一种多孔隙的聚氨酯发泡减震材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子复合材料的技术领域，具体涉及一种多孔隙的聚氨酯%20发泡减震材料及其制备方法。
背景技术
随着现代社会的不断发展，震动和噪音所导致的危害愈来愈引起人们的%20重视，这些震动和噪音不仅危害人类身心健康，同时造成机械设备、仪表管%20路等的损坏。为了消除震动、噪音造成的不良后果，必须采用各种控制技术%20手段，其中使用最广泛、最有效的方法就是使用高阻尼减震材料。
高阻尼减震材料通常的高分子材料，具有弹性和粘性双重特性，这是由%20高分子材料的分子结构特性决定的。材料的阻尼较高，能大大衰减震动，也%20就是说材料的损耗因子(tan值)较大，材料的粘性越好，减震效果也越好。%20但是材料在保持较好减震效果的同时，还要有一定的机械强度，因此材料的%20损耗因子应当处于合适的范围。
聚氨酯发泡材料作为常用的一类减震吸能材料，具有适合的粘弹性，且%20应用广泛。现有的聚氨酯发泡材料具有密度小、抗冲击、吸能、强度高、耐%20磨、耐油、抗疲劳等优异的综合性能。随着聚氨酯发泡材料应用场合的扩展，%20对聚氨酯发泡材料在阻燃、耐高温、减震和吸音等方面提出了更高的需求，%20以适用于有特殊要求的应用场合，且满足吸音率的要求。
例如，申请号为201510851430.9的专利公开了一种轻质化高物性聚氨%20酯发泡材料及其制备方法，其制得的聚氨酯发泡材料质量轻、物性高、耐磨%20性佳、环保、可回收使用、无异味，具有较好的弹性和柔软性，尺寸稳定性%20佳，但是其阻燃性、减震和吸音性较差。
此外，现有的聚氨酯发泡材料主要采用低压发泡剂生产。由于低压发泡%20机的搅拌不均匀，导致生产的聚氨酯发泡材料中泡孔大小差别较大以及综合%20性能不佳，而且在反复受力后，也容易遭到破坏，严重影响使用寿命。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种多孔隙的聚氨酯发泡%20减震材料及其制备方法，解决现有的聚氨酯发泡材料的阻燃、耐高温、减震%20和吸音等性能较差以及现有的聚氨酯发泡材料采用低压发泡剂生产，导致生%20产的聚氨酯发泡材料中泡孔大小差别较大以及综合性能不佳，而且在反复受%20力后，也容易遭到破坏，严重影响使用寿命等问题中的至少一个。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种多孔隙的聚氨酯发泡减震材料，原料包括以下按质量份数计的成%20分：A组分：聚醚多元醇70-80份、固化剂18-26份、发泡剂AC0.5-0.8%20份、开孔剂1.6-2份、催化剂0.8-1.5份、有机硅油0.2-0.8份、抗氧化剂%20MB0.2-0.5份、填料10-30份、Al(OH)3复配型阻燃剂1-3份；B组分：多%20异氰酸酯50-70份、聚醚多元醇30-50份；其中，A组分的粘度控制在1200mPa%20·s-1600mPa·s；B组分的粘度控制在2500mPa·s-2900mPa·s；A组分与B组分%20的质量比为100：45-60。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
其中，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙%20烯-氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯三醇、聚四氢呋喃醚二醇中的一种%20以上的组合。
其中，所述固化剂为1,4-丁二醇、乙二醇中的一种或一种以上的组合。
其中，所述开孔剂为聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚或聚氧化烯烃-聚硅氧%20烷共聚物。
其中，所述催化剂为三亚乙基二胺、二月桂酸二丁基锡中的一种或一种%20以上的组合。
其中，所述填料为钛白粉、滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的一种或一种以%20上的组合。
其中，所述Al(OH)3复配型阻燃剂是由超细Al(OH)3与普通Al(OH)3以质%20量比为2:1组成的混合物。
本发明还提供了上述聚氨酯发泡减震材料的制备方法，包括以下步骤：%20(1)B料的制备：先将多异氰酸酯加入到反应釜中，保温40℃-60℃，再加%20入B组分中的聚醚多元醇，控制反应温度在65±5℃，合成得到半预聚体，%20并将半预聚体加入到高压发泡机的B料罐中；(2)A料的制备：先将A组分%20中的聚醚多元醇、固化剂、发泡剂、开孔剂、催化剂、有机硅油、抗氧化剂%20MB、填料、Al(OH)3复配型阻燃剂混合均匀，再加入到高压发泡机的A料罐%20中；(3)控制A料和B料的温度为45-60℃，待高压发泡机循环0.5-0.8h%20后，将A料和B料浇注到模具中；(4)脱模，得到聚氨酯发泡减震材料。
