[发明专利]一种含动态二硫键和亚胺键的聚氨酯阻尼材料及其制备方法

说明书

本发明涉及聚氨酯阻尼材料技术领域，具体涉及一种含动态二硫键和亚胺键的聚氨酯阻尼材料及其制备方法。该阻尼材料采用胱氨酸、醇类化合物、氯化亚砜进行反应，以此在体系中引入动态二硫键和分子内氢键，再与醛类化合物反应，合成同时存在动态二硫键和亚胺键的聚氨酯扩链剂，或者采用二氨基二苯二硫醚、醛类化合物在无水乙醇中合成同时存在动态二硫键和亚胺键的聚氨酯扩链剂，最后与聚氨酯预聚体反应，生成含动态二硫键和亚胺键的聚氨酯阻尼材料。所述聚氨酯阻尼材料利用动态共价键动态可逆的特点来增加能量的耗散，具有较宽的阻尼温域、较高阻尼性能，同时兼具优异的力学性能和自修复性能，具有广泛的应用领域。

技术领域

本发明涉及聚氨酯材料技术领域，具体涉及一种含动态二硫键和亚胺键的聚氨酯阻尼材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术和重工业的发展，减少噪音污染和机械振动逐渐成为我们研究治理的目标。阻尼材料是一种可以将噪音和振动能转化为内能而耗散掉的一种材料。其中绝大部分为高分子材料，因为高分子材料具有独特的粘弹性，可以很大程度的减振消声。而聚氨酯(PU)又因其独特的微相分离结构而具有更优异的阻尼效果。

阻尼材料在现在的工业及生产生活中都有着非常广泛的应用，例如船舶、汽车、飞机等大型交通工具的隔音和减振；房屋建筑的隔音保温层等。聚氨酯材料是指由异氰酸酯与羟基反应生成含有氨基甲酸酯结构的高分子材料，通过软硬段结构设计可以制备不同硬度、性能各异的产品。聚氨酯阻尼材料作为一种振动衰减材料，在交变外力作用下材料内部分子链段需要克服内摩擦阻力做功，导致应变滞后于应力以够抑制结构的振动，将振动机械能转化为热能耗散掉，从而达到减振降噪的目的。聚氨酯作为一种应用十分广泛的阻尼材料，得益于其独特的“微相分离”结构。由于热力学不相容，虽然软硬段宏观上是相容的，而在微观状态下会发生相分离；而正是因为这种特殊的结构，当受到振动后软硬段会发生相对滑移，从而产生较大的能量耗散。

现有技术中，一般对橡胶阻尼材料、聚氨酯阻尼材料通过分子结构设计、软硬段的搭配以提高材料的阻尼性能，或者通过添加有机或无机填料来增加材料的能量耗散，传统阻尼材料与压电高分子材料进行共混，使其在将动能转化为内能的同时，还有一部分转化为电能，延缓了由于发热导致的材料老化，很少应用双硫键的阻尼材料。

双硫键是一种具有可逆反应的弱动态共价键,广泛存在于各种天然小分子和蛋白质结构中，具有化学响应、热响应、光响应等特点。双硫键特别是芳香族双硫键的键能较低，可以在多种外界刺激下发生可逆交换反应，双硫键在可逆交换过程以及不断地断键成键的过程将机械能转换为热能耗散掉，具有良好的阻尼效果。专利CN110894277A公开了一种基于二硫键及悬挂链结构的宽温域聚氨酯材料，悬挂链的引入能够有效拓宽聚氨酯的阻尼温域，但该材料的力学性能大大降低；专利申请CN106146799A公开了一种含动态二硫键的交联结构聚氨酯阻尼材料，其有效阻尼温域可以超过220℃，但力学性能和自修复性能较差，不利于该聚氨酯阻尼材料的应用；专利申请CN112126034A公开了一种混合软段型聚氨酯阻尼材料，通过引入聚醚及聚酯多元醇以及小分子二醇类扩链剂，合成制备的聚氨酯拉伸强度可达9.7MPa，但其阻尼温域仅有49℃。可以看到，聚氨酯阻尼材料的阻尼性能与力学性能难以平衡，无法同时满足现实中的应用要求。含有动态二硫键和亚胺键的聚氨酯阻尼材料具有较宽的阻尼温域、较高阻尼性能，同时兼具优异的力学性能和自修复性能，但目前这种阻尼材料还较少，而且制备方法也比较复杂,难以满足实际应用的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种含动态二硫键和亚胺键的聚氨酯阻尼材料及其制备方法，通过合成一种同时含有动态二硫键和亚胺键的席夫碱扩链剂，将动态共价键应用于材料的阻尼性能，提高产品的阻尼性能，同时兼具优异的力学性能和自修复性能。

采用的技术方案如下：