介绍一种吸声吸能复合材料及其制备方法与流程

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如下提供的介绍一种吸声吸能复合材料及其制备方法与流程,看完以下小编的介绍,你一会有收获的

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本发明涉及机械材料领域,特别涉及一种吸声吸能复合材料及其制备方法。



背景技术:

吸声材料是一类能够使声能尽可能的进入并使入射声能绝大部分被吸收的材料。随着我国城市化建设的推进,为交通行业和建筑行业提供了一个极佳的发展机遇。目前,高铁、高速公路、地铁和高楼大厦等较为普遍,给交通运输和人们的工作生活带来了极大方面。但是,日趋严重的噪声也给人们身心健康造成危害。而吸声材料可以帮助降噪,在现代建设中发挥了重要作用。

吸能材料是一类能够实现能量转换的材料,包括动能与内能的转化、动能与其它形式能量的转化,例如可以将有害的动能转换成相对无害的热能等,主要在抗冲击、减震吸能方面发挥重要作用,广泛应用于生物防护、交通运输等领域中。例如,头盔便是常见的一种吸能材料,其广泛应用于体育活动、工业建设等,是防止人的头部在撞击中受到损伤的重要防护结构,其内衬在撞击下的缓冲吸能能力是决定头盔安全性能的重要指标。

因此,吸声材料和吸能材料都在现代工业和生活中占据较为重要的地位。目前,泡沫材料是常见的吸声材料和吸能材料之一,泡沫材料中的孔道可以使声波衰减,也可以在被压缩过程中吸收大量的冲击能量。其中,聚氨酯泡沫便是同时兼具吸声吸能的材料之一。

然而,随着工业及生活的发展,对吸声吸能的要求也逐渐变高,如何开发更多有效的吸声吸能材料受到越来越多的关注。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种吸声吸能复合材料及其制备方法。本发明提供的吸声吸能材料能够有效提升吸声、吸能效果。

本发明提供了一种吸声吸能复合材料的制备方法,包括以下步骤:

a)将二胺a和二胺b与二氧化碳进行聚合反应,得到聚脲弹性体;

所述二胺a为异佛尔酮二胺;

所述二胺b为c4~c10的二氨基氧杂烷;

b)将所述聚脲弹性体溶于溶剂中,得到弹性体溶液;

c)利用所述弹性体溶液对聚氨酯泡沫浸渍处理后,干燥,得到负载聚脲弹性体的聚氨酯泡沫复合材料。

优选的,所述二胺b选自1,5-二氨基-3-氧杂戊烷、1,8-二氨基-3,6-二氧杂辛烷、1,10-二氨基-4,7-二氧杂癸烷、1,12-二氨基-4,9-二氧杂十二烷、1,13-二氨基-4,7,10-三氧杂十三烷中的一种或几种。

优选的,所述二胺a∶二胺b的摩尔比为1∶(1~2.5)。

优选的,所述步骤c)中,复合材料中,聚脲弹性体的负载量为聚氨酯泡沫质量的30%~100%。

优选的,所述弹性体溶液的质量浓度为10~100g/l。

优选的,所述溶剂包括乙醇、甲醇和n,n-二甲基甲酰胺中的一种或几种。

优选的,所述步骤a)包括:

a1)将二胺a和二胺b在二氧化碳气体加压条件下进行反应,得到预聚物;

a2)将所述预聚物在二氧化碳气体常压条件下进行反应,得到聚脲弹性体。

优选的,所述步骤a1)中,所述二氧化碳气体加压至1~20mpa,反应的温度为120~200℃,反应的时间为2~48h;

所述步骤a2)中,反应的温度为120~300℃,反应的时间为0.5~10h。

优选的,所述步骤a1)中,在反应后还包括:冷却和干燥;

