专利名称:宽温域高阻尼材料的制作方法
本发明涉及一种宽温域(宽频带)、高阻尼的高分子材料。这种材料是以聚氨酯和环氧树酯通过形成互穿聚合物网络(IPN)而制得的。在很多场合下，它可用作为消音、减振材料。
单一聚合物的玻璃化转变温度范围较窄、其实际应用受到了限制。为了解决这个问题，人们对聚合物进行了机械共混改性和共聚改性(见美国专利3547760号)，得到了阻尼温域较宽的高分子材料。但是，由于机械共混体系组分间容易发生相分离，故在选择共混体系时，对组分间的化学相容性要求较高;而共聚材料的合成往往受到组分单体间相对活性等因素的限制，这给阻尼材料的设计和生产带来了困难。IPN是用化学方法将两种或两种以上聚合物网络互相贯穿，交结在一起而形成的新型聚合物材料。IPN不但有独特的物理和机械性能，而且还有合成工艺简单，可根据实际需要方便地进行分子设计等特点。因而，IPN的研究及应用日益广泛。L、H.SperLing(美国专利3833404号)等人首先提出并合成了IPN高分子阻尼材料。他们研究的聚甲基丙烯酸酯/聚丙烯酸酯体系有较宽的阻尼温域及较高的阻尼值，但其高温性能不好，对基底粘附性不够强且价格也较贵。除此之外，有人也对其它IPN体系的阻尼性能进行了研究，但阻尼性能并不十分理想。
本发明的任务是提供一种简便、可行的IPN阻尼材料的合成方法，所合成的材料性能优良。在100℃以上的温域内保持大于0.4的tgδ值，又具有良好的物理机械性能，对多种基底有良好的粘附性。
本发明的任务是以下述方法完成的将真空干燥处理的聚环氧丙烷二元醇(PPO)(Mn为500到3000)和重蒸处理的二异氰酸酯以一定比例(端基摩尔比值NCO/OH＝1.8～2.6)合成聚氨酯预聚物。以脂肪二元醇(含2到16个碳原子的线性或支链二元醇及相应的取代二元醇，含6个碳原子的脂环二醇及其相应的取代二元醇)以及多缩乙二醇H〔-OCH2CH2)nOH(n为2到10)或含芳环的二元醇作为聚氨酯预聚物的扩链剂，以小分子三元醇为其交联剂合成聚氨酯网络。其中扩链剂与交联剂的摩尔配比为三元醇/二元醇等于0到15。同时，以环氧树脂固化剂固化环氧树脂(双酚A型，环氧值为0.30～0.60)(环氧树脂内先加入0.0%到60%的填料。于真空之下抽除其中的气泡)形成与聚氨酯网络互穿的环氧网络。聚氨酯和环氧树脂的配比范围为0/100-100/0，其中以60/40为最佳。此外，聚氨酯及环氯树酯的粘结性能优越，物理机械性能优良，可以满足本发明任务提出的要求，下面给出几个典型的实例。
例1在装有电动搅拌、氮气导管，滴液漏斗及干燥管的250ml三口烧瓶中加入50克80℃新蒸的MDI，然后置于70℃的油浴中，在不断搅拌及通干燥氮气的情况下，以每分钟5-7克的速度滴加100克预热至70℃的干燥PPO(Mn＝1000)入其中。待加完后，将油温升至80℃，在搅拌及通干燥氮气的情况下反应二个半小时，这时开始取样测定(二正丁胺法)所含成的预聚物的端基含量，直至达到理论值为止。
称取以上合成的预聚物12克于预热至100℃、已净化处理的150ml的小烧杯中，再按计量加入三甲醇丙烷(TMP)及1.5一戊二醇的混合物(其摩尔比为1∶3)以及8克80℃的环氧树脂(E5l)，随后加入0.2克DMP-30，搅拌均匀后，转移至15cm×3cm的大试管中于真空泵上抽除其中气泡，后倒入预热至80℃的聚四氟乙烯模具中于100℃下固化12小时，即得较为理想的IPN材料。此试样编号为IPN-IV-03。
例2用与例1相同的方法进行合成。不同点是聚氨酯和环氧树酯的重量比改为70/30，环氧树脂改用E44。此试样编号为IPN-IV-05。
例3合成法与例1相同，差别在于以1，2，6-己三醇(计量时，只计两个端羟基)作为扩链剂不用TMP。这时聚氨酯为热塑性，此试样编号为IPN-S-02。
