述步骤四中，闭模发泡3～5分钟后，取出，在室温下固化24小时，得到所述聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学包装材料。

实施例1

聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学材料的制备过程如下：

(1)将60克环氧树脂e44置于保温箱中，加热至100摄氏度，使环氧树脂e44由粘性很大的状态转变至稀薄液态；

(2)将(1)所得的环氧树脂e44置于纸杯中，将40克聚醚多元醇3630、3克发泡剂(去离子水)、3克发泡剂(三乙醇胺)、0.35克催化剂a1、1克催化剂a33、1.8克泡沫稳定剂(硅油)加入纸杯中，与环氧树脂e44混合，在室温下采用电动搅拌机以1200rpm速度进行搅拌，搅拌3～5分钟后，得混合物ⅰ；

(3)将2克固化剂(三乙烯四胺)、30克二苯基甲烷二异氰酸酯加入(2)所得的混合物ⅰ中，再次采用电动搅拌机以3000rpm速度迅速充分搅拌直至均匀，得混合物ⅱ；

(4)将(3)中所得混合物ⅱ快速倒入长方体模具中，在室温下进行闭模发泡，待该过程持续3～5分钟后，取出模具中的材料，再于室温继续固化24小时，得到声学包装材料。

如图2所示，为实施例1中所得声学包装材料0～630hz区域吸声系数最高可达0.809，低频声学性能得到了显著的提高。

实施例2

聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学材料的制备过程如下：

(1)将50克环氧树脂e44置于保温箱中，加热至100摄氏度，使环氧树脂e44由粘性很大的状态转变至稀薄液态；

(2)将(1)所得的环氧树脂e44置于纸杯中，将50克聚醚多元醇3630、2.5克发泡剂(去离子水)、2.5克发泡剂(三乙醇胺)、0.5克催化剂a1、2克催化剂a33、1.8克泡沫稳定剂(硅油)加入纸杯中，与环氧树脂e44混合，在室温下采用电动搅拌机以1200rpm速度进行搅拌，搅拌3～5分钟后，得混合物ⅰ；

(3)将1克固化剂(三乙烯四胺)、35克二苯基甲烷二异氰酸酯加入(2)所得的混合物ⅰ中，再次采用电动搅拌机以3000rpm速度迅速充分搅拌直至均匀，得混合物ⅱ；

(4)将(3)中所得混合物ⅱ快速倒入长方体模具中，在室温下进行闭模发泡，待该过程持续3～5分钟后，取出模具中的材料，再于室温继续固化24小时，得到声学包装材料。

如图3所示，为实施例2中所得声学包装材料0～630hz区域吸声系数最高可达0.725，低频声学性能得到了显著的提高，且低频高频之间过渡平稳。

实施例3

聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学材料的制备过程如下：

(1)将60克环氧树脂e44置于保温箱中，加热至100摄氏度，使环氧树脂e44由粘性很大的状态转变至稀薄液态；

(2)将(1)所得的环氧树脂e44置于纸杯中，将40克聚醚多元醇3630、3克发泡剂(去离子水)、3克发泡剂(三乙醇胺)、0.2克催化剂a1、1克催化剂a33、1.8克泡沫稳定剂(硅油)加入纸杯中，与环氧树脂e44混合，在室温下采用电动搅拌机以1200rpm速度进行搅拌，搅拌3～5分钟后，得混合物ⅰ；