其中，步骤(3)中，高压发泡机的工作压力为10-25MPa。
本发明的有益效果是：
(1)本发明所述聚氨酯发泡减震材料的综合性能好、使用寿命长，尤%20其是具有优异的阻燃性和耐高温，减震和吸音效果好；
(2)本发明所述制备方法采用高压发泡机，生产出的聚氨酯发泡减震%20材料的泡孔均匀性好，显著提高所述聚氨酯发泡减震材料的减震等综合性能%20和使用寿命；
(3)本发明所述制备方法成本低廉、工艺简单，使用的原料均为聚氨%20酯行业市场上常用的原料。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并%20非用于限定本发明的范围。
一种多孔隙的聚氨酯发泡减震材料，原料包括以下按质量份数计的成%20分：A组分：聚醚多元醇70-80份、固化剂18-26份、发泡剂AC0.5-0.8%20份、开孔剂1.6-2份、催化剂0.8-1.5份、有机硅油0.2-0.8份、抗氧化剂%20MB0.2-0.5份、填料10-30份、Al(OH)3复配型阻燃剂1-3份；B组分：多%20异氰酸酯50-70份、聚醚多元醇30-50份；其中，A组分的粘度控制在1200mPa%20·s-1600mPa·s；B组分的粘度控制在2500mPa·s-2900mPa·s；A组分与B组分%20的质量比为100：45-60。
其中，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙%20烯-氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯三醇、聚四氢呋喃醚二醇中的一种%20以上的组合。
其中，所述固化剂为1,4-丁二醇、乙二醇中的一种或一种以上的组合，%20且随着固化剂用量的增加，所述聚氨酯发泡减震材料的综合性能越来越好。
有机硅油具有卓越的耐热性、抗氧化性、电绝缘性、耐候性、疏水性和%20较小的表面张力，此外还具有低的粘温系数、较高的抗压缩性。本发明采用%20有机硅油用作泡沫稳定剂，以保证气孔细密均匀，当体系处于低粘度阶段时，%20它使孔壁稳定/气孔能生长到适合开孔的厚度，为最后开孔创造条件，同时，%20提高所述聚氨酯发泡减震材料的耐热性、耐高温性和抗老化性。此外，随着%20有机硅油加入量的增加，所述聚氨酯发泡减震材料的综合性能越来越好，在%20加入量为0.8份时，所述聚氨酯发泡减震材料的综合性能达到最好，继续增%20加加入量，对所述聚氨酯发泡减震材料的综合性能没有影响，反而造成资源%20的浪费。
抗氧化剂MB熔点大于285℃，具有高的抗氧化能力。本发明通过添加抗%20氧化剂MB，显著提高所述聚氨酯发泡减震材料的耐高温性和抗老化性，且随%20着抗氧化剂MB加入量的增加，所述聚氨酯发泡减震材料的综合性能越来越%20好，在加入量为0.5份时，所述聚氨酯发泡减震材料的综合性能达到最好，%20继续增加加入量，对所述聚氨酯发泡减震材料的综合性能没有影响，反而造%20成资源的浪费。
其中，所述开孔剂为聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚或聚氧化烯烃-聚硅氧%20烷共聚物。开孔剂是一类特殊的表面活性剂，一般含疏水性和亲水性链段成%20基团，它的作用是降低泡沫的表面张力，促使泡孔破裂，提高所述聚氨酯发%20泡减震材料的开孔率，改善因闭孔造成的软质。一般的聚氨酯发泡减震材料%20由于交联密度高，发泡中泡孔壁膜强度大，一般是闭孔的泡孔结构，但添加%20开孔剂可制得开孔硬质的聚氨酯发泡减震材料，显著提高所述聚氨酯发泡减%20震材料的减震和消音效果。此外，随着开孔剂用量的增加，所述聚氨酯发泡减震材料的综合性能先越来越好，再越来越差；在加入量为1.8份时，所述%20聚氨酯发泡减震材料的综合性能达到最好。
其中，所述催化剂为三亚乙基二胺、二月桂酸二丁基锡中的一种或一种%20以上的组合，且随着催化剂用量的增加，所述聚氨酯发泡减震材料的综合性%20能先越来越好，再越来越差；在加入量为1.3份时，所述聚氨酯发泡减震材%20料的综合性能达到最好。
其中，所述填料为钛白粉、滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的一种或一种以%20上的组合，以调节A组分的粘度，降低所述聚氨酯发泡减震材料的生产成本、%20收缩率，增加所述聚氨酯发泡减震材料的硬度，提高所述聚氨酯发泡减震材%20料的尺寸稳定性、耐化学腐蚀性、耐磨性、耐热性以及耐高温性。此外，随%20着填料用量的增加，所述聚氨酯发泡减震材料的综合性能先越来越好，再越%20来越差；在加入量为22份时，所述聚氨酯发泡减震材料的综合性能达到最%20好。
