[发明专利]带有高分子螺旋弹簧纤维的聚氨酯基吸声材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种带有高分子螺旋弹簧纤维的聚氨酯基吸声材料及其制备方法。该吸声材料包括聚氨酯基体和分散于聚氨酯基体内的高分子螺旋弹簧纤维，聚氨酯基体为聚四氢呋喃二醇+端羟基聚丁二烯型聚氨酯基体，高分子螺旋弹簧纤维为具有螺旋弹簧结构的加捻聚酰胺纤维。制备方法包括将液态TMP和MDI反应制成A组分，将PTMG和HTPB混合制成B组分，将螺旋弹簧纤维添加到B组分中超声混合，所得混合物再加入A组分中搅拌并固化，得到吸声材料。本发明的吸声材料能显著提高材料在2000‑5000Hz频率范围内的吸声系数，且力学性能好，在声隐身技术领域具有极高的学术和应用潜力。

技术领域

本发明属于声学功能高分子材料领域，具体涉及一种带有高分子螺旋弹簧纤维的聚氨酯基吸声材料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯材料是一种产品形态多种多样的多用途合成树脂，自发明以来，因其化学结构易设计与调整、优越的力学性能、抗腐蚀性能和耐老化等性能，被广泛应用于各个领域，在声隐身材料研究领域的应用是一个热点研究方向。聚氨酯橡胶由于其大分子链运动形式繁多，松弛时间谱宽，能够较好的吸收宽频带的声波；通过选取不同的聚氨酯基体以及添加不同填料的种类和比例，能够有效地控制其声学特征和其它性能；而且它的声阻抗特性与水的声阻抗特性接近，使声波能无反射的进入到吸声材料，并且入射声波的能量绝大部分能够被吸收，在水声隐身材料领域中有着重要的应用。但随着探测技术的发展，声隐身技术提出了越来越高的要求。目前，提高200-6000Hz中低频率范围内基体材料的本征吸声性能是当前吸声材料领域面临并急待解决的技术难题和研究热点之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可显著提高材料中低频范围内材料的本征吸声系数、且力学性能优异的带有高分子螺旋弹簧纤维的聚氨酯基吸声材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种带有高分子螺旋弹簧纤维的聚氨酯基吸声材料，所述吸声材料包括聚氨酯基体和分散于聚氨酯基体内的高分子螺旋弹簧纤维，所述聚氨酯基体为聚四氢呋喃二醇+端羟基聚丁二烯型聚氨酯基体，所述高分子螺旋弹簧纤维为具有螺旋弹簧结构的加捻聚酰胺纤维。

上述的带有高分子螺旋弹簧纤维的聚氨酯基吸声材料中，优选的，所述高分子螺旋弹簧纤维的长度为2mm～3mm，所述高分子螺旋弹簧纤维的质量占吸声材料总质量的0.5％～2％。

上述的带有高分子螺旋弹簧纤维的聚氨酯基吸声材料中，优选的，所述带有高分子螺旋弹簧纤维的聚氨酯基吸声材料在2000Hz～5000Hz频率范围内平均吸声系数为72.56％～79.4％。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种带有高分子螺旋弹簧纤维的聚氨酯基吸声材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)A组分的制备：称取三羟甲基丙烷TMP固态颗粒和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI，将TMP固态颗粒融化成液态TMP，然后将液态TMP和MDI进行抽真空处理，再将液态TMP加入MDI中，于60℃～65℃的恒温条件下搅拌反应，直至液态TMP全部融入MDI中，经冷却后，得到A组分；

(2)B组分的制备：称取聚四氢呋喃二醇PTMG和端羟基聚丁二烯HTPB，进行抽真空处理，然后将PTMG和HTPB混合并搅拌均匀，得到B组分；

(3)复合与固化：将高分子螺旋弹簧纤维添加到B组分中，超声混合均匀后，将所得混合物加入A组分中，超声混合均匀，然后抽真空处理，再进行固化，得到带有高分子螺旋弹簧纤维的聚氨酯基吸声材料。

上述的带有高分子螺旋弹簧纤维的聚氨酯基吸声材料的制备方法中，优选的，所述步骤(1)中，所述TMP固态颗粒与MDI的质量比为18～600∶100；所述步骤(2)中，所述聚四氢呋喃二醇与端羟基聚丁二烯的质量比为385∶200；所述步骤(3)中，所述高分子螺旋弹簧纤维与B组分的质量比为3.5～14∶585。