CN102295738B - 一种舰船隔振器用聚氨酯材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种舰船隔振器用聚氨酯材料及其制备方法，其原料包括以下组份：(1)异氰酸酯组份：由TODI与聚酯多元醇反应制得的预聚物或至少含有50％质量份的TODI与MDI的混合异氰酸酯与聚酯多元醇反应制得的预聚物，NCO质量分数为3％～7％；(2)固化剂组份：由胺类化合物与增塑剂以质量比为100∶50～100混合而成。异氰酸酯组份与固化剂组份的质量比为100∶10～38，固化后材料静载荷可达29～33kN。

Description

一种舰船隔振器用聚氨酯材料及其制备方法

技术领域

本发明属于聚氨酯领域，特别涉及舰船隔振器用聚氨酯材料及其制备。

背景技术

舰船隔振器主要应用于舰船动力机械的减震降噪，以提高船舶的隐蔽性和舰船工作仓的舒适性。目前舰船用隔振器多采用橡胶类材料来制备，如天然橡胶、丁腈橡胶等。

橡胶类舰船隔振器存在的缺点是橡胶强度差、承载能力较小。为提高隔振器的承载力，已知的改进方法主要有两类：第一类方法是通过改变橡胶类隔振器的结构，利用外部形态的变化来提高隔振器的承载性，如CN2752538Y***介绍了目前舰船用橡胶隔振器的情况，其发明的橡胶类隔振器在隔振器上下铁件中设置了挡板，利用挡板的约束力来提高隔振器的承载性。利用该方法虽然可以制备出大载荷的隔振器，但橡胶材料与金属铁件的接触面积增大，在较大载荷作用下容易使二者开裂脱胶，从而产生永久性破坏，影响隔振器的使用稳定性和使用寿命。第二类改进方法是提高材料本身性能，采用高强度的材料代替普通橡胶类(如丁腈橡胶，乙丙橡胶，天然橡胶)材料来制备高承载性的隔振器。目前制备聚氨酯隔振器主要是甲苯二异氰酸酯(TDI)体系、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)体系。赵传奇等人在2009年的《航海工程》第8卷34期中以“聚氨酯隔振器性能实验研究”为题目对6JX系列橡胶隔振器与TDI体系、MDI体系聚氨酯隔振器静态及动态特性试验结果进行分析，通过对比得出了硬度为90A的聚氨酯材料，其静载荷在许用变形≤10mm条件下也仅为8～12kN，尚不能满足大型舰船的隔振需求。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种舰船隔振器用聚氨酯材料，该材料承载能力大，固有频率小。

本发明要解决的另一个技术问题提供一种该聚氨酯材料的制备方法。

本发明舰船隔振器用聚氨酯材料，其原料包括以下组份：

(1)异氰酸酯组份：由二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)与聚酯多元醇反应制得的预聚物或至少含有50％质量份的TODI与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的混合异氰酸酯与聚酯多元醇反应制得的预聚物，优选TODI质量分数在70％以上，异氰酸根(NCO)质量分数为3％～7％；

(2)固化剂组份：由胺类化合物与增塑剂以质量比为100∶50～100混合而成。

异氰酸酯组份与固化剂组份的质量比为100∶10～38，固化后材料静载荷可达29～33kN。

聚酯多元醇、增塑剂均为本领域常用的。聚酯多元醇优选分子量为2000的聚己内酯多元醇或聚碳酸酯多元醇等；增塑剂优选邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)或碳酸丙烯酯(PC)等。

固化剂选用胺类化合物，因为胺类化合物在聚氨酯分子中能形成脲键，可使聚氨酯材料具有较高的强度，同时，具有较多支链侧基的胺类化合物可使隔振器具有适当的阻尼性能，如：3，5-二甲硫基甲苯二胺、2，4-二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯、3，4-二氨基-3，5-二甲硫基氯苯或3，5-二氨基-4-氯苯甲酸异丁酯等。固化剂组份添加适量的增塑剂，可使异氰酸酯组份与固化剂组份组分混合后物料具有较好的流动性、较长的可操作时间，易于制备出无气泡，外观均一的隔振器产品。

