一种无熔滴阻尼聚氨酯弹性体及其制备方法

本发明涉及一种无熔滴阻尼聚氨酯弹性体及其制备方法，属于聚氨酯。

背景技术：

1、聚氨酯弹性体具有可设计和调节的软硬段分子结构，具有良好的阻尼性能，并且兼具良好的物理机械性能、耐磨、耐油、耐水、耐候、高绝缘等特性，在减振降噪领域中应用广泛。但聚氨酯材料内生热大，耐高温性能一般，其本身不耐燃，且燃烧产生的熔化滴落物还可能引燃周围的其他材料，导致火灾快速蔓延，因此提高聚氨酯材料的阻燃性尤其是解决聚氨酯燃烧过程中的熔滴问题一直是聚氨酯领域重要的课题。

2、向聚氨酯弹性体中添加阻燃剂是提高其阻燃性能的常用方法，但通常阻燃剂与基体的相容性欠佳，会大幅降低其阻尼性能。如何在保持基体阻尼性能的同时，提高其阻燃性能，是聚氨酯材料研制的一大难题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无熔滴阻尼聚氨酯弹性体及其制备方法。通过合理控制各组分的物质选择及含量，在提高了基体阻燃性能的同时，阻尼因子变化很小，有效阻尼温域拓宽。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

3、一种无熔滴阻尼聚氨酯弹性体，所述无熔滴阻尼聚氨酯弹性体是由a组分与b组分固化成型得到的极限氧指数大于26%、无燃烧滴落物、有效阻尼温域（tanδ≥0.3的温度范围）大于40℃的聚氨酯弹性体；

4、所述a组分由聚醚多元醇、扩链剂、催化剂、消泡剂和阻燃剂混合均匀配制而成；所述聚醚多元醇为分子量为1000的聚氧化丙烯二醇（dl1000）、所述扩链剂为二甲硫基甲苯二胺（dmtda）；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡（t12）；所述阻燃剂为一种无卤防熔滴聚氨酯阻燃剂；以所述阻燃剂的总质量为100份计，所述阻燃剂由7.5~10份三聚氰胺氰尿酸盐（mca）、15~20份次磷酸铝（alhp）、70~75份硅烷改性的可膨胀石墨（eg）三种组分混合均匀配制而成；

5、以制备所述a组分的原料总质量为100份计，各原料成分及其质量份数为：

6、dl100067~75份；

7、dmtda10~15份；

8、t-120.01~0.02份；

9、消泡剂0.8~1.0份；

10、阻燃剂10~18份；

11、所述b组分是二异氰酸酯与聚醚多元醇在80℃~100℃下搅拌反应4h~6h形成的-nco值在9%~12%之间的预聚体；

12、以制备所述b组分的原料总质量为100份计，各原料成分及其质量份数如下：

13、二异氰酸酯30~35份；

14、聚醚多元醇65~70份；

15、a组分含有的活泼-h（聚醚多元醇-oh中的活泼-h和扩链剂中活泼-h之和）与b组分含有的-nco基团（异氰酸酯与聚醚多元醇反应之后剩余的-nco）间发生定量反应，活泼-h和-nco基团之间的摩尔比为1.00:1.05~1.15。

16、优选的，a组分中，所述消泡剂为德国毕克化学牌号为byk-066n的消泡剂。

17、优选的，a组分中，所述三聚氰胺氰尿酸盐（mca）的粒度为1000~2000目。

18、优选的，a组分中，所述次磷酸铝（alhp）的粒度为1000~2000目。

19、优选的，a组分中，所述硅烷改性的可膨胀石墨为硅烷偶联剂kh550改性的可膨胀石墨，通过以下方法制备得到：以可膨胀石墨的质量为100份，首先取0.75~1份硅烷偶联剂kh550，溶于无水乙醇中，加入可膨胀石墨，超声搅拌分散均匀后，在85±5℃下常压干燥4~6小时，然后在120±5℃真空干燥4~6小时，得到硅烷改性的可膨胀石墨。

20、优选的，所述可膨胀石墨的粒度为80~100目，膨胀倍率为200~300ml/g。

21、优选的，a组分中，所述阻燃剂通过以下方法制备得到：将三聚氰胺氰尿酸盐（mca）、次磷酸铝（alhp）、硅烷改性的可膨胀石墨混合均匀，110~120℃下烘干至恒重，得到阻燃剂。

22、优选的，以制备所述a组分的原料总质量为100份计，各原料成分及其质量份数为：

23、dl100070~75份；

24、dmtda12~14份；

25、t-120.01~0.02份；

26、消泡剂0.8~1.0份；

27、阻燃剂12~16份。

28、优选的，b组分中，所述二异氰酸酯为tdi-80，所述聚醚多元醇为dl1000；

29、以制备所述b组分的原料总质量为100份计，各原料成分及其质量份数如下：

30、tdi-8032~35份；

31、dl100065~68份。

32、一种本发明所述的无熔滴阻尼聚氨酯弹性体的制备方法，方法步骤包括：

33、将a组分预热至35±2℃、b组分预热至45±2℃，之后将预热后的a组分和b组分搅拌混合，真空除泡后浇注到模具内于70±2℃下熟化2~3小时，脱模后在室温继续熟化7天以上，得到一种无熔滴阻尼聚氨酯弹性体。

