[发明专利]一种聚氨酯改性有机硅阻尼材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚氨酯改性有机硅阻尼材料及其制备方法。所述制备方法为：将端羟烃基硅氧烷、二异氰酸酯和催化剂进行混合加热反应，得异氰酸酯封端的预聚体；将所述异氰酸酯封端的预聚体与含乙烯基的醇类化合物进行加热反应，得端基为乙烯基的聚氨酯改性有机硅聚合物；将所述端基为乙烯基的聚氨酯改性有机硅聚合物与甲基苯基乙烯基生胶、填料、硫化剂、结构控制剂共同硫化，完成后即可。得到的阻尼材料颜色为透明至半透明，具有非常好的相容性；在较宽的温域范围（‑40~80^oC）内具有非常好的阻尼性能，阻尼系数大于0.25；又由于分子链之间存在强的氢键作用，硫化后的硅橡胶力学性能优异。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚氨酯改性有机硅阻尼材料及其制备方法。

背景技术

硅橡胶作为一种优良的阻尼减振材料，具有良好的耐高低温性能、耐辐照性能和绝缘性能等，可以在宽的温度范围(-50~200℃)内保持模量的稳定，在航空航天、武器装备等领域得到了广泛的应用。普通的硅橡胶结构对称，空间位阻较小，因此其损耗因子很小，阻尼性能相对较差，难以满足工程应用要求。

为了提高硅橡胶的阻尼性能，通常采用将有机硅与极性较强的聚合物如丙烯酸酯类、聚氨酯类聚合物进行共混。此类聚合物的分子主链上存在强极性基团，聚合物链段间能够形成可逆相互作用的氢键，当受到外力时，氢键的断裂会使链段运动受到的阻力变大，进而使内耗变大，从而改善材料的阻尼性能。但是此共混材料存在两个问题，一是聚合物与有机硅的极性相差较大，容易导致共混不均匀，产生分相；二是聚合物没有与有机硅共硫化的单元，不能形成良好的交联网络，对最终材料的性能产生不好的影响。

故基于此，提出本发明技术方案。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种聚氨酯改性有机硅阻尼材料及其制备方法。所述制备方法将聚氨酯改性有机硅聚合物与甲基苯基乙烯基生胶共硫化后，得到的聚氨酯改性有机硅阻尼材料颜色为透明至半透明，具有非常好的相容性；在较宽的温域范围（-40~80^oC）内具有非常好的阻尼性能，阻尼系数大于0.25；又由于分子链之间存在强的氢键作用，硫化后的硅橡胶力学性能优异。

本发明的方案是，提供一种聚氨酯改性有机硅阻尼材料的制备方法，其技术构思主要为：

（1）选择一种端羟烃基硅氧烷和二异氰酸酯，进行反应生成异氰酸酯封端的预聚体，所述预聚体分子结构中有机硅单元和氨基甲酸酯单元交替排列，其中强极性的氨基甲酸酯单元提供高阻尼性能，有机硅单元提供了与聚有机硅氧烷良好的相容性；

（2）选择一种含乙烯基的醇类化合物，加入至所述预聚体中，形成端基为乙烯基的聚氨酯改性有机硅聚合物；所述聚合物由于有双键，因此可以参与到硅橡胶的硫化中去，从而形成紧密的交联网络；

（3）将所述端基为乙烯基的聚氨酯改性有机硅聚合物与甲基苯基乙烯基生胶、填料、硫化剂、结构控制剂共混硫化，即得聚氨酯改性有机硅阻尼材料，所述材料具有较好的阻尼性能和力学性能。

其中，所述端基为乙烯基的聚氨酯改性有机硅聚合物的制备路线如图1所示。

优选地，所述端羟烃基硅氧烷、二异氰酸酯、催化剂和含乙烯基的醇类化合物的重量比为55~75:15~35:0.02~0.05:8~15。

优选地，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、1,4-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种，或两种以上的组合。

优选地，所述端羟烃基硅氧烷结构中，二甲基硅氧烷单元数m=1~20，m为整数；R₂为含有1~16个碳原子的脂肪族烃基，或含7~15个碳原子的脂环族烃基，再或含7~15个碳原子的非脂肪族/脂环族烃基。