本发明舰船隔振器用聚氨酯材料，包括以下制备步骤：

(1)异氰酸酯组份的制备：将聚酯多元醇和二异氰酸酯混合，在80～85℃氮气保护下反应2～3h。

(2)固化剂组份制备：胺类化合物与增塑剂混匀即可。

(3)聚氨酯隔振器制备：将上述异氰酸酯组份和固化剂组份按质量比100∶10～38的比例混合后浇注于模具中，经后熟化成型为聚氨酯隔振器。

本发明的舰船隔振器用聚氨酯材料与TDI类，MDI类隔振器材料相比具有更高的承载能力，承载力可以达到29～33kN。

采用TODI/MDI掺混制备聚氨酯隔振器固有频率较单独使用TODI有所增加，MDI用量不超过50％时，固有频率仍不高于橡胶类隔振器，但生产成本可大幅度降低。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。以下所述份数均为质量份。

TDI-100：2，4-甲苯二异氰酸酯。

异氰酸酯组份制备：

I-1：将数均分子量为2000的聚己内酯二元醇100份和TODI 28.45份混合，在85℃，0.3ml/min氮气流保护下反应2h得到I-1组份，NCO质量分数为3.0％。

I-2：将数均分子量为2000的聚己内酯二元醇100份、TODI12.12份、MDI12.12份混合，在85℃，0.3ml/min氮气流保护下反应2h得到I-2组份，NCO质量分数为3.0％。

I-3：将数均分子量为2000的碳酸酯二元醇100份和TODI45.13份，混合，在80℃，0.3ml/min氮气流保护下反应3h得到I-3组份，NCO质量分数为7.0％。

I-4：将数均分子量为2000的聚己内酯二元醇100份和TODI21.78份、MDI21.78份混合，在80℃，0.3ml/min氮气流保护下反应3h得到I-4组分，NCO质量分数为7.0％。

固化剂组份制备：

P-1：2，4-二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯100份，邻苯二甲酸二辛酯50份，混合均匀。

P-2：3，5-二氨基-4-率苯甲酸异丁酯100份，将其加热融化，与碳酸丙烯酯100份，充分搅拌混合均匀。

对比例

将数均分子量为2000的聚己内酯二元醇100份和TDI-100 30.96份混合，在80～85℃，0.3ml/min氮气流保护下反应2h得到异氰酸酯组份，NCO质量分数为5.0％。固化剂组份以3，5-二甲硫基甲苯二胺和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)以100/50的比例配制。

将上述I、P组份按照不同比例经聚氨酯浇注机混合后，浇注于同样形状隔振器模具中，脱模后经110℃/16h硫化，常温放置7d，按照GB/T15168-94测试静态位移为7mm时的承载力值。测试结果如表1所示。

表1实施例测试结果

名称	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例
						I-1	100份	----	---	---	---
I-2	---	100份		---	---
						I-3	---	---	100份	---	---
I-4	---	---	---	100	---
						P-1	10份	10份	----	----	---
P-2	----	----	38份	38份	---
						I、P组份质量比	100/10	100/10	100/38	100/38	100/18.2
静载荷，kN	30.7	29	33	32	23

Claims (2)

1.一种舰船隔振器用聚氨酯材料，其原料包括以下组份：

(1)异氰酸酯组份：由二甲基联苯二异氰酸酯与聚酯多元醇反应制得的预聚物或至少含有50％质量份的二甲基联苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合二异氰酸酯与聚酯多元醇反应制得的预聚物，异氰酸根质量分数为3％～7％；

(2)固化剂组份：由胺类化合物与增塑剂以质量比为100∶50～100混合而成，其中胺类化合物是指3，5-二甲硫基甲苯二胺、2，4-二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯或3，5-二氨基-4-氯苯甲酸异丁酯；

其中聚酯多元醇是指分子量为2000的聚己内酯二元醇；增塑剂是指邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯或碳酸丙烯酯；

异氰酸酯组份与固化剂组份以质量比100∶10～38混合固化，材料静载荷达29～33kN。

2.一种权利要求1所述的舰船隔振器用聚氨酯材料的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)异氰酸酯组份的制备：将聚酯多元醇和二异氰酸酯混合，在80～85℃氮气保护下反应2～3h；

(2)固化剂组份制备：胺类化合物与增塑剂混匀即可；

(3)聚氨酯隔振器制备：将上述异氰酸酯组份和固化剂组份按质量比100∶10～38的比例混合后浇注于模具中，经后熟化成型为聚氨酯隔振器。