阻燃剂是赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，本发明选用Al(OH)3复%20配型阻燃剂，且所述Al(OH)3复配型阻燃剂是由超细Al(OH)3与普通Al(OH)3以质量比为2:1组成的混合物。其具有以下优点：与其他原料的相容性好；%20不改变原有物质固有的优良性能；用量小、效果大；加工温度下不分解；成%20本低廉。
所述Al(OH)3复配型阻燃剂的阻燃机理就是通过提高聚合物的热容，使%20其在达到热分解温度前吸收更多的热量，从而提高所述聚氨酯发泡减震材料%20的阻燃性能，采用两种粒径的Al(OH)3复配阻燃剂时，随着超细Al(OH)3添加%20量的增加，所述聚氨酯发泡减震材料试样产烟毒性的安全等级提高；综合考%20虑所述聚氨酯发泡减震材料的产烟毒性安全等级及阻燃剂的性价比，采用超%20细Al(OH)3与普通Al(OH)3以质量比为2:1组成的复配型阻燃剂为较优的工艺%20参数。
此外，随着阻燃剂加入量的增加，所述聚氨酯发泡减震材料的综合性能%20越来越好，在加入量为3份时，所述聚氨酯发泡减震材料的综合性能达到最%20好，继续增加加入量，对所述聚氨酯发泡减震材料的综合性能没有影响，反%20而造成资源的浪费。
本发明所述聚氨酯发泡减震材料的综合性能好、使用寿命长，尤其是具%20有优异的阻燃性和耐高温，减震和吸音效果好。
一种多孔隙的聚氨酯发泡减震材料的制备方法，包括以下步骤：(1)B%20料的制备：先将多异氰酸酯加入到反应釜中，保温40℃-60℃，再加入B组%20分中的聚醚多元醇，控制反应温度在65±5℃，合成得到半预聚体，并将半%20预聚体加入到高压发泡机的B料罐中；(2)A料的制备：先将A组分中的聚%20醚多元醇、固化剂、发泡剂、开孔剂、有机硅油、抗氧化剂MB、催化剂、填%20料、Al(OH)3复配型阻燃剂混合均匀，再加入到高压发泡机的A料罐中；(3)%20控制A料和B料的温度为45-60℃，待高压发泡机循环0.5-0.8h后，将A%20料和B料浇注到模具中；高压发泡机的工作压力为10-25MPa；(4)脱模，%20得到聚氨酯发泡减震材料。
本发明所述制备方法采用高压发泡机，生产出的聚氨酯发泡减震材料的%20泡孔均匀性好，显著提高所述聚氨酯发泡减震材料的减震等综合性能和使用%20寿命；成本低廉、工艺简单，使用的原料均为聚氨酯行业市场上常用的原料。
对比例1
参见申请号为201510851430.9的专利，公开了一种轻质化高物性聚氨%20酯发泡材料及其制备方法，据此得到对比例1。
一种轻质化高物性聚氨酯发泡减震材料，由如下重量份的原料组成：聚%20氨酯胶粒85份、无机发泡剂5份、有机发泡剂5份、活性剂5份。
其中，所述聚氨酯胶粒由以下重量份的原料组成：聚酯多元醇60份、%20二异氰酸酯25份、扩链剂6份。所述扩链剂是由丙二醇、1,3-丁二醇、2-%20甲基-1,3-丙二醇和1,4-环己烷二甲醇以重量比1:1.6:1:3组成的混合物。
其中，所述无机发泡剂是由碳酸钙、叠氮化钙和硼氢化钠以重量比2:1:1%20组成的混合物。
其中，所述有机发泡剂是由偶氮双甲酰胺、N，N-二亚硝基五亚甲基四%20胺和偶氮二甲酸二异丙酯以重量比1:1:2组成的混合物。
其中，所述活化剂是由硫酸钡、柠檬酸铵和硬脂酸钙以重量比1:1:1组%20成的混合物。
表1
实施例1-4的制造方法,包括以下步骤：(1)B料的制备：先将多异氰 酸酯加入到反应釜中，保温50℃，再加入B组分中的聚醚多元醇，控制反应 温度在65±5℃，合成得到半预聚体，并将半预聚体加入到高压发泡机的B 料罐中；(2)A料的制备：先将A组分中的聚醚多元醇、固化剂、发泡剂、 开孔剂、有机硅油、抗氧化剂MB、催化剂、填料、Al(OH)3复配型阻燃剂混 合均匀，再加入到高压发泡机的A料罐中；(3)控制A料和B料的温度为55℃，待高压发泡机循环0.6h后，将A料和B料浇注到模具中；高压发泡 机的工作压力为20MPa；(4)脱模，得到聚氨酯发泡减震材料。
表1中的实施例1-4均为本发明的实施例，对比例1是现有技术且为本 发明的对比例，并分别对实施例1-4和对比例1制备的聚氨酯发泡减震材料 性能进行检测，测试结果见下表2。
表2
参见表2，根据对实施例1-4和对比例1测试数据的分析可知，实施例 4在机械性能、吸声性能等方面的技术效果是4组实施例中最差的。然而， 通过对实施例4和对比例1的测试数据对比可知，实施例4的技术方案无论 在拉伸强度、断裂伸长率、压缩永久变形率等机械性能方面，还是在阻燃性、 耐高温性、吸声性能等其它性能方面，均明显优于对比例1。因此，可以确 定本发明技术方案具有明显优于对比例1的技术效果，本发明优选方案的技术效果更佳。采用本发明技术方案制备的聚氨酯发泡减震材料，在阻燃性、 耐高温性、减震和吸音等方面的性能都有显著的提升，而且抗老化性能优异， 机械性能同样优异，能够有效解决现有技术中存在的技术问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明 的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。