所述干燥为真空干燥;所述干燥的温度为40~100℃。

本发明还提供了一种上述技术方案中所述的制备方法制得的吸声吸能复合材料。

本发明制备的吸声吸能复合材料中,采用特定的二胺a和二胺b与二氧化碳反应,形成热塑性聚脲弹性体,再利用该聚脲弹性体的溶液对聚氨酯泡沫进行浸渍,使聚氨酯泡沫负载上聚脲弹性体,得到复合材料。其中,上述两类二胺与二氧化碳反应,使聚脲中产生特定的脲基氢键结构,使材料具有高阻尼特性,同时,该弹性体能够与聚氨酯较好的匹配和共同作用,能够有效提高聚氨酯泡沫的吸声性能和吸能性能

试验结果表明,本发明制得的聚氨酯泡沫负载聚脲的复合材料能够有效提高材料的吸声、吸能效果,其中,在低频段和高频段,聚氨酯泡沫-聚脲复合物的吸声系数均>0.9,相比于聚氨酯泡沫(吸声系数约0.7)明显提高;聚氨酯泡沫-聚脲复合物的能量吸收密度在6mjm-3以上,远高于未负载聚脲的聚氨酯泡沫的能量吸收密度3.83mjm-3

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中步骤s1所得中间样的傅里叶红外光谱图;

图2为本发明实施例1中步骤s1所得中间样的xrd谱图;

图3为本发明实施例1中步骤s1所得中间样的tga测试图;

图4为本发明实施例1中步骤s1所得中间样的应力-应变曲线图;

图5为本发明实施例1中步骤s1所得中间样的阻尼性能测试图;

图6为本发明实施例1中聚氨酯泡沫和聚氨酯泡沫-聚脲复合物的吸声吸能测试图;

图7为本发明实施例7中复合材料7a的应力应变曲线图。

具体实施方式

本发明提供了一种吸声吸能复合材料的制备方法,包括以下步骤:

a)将二胺a和二胺b与二氧化碳进行聚合反应,得到聚脲弹性体;

所述二胺a为异佛尔酮二胺;

所述二胺b为c4~c10的二氨基氧杂烷;

b)将所述聚脲弹性体溶于溶剂中,得到弹性体溶液;

c)利用所述弹性体溶液对聚氨酯泡沫浸渍处理后,干燥,得到负载聚脲弹性体的聚氨酯泡沫复合材料。

本发明采用上述特定的二胺a和二胺b与二氧化碳反应,形成热塑性聚脲弹性体,再利用该聚脲弹性体的溶液对聚氨酯泡沫进行浸渍,使聚氨酯泡沫负载上聚脲弹性体,得到复合材料。其中,上述两类二胺与二氧化碳反应,使聚脲中产生特定的脲基氢键结构,使材料具有高阻尼特性,同时,该弹性体能够与聚氨酯较好的匹配和共同作用,能够有效提高聚氨酯泡沫的吸声性能和吸能性能。

按照本发明,先将二胺a和二胺b与二氧化碳进行聚合反应,得到聚脲弹性体。

本发明中,所述二胺a为异佛尔酮二胺。

本发明中,所述二胺b为c4~c10的二氨基氧杂烷;优选为1,5-二氨基-3-氧杂戊烷、1,8-二氨基-3,6-二氧杂辛烷、1,10-二氨基-4,7-二氧杂癸烷、1,12-二氨基-4,9-二氧杂十二烷、1,13-二氨基-4,7,10-三氧杂十三烷中的一种或几种。本发明对所述二胺b的来源没有特殊限制,为一般市售品或按照本领域技术人员熟知的常规制备方法制得即可。

本发明中,所述二胺a与二胺b的摩尔比优选为1∶(1~2.5),更优选为1∶(1.25~2)。若上述比例过低或过高,则易形成脆性材料或韧性塑料,难以形成弹性体,不能与聚氨酯泡沫较好的配合,难以提高吸声吸能效果。

本发明中,所述步骤a)优选包括:

a1)将二胺a和二胺b在二氧化碳气体加压条件下进行反应,得到预聚物;

a2)将所述预聚物在二氧化碳气体常压条件下进行反应,得到聚脲弹性体。

关于步骤a1):

