[发明专利]一种超支化聚氨酯/聚丙烯酸酯阻尼材料的制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种阻尼材料的制备方法，具体地说是一种超支化聚氨酯/聚丙烯酸酯阻尼材料的制备方法。

二、背景技术

噪声污染及其产生的危害越来越受到人们的重视，阻尼材料和技术的研究开发也越来越受到学者的广泛关注，在汽车工业、建筑工程、机械工业、航天航空、舰船等领域已得到广泛的应用。阻尼材料是指将固体的机械振动能转变为热能而耗散的材料，主要用于减振降噪。高分子聚合物阻尼材料是一种以聚合物为基质抑制振动和降低噪声的功能材料。在高分子阻尼材料中，一般均聚物及无规共聚物的Tg转变温域比较窄，可应用的温域有限，有效阻尼温域（tanδ≥0.3）往往只有20-30℃，因此需要将不同Tg转变区域的聚合物进行复合。早在20世纪50年代，由西德首先研制出性能优良、使用方便的高聚物阻尼材料，广泛应用于各种设备的减振降噪，这一时期发展的起来的高分子阻尼材料所具备的主要性能之一是阻尼温域宽，阻尼因子高。随后，美国、西欧、日本等国也陆续进行了阻尼材料方面的研究并取得很好的研究成果。70年代前后国内进行了阻尼材料的研究工作，起步较晚但进步较快，比如青岛海洋涂料研究所、中国工程物理研究院等从不同方面研制阻尼材料，取得了很大的成果。

聚氨酯是由软段和硬段组成的嵌段聚合物，本身具有大量的氢键、一定程度的微相分离结构和较高的阻尼因子，近年来在阻尼领域多有应用。超支化聚合物具有高度支化结构，黏度低，良好的溶解性等特点，并含有大量活性官能团易进行端基改性，故能实现与线性分子可设计的相容性，已开展了其作为聚合物共混的添加剂以改善聚合物加工的流变性能，聚合物的韧性等的研究。超支化聚合物的分子结构特殊，分散性大并具有大量的支链和端基，且分子运动具有多重性，有望具有良好的阻尼性能。另外，它具有粘度低，溶解性高，成膜性好等特点，且合成工艺简单，成本低，有利于大规模生产，因此超支化聚合物具有重要的理论研究价值和广阔的应用前景。

制备高阻尼宽温域阻尼材料的技术有很多，如共混、接枝、嵌段、交联和互穿聚合物网络(IPN)。其中IPN技术近二十多年来得到快速发展和应用，是制备高性能阻尼材料有效的方法，由于互穿网络之间的相互贯穿、缠结而产生强迫互溶和协同效应，使IPN材料具有宏观上的不分相和微观上的相分离特点，从而为制备宽温(宽频)阻尼材料创造了条件。互穿网络聚合物胶乳(LIPN)以水为分散介质，符合环保要求，国内外学者以聚苯乙烯、聚氨酯基和聚丙烯酸酯基作为阻尼系统的基质研究较多。近年来关于聚氨酯/聚丙烯酸酯乳胶互穿网络IPN的研究已有不少，但有关超支化聚氨酯/聚丙烯酸酯LIPN的制备还未见报道。

三、发明内容

本发明旨在提供一种超支化聚氨酯/聚丙烯酸酯阻尼材料的制备方法，所要解决的技术问题是提高聚合物的阻尼性能和耐热性能，得到水性宽温域高损耗因子的阻尼材料。

本发明通过将自制的端羟基超支化聚氨酯作为聚氨酯交联剂，加入聚氨酯预聚物中，得到超支化水性聚氨酯预聚体，再引发丙烯酸酯单体聚合，制得超支化水性聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络聚合物（HBPUA-IPN），具有优良的阻尼性能和耐热性能。

本发明超支化聚氨酯/聚丙烯酸酯阻尼材料的制备方法，包括聚氨酯预聚体的制备、超支化水性聚氨酯预聚体的制备、互穿网络聚合和固化各单元过程：

1）所述聚氨酯预聚体的制备是在氮气气氛中将二异氰酸酯和低聚物二元醇混合并于60-100℃反应0.5-4小时，随后加入扩链剂，于60-100℃继续反应0.5-3小时，然后加入封端剂，于40-80℃反应1-4小时得到聚氨酯预聚体；

所述二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)或1,6-己二异氰酸酯(HDI)；

所述低聚物二元醇选自聚醚二元醇N210、聚四氢呋喃(PTMEG)、聚氧化丙烯(PPO)、聚乙二醇(PEG)，聚ε-己内酯二醇(PCL)、聚己二酸乙二醇酯二醇(PEA)、聚己二酸乙二醇-丙二醇酯二醇(PEPA)、聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)或聚碳酸己二醇酯二醇(PCDL)；

所述扩链剂包括亲水扩链剂和非亲水扩链剂；

所述封端剂选自甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)或羟甲基丙烯酰胺；

2）所述超支化水性聚氨酯预聚体的制备是将端羟基超支化聚氨酯加入步骤1）制备的聚氨酯预聚体中，于60-90℃反应1-4小时得到超支化水性聚氨酯预聚体；