34、有益效果

35、本发明提供了一种无熔滴阻尼聚氨酯弹性体，该聚氨酯弹性体具有优异的阻燃性能，极限氧指数大于26%，燃烧无滴落物，阻燃剂的加入基本没有影响弹性体的阻尼因子，反而拓宽了阻尼温域，使整体的阻尼性能更优。

36、dl1000分子链上含有大量取代基，链段运动时分子间的内摩擦大，且dl1000分子链相对较短，较容易形成微相分离，控制其用量可以达到阻尼因子和阻尼温域较好的平衡。dmtda极性强，取代基体积大，对提高基体的阻尼因子有利，但用量过多，会导致两相相容性变差，阻尼因子反而降低。

37、阻燃剂中硅烷改性的eg是片层状结构，其与基体分子链的摩擦可提高复合材料的阻尼性能；阻燃剂中的mca表面，存在大量来自于三聚氰胺和氰尿酸的氨基和羟基，这些极性基团可以与氨基甲酸酯基形成大量的氢键，氢键的断裂/再生过程中的能量耗散可显著提高复合材料的阻尼性能。alhp与mca复配，可充分发挥液相阻燃和凝聚相阻燃的协同作用。总之，添加合适量的阻燃剂在提高基体阻燃性能的同时可以提高其阻尼性能。

38、阻燃剂用量对基体的阻燃性能和阻尼性能都有影响：添加量较小时，阻燃性能差，但阻尼性能会有所提高；添加量过大时，阻燃性能提高，但与基体的相容性变差，导致两相相容性也会变差，阻尼性能反而下降。阻燃剂的用量必须在合适的范围内，才会使基体的阻燃性能与阻尼性能都在较高水平。

技术特征：

1.一种无熔滴阻尼聚氨酯弹性体，其特征在于：所述无熔滴阻尼聚氨酯弹性体是由a组分与b组分固化成型得到的极限氧指数大于26%、无燃烧滴落物、有效阻尼温域大于40℃的聚氨酯弹性体；

2.如权利要求1所述的一种无熔滴阻尼聚氨酯弹性体，其特征在于：a组分中，所述消泡剂为德国毕克化学牌号为byk-066n的消泡剂。

3.如权利要求1所述的一种无熔滴阻尼聚氨酯弹性体，其特征在于：a组分中，所述mca的粒度为1000~2000目。

4.如权利要求1所述的一种无熔滴阻尼聚氨酯弹性体，其特征在于：a组分中，所述alhp的粒度为1000~2000目。

5.如权利要求1所述的一种无熔滴阻尼聚氨酯弹性体，其特征在于：a组分中，所述硅烷改性的eg为硅烷偶联剂kh550改性的可膨胀石墨，通过以下方法制备得到：以可膨胀石墨的质量为100份，首先取0.75~1份硅烷偶联剂kh550，溶于无水乙醇中，加入可膨胀石墨，超声搅拌分散均匀后，在85±5℃下常压干燥4~6小时，然后在120±5℃真空干燥4~6小时，得到硅烷改性的eg。

6.如权利要求5所述的一种无熔滴阻尼聚氨酯弹性体，其特征在于：所述可膨胀石墨的粒度为80~100目，膨胀倍率为200~300ml/g。

7.如权利要求1所述的一种无熔滴阻尼聚氨酯弹性体，其特征在于：a组分中，所述阻燃剂通过以下方法制备得到：将mca、alhp、硅烷改性的eg混合均匀，110~120℃下烘干至恒重，得到阻燃剂。

8.如权利要求1所述的一种无熔滴阻尼聚氨酯弹性体，其特征在于：以制备所述a组分的原料总质量为100份计，各原料成分及其质量份数为：

9.如权利要求1所述的一种无熔滴阻尼聚氨酯弹性体，其特征在于：b组分中，所述二异氰酸酯为tdi-80，所述聚醚多元醇为dl1000；

10.一种如权利要求1~9任意一项所述的无熔滴阻尼聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：方法步骤包括：

技术总结
本发明涉及一种无熔滴阻尼聚氨酯弹性体及其制备方法，属于聚氨酯技术领域。所述无熔滴阻尼聚氨酯弹性体是由A组分与B组分固化成型得到的极限氧指数大于26%、无燃烧滴落物、有效阻尼温域大于40℃的聚氨酯弹性体。通过合理控制各组分的物质选择及含量，在提高了基体阻燃性能的同时，阻尼因子变化很小，有效阻尼温域拓宽。

技术研发人员：邹美帅,吴晓霞,江皓,李晓东,张旭东,甄茂民,苏醒
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6