本发明中,其具体步骤优选包括:将二胺a和二胺b置于反应釜中,密闭后,使用保护性气体吹扫,之后,升温至目标温度,再通入二氧化碳气体至目标气压进行反应,得到预聚物。

其中,所述保护性气体的种类没有特殊限制,为本领域技术人员熟知的常规保护性气体即可,如氮气、氩气或氦气等。所述吹扫的时间优选为1~5min。所述目标温度优选为120~200℃,更优选为160~190℃。升温至所述目标温度后,保持在恒温下通入二氧化碳气体至达到目标气压;所述目标气压优选为1~20mpa,更优选为5~13mpa。在所述温度和压力条件下进行反应,反应过程中优选伴随搅拌,搅拌反应的时间优选为2~48h。

本发明中,在上述反应后,优选还进行:冷却和干燥。其中,所述冷却的温度没有特殊限制,冷却至室温即可。在冷却后,再进行泄压取料。所述干燥优选为真空干燥;所述干燥的温度优选为40~100℃。经上述处理后,得到预聚物。

关于步骤a2):

其操作过程具体包括:将步骤a)所得预聚物置于反应装置中,再持续通入常压二氧化碳进行反应。本发明中,所述反应的温度优选为120~300℃,更优选为180~250℃。所述反应的时间优选为0.5~10h。

其中,所述反应中,在升温时,优选为梯度升温,具体的,优选先升温至120~200℃,保温反应0.5~1.5h,再继续升温至240~300℃,保温反应0~8.5h(不包括端点0)。在所述反应后,得到热塑性二氧化碳基聚脲弹性体。

按照本发明,在得到聚脲弹性体后,将所述聚脲弹性体溶于溶剂中,得到弹性体溶液。

本发明中,所述溶剂的种类没有特殊限制,能够将聚脲溶解且不能使聚氨酯溶解即可;优选的,所述溶剂选自乙醇、甲醇和n,n-二甲基甲酰胺中的一种或几种。

本发明中,所述弹性体溶液的质量浓度优选为10~100g/l。

按照本发明,在得到弹性体溶液后,利用所述弹性体溶液对聚氨酯泡沫浸渍处理后,干燥,得到负载聚脲弹性体的聚氨酯泡沫复合材料。

本发明中,所述聚氨酯泡沫的来源没有特殊限制,为一般市售品或按照本领域技术人员熟知的制备方法制得即可。

本发明中,所述浸渍的温度没有特殊限制,室温下即可,具体可为20~30℃。所述浸渍的时间优选为3~10min。在浸渍处理后,进行干燥。所述干燥的温度优选为60~100℃。本发明中,优选反复进行上述浸渍和干燥。

经干燥后,得到负载聚脲弹性体的聚氨酯泡沫复合材料。其中,优选的,聚脲弹性体的负载量为聚氨酯泡沫质量的30%~100%。可根据吸声和吸能方面的需求调整聚脲弹性体的负载量,当偏重于提高吸声性能时,上述负载量优选为50%~200%,更优选为100%;当偏重于提高吸能性能时,上述负载量优选为30%~100%。

本发明还提供了一种上述技术方案中所述的制备方法制得的吸声吸能复合材料。所述复合材料包括聚氨酯泡沫基体和负载于所述聚氨酯泡沫上的聚脲弹性体。

本发明制备的吸声吸能复合材料中,采用特定的二胺a和二胺b与二氧化碳反应,形成热塑性聚脲弹性体,再利用该聚脲弹性体的溶液对聚氨酯泡沫进行浸渍,使聚氨酯泡沫负载上聚脲弹性体而形成复合材料。其中,上述两类二胺与二氧化碳反应,使聚脲中产生特定的脲基氢键结构,使材料具有高阻尼特性,同时,该弹性体能够与聚氨酯较好的匹配和共同作用,能够有效提高聚氨酯泡沫的吸声性能和吸能性能。