例4合成法同例3，只是以1，10-癸二醇代替1，2，6-己三醇。此试样编号为IPN-S-08。
为了评价所合成材料的阻尼性能，对其进行了动态力学性能测量和阻尼涂板测量。图1-图4是几个试样的动态力学谱(使用Rheovibron DDV-Ⅲ-EA测量);图5是以合成的材料为阻尼层以PVC为约束层涂敷于钢板上的测量结果对比，可以发现本发明的优点是该体系的阻尼温域宽(大于100℃)，阻尼值高(在该温域内tgδ值可保持大于0.5)，是性能优越的阻尼材料体系，图5的测量结果可见在0-20KHZ的频率范围内，平均振动信号强度降低了20dB，高频信号几乎完全消失，钢板基频在加了涂层以后向低频移动了100HZ。所有这些都是一般阻尼材料难以达到的。另外，该体系以粘结性较好的聚醚氨酯和环氧树脂为主体，它们决定了该体系对各种振动底基或表面有优良的粘合力;再者，聚氨酯和环氧树酯都可以室温固化，这都给材料在喷刷，涂敷等施工上带来方便。
本发明的最佳实施方案是以分子量(
Mn)为1000的聚醚二元醇(PPO)和MDI按(NCO/OH＝200)合成聚氨酯预聚体，以1.10-癸二醇作为其延伸剂形成热塑性聚氨酯网络，与此同时时，加入重量比(PU/EP)为70/30环氧树脂(E51)，再加入15%的云母片为填料及0.1%到5%DMP-30固化环氧树脂。所得材料(IPN)阻尼性能优良。
权利要求
1.一种由聚醚氨酯、环氧树脂及填料组成的IPN体系及其合成方法。其特征是用本体法将聚氨酯预聚物、聚氨酯扩链剂及交联剂，环氧树脂及其固化剂和填料混合而合成的一步法互穿聚合物网络。
2.按权利要求
1规定的方法，其特征是各种原料在混合后，经过严格的脱气处理后浇铸成型。
3.按权利要求
1规定的体系，其特征是以分子量(Mn)为500到3000的聚环氧丙烷二元醇(PPO)为聚氨酯软段，它和二异氰酸酯反应形成聚醚氨酯预聚物，其中端基摩尔数比(NCO/OH)在1.8-2.6范围内。
4.按权利要求
1和3规定的体系，其特征是以MDI、TDI及HDI等二异氰酸酯为原料合成聚氨酯预聚物。
5.按权利要求
1规定的体系，其特征是以双酚A型环氧树脂为环氧树脂组分，其环氧值为0.30到0.60。
6.按权利要求
1和3规定的体系，其特征是聚氨酯预聚物所用扩链剂为含2-16个碳原子的脂肪族二元醇或取代脂肪族二元醇，脂环二醇或取代脂环二醇以及分子结构为H(-OCH2CH2)mOH，m为2到10的二元醇和含苯环的二元醇，其交联剂为含5到25个碳原子的三元醇或取代三元醇。
7.按权利要求
1和6规定的体系，其特征是扩链剂的相对用量〔以交联剂(即三元醇)对扩链剂(即二元醇)的摩尔比计〕范围为0-15。
8.按照权利要求
1，2，3和4规定的体系，其特征是聚氨酯和环氧树脂的重量配比为0/100到100/0。
9.按照权利要求
1规定的体系，其特征是所用填料包括蛭石粉、云母粉(片)、石墨、滑石粉、铝粒(粉)、石棉等，其用量占总重量的0.0%到60%。
10.按照权利要求
1规定的体系，其特征是环氧树脂固化剂是叔胺类化合物(如DMP-30)。用量为0.1%到5%。
专利摘要
本发明公开了一种宽温域、高阻尼的高分子材料及其合成方法。该材料是由聚环氧丙烷二元醇形成的聚氨酯通过与环氧树脂形成一步IPN而制得的。该材料阻尼温域大于100℃，阻尼值(tgδ)大于0.4，并且对基底有良好的粘着力。
文档编号C08L75/00GK85104749SQ85104749
公开日1987年1月7日 申请日期1985年6月25日
发明者王源升, 姚树人 申请人:海军工程学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan