一种聚脲缓冲防护材料及其制备方法

本发明属于高分子材料制备，具体涉及一种聚脲缓冲防护材料及其制备方法。

背景技术：

1、战斗部指弹头是各种弹药和导弹的最终毁伤单元，主要由弹壳、战斗装药、起爆装置和安全装置组成。战斗部在侵彻硬目标时，会在撞击界面产生压缩波向弹体及内部装药传播，同时，由于战斗部与硬目标接触的瞬间，硬目标的滞止作用，战斗部内部装药会承受巨大的惯性冲击载荷作用。而在前驱应力波及惯性冲击载荷的作用下，炸药装药容易和战斗部内壁发生摩擦产生热点，导致提前点火发生反应，甚至早炸，严重影响毁伤效果。因此，战斗部内的炸药装药危险部位会填充缓冲防护材料，降低炸药装药所受到的冲击应力，提高装药安全性。

2、缓冲防护材料按照其工作机理可分为空间结构缓冲(如多孔金属、泡沫材料等)和柔性复合缓冲(如橡胶材料等)。由于多孔材料尤其是泡沫类材料，压缩性较大，在侵彻过程中易发生较大变形，导致装药颗粒之间剧烈摩擦，降低装药安定性。而柔性复合材料一般由两种及两种以上液体组分混合交联固化成型，成本低、质量轻、韧性高、吸附性强且吸收冲击载荷效果作用明显。因此目前缓冲防护材料大部分选用环氧树脂类柔性复合材料，但是由于其力学性能较差，与炸药装药的粘附作用也不理想，在使用时也存在一定的缺陷。

3、基于上述问题，寻找和装药粘附作用好、力学性能优良的高强度缓冲防护材料，是装药防护的一个重要研究方向。基于此，发明人研发了一种聚脲缓冲防护材料，相较于目前使用的环氧树脂型防护材料，其缓冲防护和混合炸药具有较好的相容性和粘附作用，且力学性能好、固化时间短、不受弹体形状限制。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种聚脲缓冲防护材料及其制备方法，本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种聚脲缓冲防护材料，包括以下质量份的原料，端异氰酸酯基聚醚预聚体60～70份，端氨基聚醚预聚体30～40份。

3、在本发明的另一种优选实施方式中，端异氰酸酯基聚醚预聚体选用二苯基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、改性二苯基甲烷二异氰酸酯、聚四氢呋喃多元醇、聚己内脂多元醇、聚碳酸酯多元醇中的至少两种制备而成；

4、端氨基聚醚预聚体选用端氨基聚醚、端氨基聚醚、二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺中的至少两种制备而成。

5、在本发明还提供了一种聚脲缓冲防护材料的制备方法，将端异氰酸酯基聚醚预聚体和端氨基聚醚预聚体进行干燥，再进行混合，形成预混液；将预混液抽真空至无明显气泡产生，形成均匀混合液；最后将均匀混合液进行固化，得到聚脲缓冲防护材料。

6、在本发明的另一种优选实施方式中，端异氰酸酯基聚醚预聚体和端氨基聚醚预聚体以60℃的温度干燥8h。

7、在本发明的另一种优选实施方式中，混合时，端异氰酸酯基聚醚预聚体和端氨基聚醚预聚体均保持在60℃。

8、在本发明的另一种优选实施方式中，端异氰酸酯基聚醚预聚体和端氨基聚醚预聚体搅拌10min形成预混液。

9、在本发明的另一种优选实施方式中，抽真空时，在0.1～0.5kpa的抽真空烘箱中进行。

10、在本发明的另一种优选实施方式中，固化时，在50℃下固化12h或在室温下固化48h。

11、在本发明的另一种优选实施方式中，使用聚脲缓冲防护材料制备装置完成聚脲缓冲防护材料的制备，聚脲缓冲防护材料制备装置包括多组烘干组和与烘干组连通的混合桶，烘干组均包括两个烘干筒，烘干筒的顶部均设有进料口，烘干筒的底部均与混合桶连通，且连通处设置有进料阀门，烘干筒的顶部均连通有排气管，还包括一根导流管，排气管均与导流管连通，排气管上还连通有冷凝器，冷凝器上连通有收集罐；

12、混合桶的底部设有出料口，出料口内设有密封塞，混合桶内转动连接有搅拌轴，搅拌轴上设置若干搅拌叶片，混合桶上还设有驱动搅拌轴转动的电机；混合桶内还连通有真空泵；混合桶和烘干筒外均包裹有红外加热器。

13、在本发明的另一种优选实施方式中，真空泵的导出端与冷凝器连通。

14、综上，本发明提供的聚脲缓冲防护材料，通过两种特定的高分子材料预聚体交联固化成型，具有较好的力学性能。并且聚脲缓冲防护材料的防护硬段含量较高，保证了较高的拉伸强度，适当的软段，保证了韧性。

15、通过抗拉和抗压试验结果表明，其拉伸强度最高可达到8mpa，硬度最高可达到邵氏硬度d43hd，高于现有可用的环氧树脂类缓冲防护材料(拉伸强度4mpa左右，硬度d25hd左右)。并且拉伸强度和硬度可根据需求进行调节，能实现对炸药装药的有效防护，保证了战斗部侵彻过程中装药安定性。

16、同时，本发明使用聚脲缓冲防护材料制备装置完成聚脲缓冲防护材料的制备，能够通过在烘干组将原料烘干后直接导入混合桶内进行混合，因此能够快速完成制备，减少中间转运花费的时间。而且设置多组烘干组，能对每组烘干组加料时间进行控制，从而配合混合桶内的混合和抽真空步骤，实现连续不断的制备聚脲缓冲防护材料。

17、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种聚脲缓冲防护材料，其特征在于：包括以下质量份的原料，端异氰酸酯基聚醚预聚体60～70份，端氨基聚醚预聚体30～40份。

2.根据权利要求1所述的一种聚脲缓冲防护材料，其特征在于：端异氰酸酯基聚醚预聚体选用二苯基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、改性二苯基甲烷二异氰酸酯、聚四氢呋喃多元醇、聚己内脂多元醇、聚碳酸酯多元醇中的至少两种制备而成；

3.根据权利要求2所述的一种聚脲缓冲防护材料的制备方法，其特征在于：将端异氰酸酯基聚醚预聚体和端氨基聚醚预聚体进行干燥，再进行混合，形成预混液；将预混液抽真空至无明显气泡产生，形成均匀混合液；最后将均匀混合液进行固化，得到聚脲缓冲防护材料。

4.根据权利要求3所述的一种聚脲缓冲防护材料的制备方法，其特征在于：端异氰酸酯基聚醚预聚体和端氨基聚醚预聚体以60℃的温度干燥8h。

5.根据权利要求4所述的一种聚脲缓冲防护材料的制备方法，其特征在于：混合时，端异氰酸酯基聚醚预聚体和端氨基聚醚预聚体均保持在60℃。

6.根据权利要求5所述的一种聚脲缓冲防护材料的制备方法，其特征在于：端异氰酸酯基聚醚预聚体和端氨基聚醚预聚体搅拌10min形成预混液。

7.根据权利要求6所述的一种聚脲缓冲防护材料的制备方法，其特征在于：抽真空时，在0.1～0.5kpa的抽真空烘箱中进行。

8.根据权利要求7所述的一种聚脲缓冲防护材料的制备方法，其特征在于：固化时，在50℃下固化12h或在室温下固化48h。

9.根据权利要求8所述的一种聚脲缓冲防护材料的制备方法，其特征在于：使用聚脲缓冲防护材料制备装置完成聚脲缓冲防护材料的制备，聚脲缓冲防护材料制备装置包括多组烘干组和与烘干组连通的混合桶，烘干组均包括两个烘干筒，烘干筒的顶部均设有进料口，烘干筒的底部均与混合桶连通，且连通处设置有进料阀门，烘干筒的顶部均连通有排气管，还包括一根导流管，排气管均与导流管连通，排气管上还连通有冷凝器，冷凝器上连通有收集罐；

10.根据权利要求9所述的一种聚脲缓冲防护材料的制备方法，其特征在于：真空泵的导出端与冷凝器连通。

技术总结
本发明属于高分子材料制备技术领域，公开了一种聚脲缓冲防护材料及其制备方法，包括端异氰酸酯基聚醚预聚体60～70份，端氨基聚醚预聚体30～40份；制备时，将端异氰酸酯基聚醚预聚体和端氨基聚醚预聚体进行干燥，再进行混合，形成预混液；将预混液抽真空至无明显气泡产生，形成均匀混合液；最后将均匀混合液进行固化，得到聚脲缓冲防护材料。本发明制备的聚脲缓冲防护材料的拉伸强度在4～8Mpa，硬度在邵氏硬度D35～45HD，能够实现较好的战斗部内壁装药缓冲防护，且与炸药装药具有较好的粘结作用和相容性。

技术研发人员：潘启,郭学永,孙森
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：2024/1/12