试验结果表明,本发明制得的聚氨酯泡沫负载聚脲的复合材料能够有效提高材料的吸声、吸能效果,其中,在低频段和高频段,聚氨酯泡沫-聚脲复合物的吸声系数均>0.9,相比于聚氨酯泡沫(吸声系数约0.7)明显提高;聚氨酯泡沫-聚脲复合物的能量吸收密度在6mjm-3以上,远高于未负载聚脲的聚氨酯泡沫的能量吸收密度3.83mjm-3

为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明权利要求的限制。

实施例1

1.1样品制备

s1、在100ml机械搅拌釜中加入25.11g1,13-二氨基-4,7,10-三氧杂十三烷(0.114mol)和14.64g异佛尔酮二胺(0.086mol),密封后,经氮气吹扫5min后,升温至180℃,待温度稳定后,通入二氧化碳加压至10mpa,搅拌反应12h后,停止反应,降温泄压,收集产物,真空60℃干燥24h,得到预聚物。

取30g预聚物放入三口烧瓶中,向三口烧瓶中持续通入常压二氧化碳,加热至200℃,反应1h后,升温至250℃继续反应1h,得到热塑性二氧化碳基聚脲弹性体。

s2、取10g聚脲弹性体溶于100ml乙醇中,得到弹性体溶液。

s3、将聚氨酯泡沫(直径30mm,高35mm)浸渍于弹性体溶液中,室温下浸渍5min后,取出聚氨酯泡沫并干燥;反复浸渍、干燥,直至聚脲的负载量为聚氨酯泡沫质量的30%。

1.2样品测试

(1)对步骤s1得到的热塑性二氧化碳基聚脲弹性体进行傅里叶红外光谱检测,结果如图1所述,图1为本发明实施例1中步骤s1所得中间样的傅里叶红外光谱图。可以看出,在3365cm-1和3317cm-1处出现脲基上有序和无序氢键作用的n-h伸缩振动峰,在1630cm-1处出现脲基上羰基的伸缩振动峰,1556cm-1处出现脲基上n-h键的弯曲振动峰,证明形成了聚脲材料。

(2)对步骤s1得到的热塑性二氧化碳基聚脲弹性体进行x-射线衍射测试,结果如图2所示,图2为本发明实施例1中步骤s1所得中间样的xrd谱图。可以看出,所得聚脲为非结晶聚合物。

对步骤s1得到的热塑性二氧化碳基聚脲弹性体进行热重分析(tga),结果如图3所示,图3为本发明实施例1中步骤s1所得中间样的tga测试图。可以看出,所得聚脲的初始分解温度大于300℃,证明聚脲材料具有良好的耐热性。

对步骤s1得到的热塑性二氧化碳基聚脲弹性体进行力学性能测试,先将聚脲弹性体制备成厚度150μm的薄膜,再根据gb/t1040-2006type5a,将其裁切成哑铃型样条,采用小型拉伸试验机测定材料的力学性能,结果显示:杨氏模量为7.5mpa,拉伸强度为7.8mpa,断裂伸长率为1073%,韧性为28.7mj·m-3。其中,材料的应力-应变曲线如图4所示,图4为本发明实施例1中步骤s1所得中间样的应力-应变曲线图。

(3)对步骤s1得到的热塑性二氧化碳基聚脲弹性体进行阻尼性测试,结果如图5所示,图5为本发明实施例1中步骤s1所得中间样的阻尼性能测试图。可以看出,其在27℃时损耗因子(tanδ)最高,最大值tanδmax=1.06;有效阻尼温域范围(tanδ>0.3对应的温度范围)为6.5~60℃;证明聚脲弹性体具有优异的阻尼性能。

(4)吸声性能测试:分别测试未负载的聚氨酯泡沫和负载聚脲后的聚氨酯泡沫的吸声系数(声波入射在物体表面发生反射时,其能量被吸收的百分率为吸声系数),结果如图6所示,图6为本发明实施例1中聚氨酯泡沫和聚氨酯泡沫-聚脲复合物的吸声吸能测试图。可以看出,负载聚脲后的聚氨酯泡沫-聚脲复合物的吸声系数远高于未负载聚脲的聚氨酯泡沫,在低频段和高频段,聚氨酯泡沫-聚脲复合物的吸声系数均>0.9。

(5)吸能性能测试:分别测试未负载的聚氨酯泡沫和负载聚脲后的聚氨酯泡沫的能量吸收密度(加载应变-应力曲线的积分面积减去卸载应变-应力曲线的积分面积为能量吸收密度,按照实施例4中的应力应变范围进行测试),结果显示,负载聚脲的聚氨酯泡沫的能量吸收密度为3.83mjm-3,而负载聚脲后的聚氨酯泡沫-聚脲复合物的能量吸收密度为6.28mjm-3,相比于聚氨酯泡沫,吸能效果显著提升。

实施例2

1.1样品制备

s1、在100ml机械搅拌釜中加入21.74g1,8-二氨基-3,6-二氧杂辛烷(0.1467mol)和20.43g异佛尔酮二胺(0.12mol),密封后,经氮气吹扫5min后,升温至200℃,待温度稳定后,通入二氧化碳加压至5mpa,搅拌反应12h后,停止反应,降温泄压,收集产物,真空60℃干燥24h,得到预聚物。

取30g预聚物放入三口烧瓶中,向三口烧瓶中持续通入常压二氧化碳,加热至180℃,反应1h后,升温至230℃继续反应1h,得到热塑性二氧化碳基聚脲弹性体。

s2、取1g聚脲弹性体溶于100ml乙醇中,得到弹性体溶液。

s3、将聚氨酯泡沫(直径30mm,高35mm)浸渍于弹性体溶液中,室温下浸渍10min后,取出聚氨酯泡沫并干燥,反复浸渍、干燥,直至聚脲的负载量为聚氨酯泡沫质量的40%。

1.2样品测试

按照实施例1中的测试方法进行各项性能测试,结果显示:

步骤s1所得中间样(聚脲弹性体)的力学性能为:杨氏模量为9mpa,拉伸强度为9.2mpa,断裂伸长率为853%,韧性为26.4mj·m-3

步骤s1所得中间样(聚脲弹性体)在34℃时损耗因子(tanδ)最高,最大值tanδmax=0.92;有效阻尼温域范围为9~60℃。

负载聚脲后的聚氨酯泡沫-聚脲复合物的吸声系数远高于未负载聚脲的聚氨酯泡沫,在低频段和高频段,聚氨酯泡沫-聚脲复合物的吸声系数均>0.9。

负载聚脲后的聚氨酯泡沫-聚脲复合物的能量吸收密度为6.93mjm-3,远高于未负载聚脲的聚氨酯泡沫的能量吸收密度3.83mjm-3

实施例3

1.1样品制备

s1、在100ml机械搅拌釜中加入22.47g1,12-二氨基-4,9-二氧杂十二烷(0.11mol)和15.32g异佛尔酮二胺(0.09mol),密封后,经氮气吹扫5min后,升温至200℃,待温度稳定后,通入二氧化碳加压至8mpa,搅拌反应48h后,停止反应,降温泄压,收集产物,真空100℃干燥24h,得到预聚物。

取30g预聚物放入三口烧瓶中,向三口烧瓶中持续通入常压二氧化碳,加热至160℃,反应3h后,升温至250℃继续反应7h,得到热塑性二氧化碳基聚脲弹性体。

s2、取5g聚脲弹性体溶于100ml甲醇中,得到弹性体溶液。

s3、将聚氨酯泡沫(直径30mm,高35mm)浸渍于弹性体溶液中,室温下浸渍5min后,取出聚氨酯泡沫并干燥,反复浸渍、干燥,直至聚脲的负载量为聚氨酯泡沫质量的50%。

1.2样品测试

按照实施例1中的测试方法进行各项性能测试,结果显示:

步骤s1所得中间样(聚脲弹性体)的力学性能为:杨氏模量为7.8mpa,拉伸强度为6.4mpa,断裂伸长率为1194%,韧性为24.8mj·m-3

步骤s1所得中间样(聚脲弹性体)在30℃时损耗因子(tanδ)最高,最大值tanδmax=1.26;有效阻尼温域范围为4~46℃。

负载聚脲后的聚氨酯泡沫-聚脲复合物的吸声系数远高于未负载聚脲的聚氨酯泡沫,在低频段和高频段,聚氨酯泡沫-聚脲复合物的吸声系数均>0.9。

负载聚脲后的聚氨酯泡沫-聚脲复合物的能量吸收密度为7.34mjm-3,远高于未负载聚脲的聚氨酯泡沫的能量吸收密度3.83mjm-3

实施例4

1.1样品制备

s1、在100ml机械搅拌釜中加入17.18g1,5-二氨基-3-氧杂戊烷(0.165mol)和22.98g异佛尔酮二胺(0.135mol),密封后,经氮气吹扫5min后,升温至200℃,待温度稳定后,通入二氧化碳加压至1mpa,搅拌反应6h后,停止反应,降温泄压,收集产物,真空60℃干燥24h,得到预聚物。

取30g预聚物放入三口烧瓶中,向三口烧瓶中持续通入常压二氧化碳,加热至160℃,反应0.25h后,升温至250℃继续反应0.25h,得到热塑性二氧化碳基聚脲弹性体。

s2、取8g聚脲弹性体溶于100mln,n-二甲基甲酰胺中,得到弹性体溶液。

s3、将聚氨酯泡沫(直径30mm,高35mm)浸渍于弹性体溶液中,室温下浸渍5min后,取出聚氨酯泡沫并干燥,得到复合材料,反复浸渍、干燥,直至聚脲的负载量为聚氨酯泡沫质量的70%。

1.2样品测试

按照实施例1中的测试方法进行各项性能测试,结果显示:

步骤s1所得中间样(聚脲弹性体)的力学性能为:杨氏模量为12.4mpa,拉伸强度为9.3mpa,断裂伸长率为813%,韧性为23.2mj·m-3

步骤s1所得中间样(聚脲弹性体)在43℃时损耗因子(tanδ)最高,最大值tanδmax=0.79;有效阻尼温域范围为15~57℃。

负载聚脲后的聚氨酯泡沫-聚脲复合物的吸声系数远高于未负载聚脲的聚氨酯泡沫,在低频段和高频段,聚氨酯泡沫-聚脲复合物的吸声系数均>0.9。

负载聚脲后的聚氨酯泡沫-聚脲复合物的能量吸收密度为6.35mjm-3,远高于未负载聚脲的聚氨酯泡沫的能量吸收密度3.83mjm-3

实施例5

1.1样品制备

s1、在100ml机械搅拌釜中加入21.79g1,10-二氨基-4,7-二氧杂癸烷(0.1222mol)和17.03g异佛尔酮二胺(0.1mol),密封后,经氮气吹扫5min后,升温至200℃,待温度稳定后,通入二氧化碳加压至20mpa,搅拌反应2h后,停止反应,降温泄压,收集产物,真空40℃干燥24h,得到预聚物。

取30g预聚物放入三口烧瓶中,向三口烧瓶中持续通入常压二氧化碳,加热至160℃,反应1h后,升温至250℃继续反应1h,得到热塑性二氧化碳基聚脲弹性体。

s2、取5g聚脲弹性体溶于100ml乙醇中,得到弹性体溶液。

s3、将聚氨酯泡沫(直径30mm,高35mm)浸渍于弹性体溶液中,室温下浸渍5min后,取出聚氨酯泡沫并干燥,得到复合材料,反复浸渍、干燥,直至聚脲的负载量为聚氨酯泡沫质量的70%。

1.2样品测试

按照实施例1中的测试方法进行各项性能测试,结果显示:

步骤s1所得中间样(聚脲弹性体)的力学性能为:杨氏模量为17.9mpa,拉伸强度为12.4mpa,断裂伸长率为624%,韧性为21.4mj·m-3

步骤s1所得中间样(聚脲弹性体)在47℃时损耗因子(tanδ)最高,最大值tanδmax=0.64;有效阻尼温域范围为18~65℃。

负载聚脲后的聚氨酯泡沫-聚脲复合物的吸声系数远高于未负载聚脲的聚氨酯泡沫,在低频段和高频段,聚氨酯泡沫-聚脲复合物的吸声系数均>0.9。

负载聚脲后的聚氨酯泡沫-聚脲复合物的能量吸收密度为7.41mjm-3,远高于未负载聚脲的聚氨酯泡沫的能量吸收密度3.83mjm-3

实施例6

1.1样品制备

s1、在100ml机械搅拌釜中加入30.84g1,13-二氨基-4,7,10-三氧杂十三烷(0.14mol)和11.92g异佛尔酮二胺(0.07mol),密封后,经氮气吹扫5min后,升温至180℃,待温度稳定后,通入二氧化碳加压至10mpa,搅拌反应12h后,停止反应,降温泄压,收集产物,真空60℃干燥24h,得到预聚物。

取30g预聚物放入三口烧瓶中,向三口烧瓶中持续通入常压二氧化碳,加热至200℃,反应1h后,升温至250℃继续反应1h,得到热塑性二氧化碳基聚脲弹性体。

s2、取5g聚脲弹性体溶于100ml乙醇中,得到弹性体溶液。

s3、将聚氨酯泡沫(直径30mm,高35mm)浸渍于弹性体溶液中,室温下浸渍5min后,取出聚氨酯泡沫并干燥,得到复合材料,反复浸渍、干燥,直至聚脲的负载量为聚氨酯泡沫质量的80%。

1.2样品测试

按照实施例1中的测试方法进行各项性能测试,结果显示:

步骤s1所得中间样(聚脲弹性体)的力学性能为:杨氏模量为24.6mpa,拉伸强度为9.3mpa,断裂伸长率为986%,韧性为29.4mj·m-3

步骤s1所得中间样(聚脲弹性体)在36℃时损耗因子(tanδ)最高,最大值tanδmax=1.04;有效阻尼温域范围为8~57℃。

负载聚脲后的聚氨酯泡沫-聚脲复合物的吸声系数远高于未负载聚脲的聚氨酯泡沫,在低频段和高频段,聚氨酯泡沫-聚脲复合物的吸声系数均>0.9。

负载聚脲后的聚氨酯泡沫-聚脲复合物的能量吸收密度为9.52mjm-3,远高于未负载聚脲的聚氨酯泡沫的能量吸收密度3.83mjm-3

实施例7

分别按照实施例1~3的制备过程制备复合材料,不同的是,控制复合材料中聚脲的负载量为聚氨酯泡沫质量的100%,即聚氨酯泡沫上负载等质量的聚脲。按照实施例1~3的顺序,替换后所得复合材料分别记为7a、7b、7c。

分别测试复合材料7a、7b、7c的吸能性能,结果分别为:13.1mjm-3、11.4mjm-3、12.5mjm-3,均远高于未负载聚脲的聚氨酯泡沫的能量吸收密度3.83mjm-3。其中,复合材料7a的应力-应变测试图如图7所示,图7为本发明实施例7中复合材料7a的应力应变曲线图。

通过以上实施例可知,本发明制得的聚氨酯泡沫负载聚脲的复合材料能够有效提高材料的吸声、吸能效果,其中,在低频段和高频段,聚氨酯泡沫-聚脲复合物的吸声系数均>0.9,相比于聚氨酯泡沫(吸声系数约0.7)明显提高;聚氨酯泡沫-聚脲复合物的能量吸收密度在6mjm-3以上,远高于未负载聚脲的聚氨酯泡沫的能量吸收密度3.83mjm-3