(3)将1克固化剂(三乙烯四胺)、35克二苯基甲烷二异氰酸酯加入(2)所得的混合物ⅰ中，再次采用电动搅拌机以3000rpm速度迅速充分搅拌直至均匀，得混合物ⅱ；

(4)将(3)中所得混合物ⅱ快速倒入长方体模具中，在室温下进行闭模发泡，待该过程持续3～5分钟后，取出模具中的材料，再于室温继续固化24小时，得到声学包装材料。

如图4所示，为实施例3中所得声学包装材料0～630hz区域吸声系数最高可达0.748，低频声学性能得到了显著的提高。

对比例1

采用常规方法制备聚氨酯泡沫声学包装材料，具体制备过程如下：

(1)将60克聚醚多元醇330n、40克聚醚多元醇3630、3克发泡剂(去离子水)、3克发泡剂(三乙醇胺)、0.05克催化剂a1、1克催化剂a33、1.8克泡沫稳定剂(硅油)加入纸杯中，在室温下采用电动搅拌机以1200rpm速度进行搅拌，搅拌3～5分钟后，得混合物ⅰ；

(2)将30克二苯基甲烷二异氰酸酯加入(1)所得的混合物ⅰ中，再次采用电动搅拌机以3000rpm速度迅速充分搅拌直至均匀，得混合物ⅱ；

(4)将(2)中所得混合物ⅱ快速倒入长方体模具中，在室温下进行闭模发泡，待该过程持续3～5分钟后，取出模具中的材料，再于室温继续固化24小时，得到声学包装材料。

如图5所示，为对比例1中所得声学包装材料0～630hz(低频)区域吸声系数最高仅为0.524。

对比例2

聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学包装材料的制备过程如下：

(1)将80克环氧树脂e44置于保温箱中，加热至100摄氏度，使环氧树脂e44由粘性很大的状态转变至稀薄液态；

(2)将(1)所得的环氧树脂e44置于纸杯中，将20克聚醚多元醇3630、1克发泡剂(去离子水)、1克发泡剂(三乙醇胺)、0.05克催化剂a1、1克催化剂a33、1.8克泡沫稳定剂(硅油)加入纸杯中，与环氧树脂e44混合，在室温下采用电动搅拌机以1200rpm速度进行搅拌，搅拌3～5分钟后，得混合物ⅰ；

(3)将1克固化剂(三乙烯四胺)、25克二苯基甲烷二异氰酸酯加入(2)所得的混合物ⅰ中，再次采用电动搅拌机以3000rpm速度迅速充分搅拌直至均匀，得混合物ⅱ；

(4)将(3)中所得混合物ⅱ快速倒入长方体模具中，在室温下进行闭模发泡，待该过程持续3～5分钟后，取出模具中的材料，再于室温继续固化24小时，得到声学包装材料。

对比例2中未按本发明公开的原料比例进行声学材料的制备，如图6所示，为对比例2中所得声学包装材料0～630hz(低频)区域吸声系数最高仅为0.274，且整体性能不佳。

对比例3

聚氨酯环氧树脂互穿网络泡沫声学材料的制备过程如下：

(1)将30克环氧树脂e44置于保温箱中，加热至100摄氏度，使环氧树脂e44由粘性很大的状态转变至稀薄液态；

(2)将(1)所得的环氧树脂e44置于纸杯中，将70克聚醚多元醇3630、0.5克发泡剂(去离子水)、5克发泡剂(三乙醇胺)、0.2克催化剂a1、1克催化剂a33、1.8克泡沫稳定剂(硅油)加入纸杯中，与环氧树脂e44混合，在室温下采用电动搅拌机以1200rpm速度进行搅拌，搅拌3～5分钟后，得混合物ⅰ；

(3)将5克固化剂(三乙烯四胺)、45克二苯基甲烷二异氰酸酯加入(2)所得的混合物ⅰ中，再次采用电动搅拌机以3000rpm速度迅速充分搅拌直至均匀，得混合物ⅱ；

(4)将(3)中所得混合物ⅱ快速倒入长方体模具中，在室温下进行闭模发泡，待该过程持续3～5分钟后，取出模具中的材料，再于室温继续固化24小时，得到声学包装材料。

对比例3中未按本发明公开的原料比例进行声学材料的制备，如图7所示，为对比例3中所得声学包装材料0～630hz(低频)区域吸声系数最高仅为0.527，且高频性能不佳。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。