对比例1

按照实施例1的制备过程进行,不同的是,将步骤s1中的1,13-二氨基-4,7,10-三氧杂十三烷替换为等摩尔量的十二烷二胺。

对比例2

按照实施例2的制备过程进行,不同的是,将步骤s1中的异佛尔酮二胺替换为等摩尔量的芳香族二胺(1,3-苯二甲胺)。

对比例3

按照实施例3的制备过程进行,不同的是,将步骤s1中的异佛尔酮二胺替换为等摩尔量的烷基二胺(己二胺+十二烷二胺,二者的摩尔比为1:1)。

结果显示,对比例1~3中经步骤s1后得到的为热塑性塑料(属于硬材料),难溶于有机溶剂,无法进行后续负载操作,也无法进行吸声和吸能实验,且上述热塑性塑料损耗因子低,不具备吸声和吸能的能力。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。


技术特征:

1.一种吸声吸能复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

a)将二胺a和二胺b与二氧化碳进行聚合反应,得到聚脲弹性体;

所述二胺a为异佛尔酮二胺;

所述二胺b为c4~c10的二氨基氧杂烷;

b)将所述聚脲弹性体溶于溶剂中,得到弹性体溶液;

c)利用所述弹性体溶液对聚氨酯泡沫浸渍处理后,干燥,得到负载聚脲弹性体的聚氨酯泡沫复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述二胺b选自1,5-二氨基-3-氧杂戊烷、1,8-二氨基-3,6-二氧杂辛烷、1,10-二氨基-4,7-二氧杂癸烷、1,12-二氨基-4,9-二氧杂十二烷、1,13-二氨基-4,7,10-三氧杂十三烷中的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述二胺a∶二胺b的摩尔比为1∶(1~2.5)。

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤c)中,复合材料中,聚脲弹性体的负载量为聚氨酯泡沫质量的30%~100%。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述弹性体溶液的质量浓度为10~100g/l。

6.根据权利要求1或5所述的制备方法,其特征在于,所述溶剂包括乙醇、甲醇和n,n-二甲基甲酰胺中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤a)包括:

a1)将二胺a和二胺b在二氧化碳气体加压条件下进行反应,得到预聚物;

a2)将所述预聚物在二氧化碳气体常压条件下进行反应,得到聚脲弹性体。

8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述步骤a1)中,所述二氧化碳气体加压至1~20mpa,反应的温度为120~200℃,反应的时间为2~48h;

所述步骤a2)中,反应的温度为120~300℃,反应的时间为0.5~10h。

9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤a1)中,在反应后还包括:冷却和干燥;

所述干燥为真空干燥;所述干燥的温度为40~100℃。

10.一种权利要求1~9中任一项所述的制备方法制得的吸声吸能复合材料。

技术总结
本发明提供了一种吸声吸能复合材料及其制备方法。本发明提供的吸声吸能复合材料的制备方法包括:a)将二胺A和二胺B与二氧化碳进行聚合反应,得到聚脲弹性体;所述二胺A为异佛尔酮二胺;所述二胺B为C4~C10的二氨基氧杂烷;b)将所述聚脲弹性体溶于溶剂中,得到弹性体溶液;c)利用所述弹性体溶液对聚氨酯泡沫浸渍处理后,干燥,得到负载聚脲弹性体的聚氨酯泡沫复合材料。本发明采用特定的二胺A和二胺B与二氧化碳反应,使聚脲中产生特定的脲基氢键结构,使材料具有高阻尼特性,同时,该弹性体能够与聚氨酯较好的匹配和共同作用,能够有效提高聚氨酯泡沫的吸声性能和吸能性能。

技术研发人员:程海洋;吴佩炫;赵凤玉
受保护的技术使用者:中国科学院长春应用化学研究所
技术研发日:2020.04.28
技术公布日:2020.06.26

介绍一种吸声吸能复合材料及其制备方法与流程的相关内容如下:

本文标题:介绍一种吸声吸能复合材料及其制备方法与流程
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