CN106751727A - 一种聚氨酯减震材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚氨酯减震材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚氨酯减震材料及其制备方法，聚氨酯减震材料的制备方法包括以下步骤：将剪切增稠凝胶与相容剂混炼均匀后，加入至混炼好的聚氨酯弹性体中，继续混炼至均匀，得到聚氨酯减震材料。上述聚氨酯减震材料的制备方法，采用传统聚氨酯弹性体成型方法，工艺简单，成本低廉，性能稳定，工艺简便快捷。上述聚氨酯减震材料，剪切增稠凝胶在受到冲击作用时，会自发地从柔软转变成为坚硬，并吸收能量，从而起到防护作用，聚氨酯弹性体作为结构基体，在受到作用时，聚氨酯骨架结构起到支撑作用，与填料同时作用起到减震缓冲的作用。不仅扩大了使用温度范围，还提高了减震吸能能力，通过添加相容剂的方法使剪切增稠凝胶很好的分散在聚氨酯基体中。

Description

一种聚氨酯减震材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及减震材料领域，特别涉及一种聚氨酯减震材料及其制备方法。
背景技术
现在市面上的减震缓冲材料主要依靠材料弹性形变及可压缩性材料作为能量吸收材料。一方面，当这种材料应用于人体防护或精密仪器防护上主要存在的缺点是减震性能有限，在受到剧烈冲击时，普通的防护材料并不能完全地将冲击能量有效地耗散掉，依然会有很强的冲击力作用在人体或设备上，会导致人体受伤或设备损坏。
另一方面，目前所常用的橡胶发泡材料、聚氨酯发泡材料的使用温度范围有限，不适用于长期的高温使用。例如英国的D3O产品，基体采用的是聚氨酯，使用温度范围为-10℃～+80℃，用于人体防护，不能使用于温度较高的环境，如发动机、长期振动生热部位。
发明内容
基于此，有必要提供一种使用温度范围广，减震吸能能力强的聚氨酯减震材料及其制备方法。
一种聚氨酯减震材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚氨酯弹性体进行混炼，得到混炼好的聚氨酯弹性体；
将剪切增稠凝胶与相容剂混炼均匀，得到混炼均匀的剪切增稠凝胶与相容剂；
将所述混炼均匀的剪切增稠凝胶与相容剂加入至所述混炼好的聚氨酯弹性体中，继续混炼至均匀，得到所述聚氨酯减震材料。
在其中一个实施例中，所述剪切增稠凝胶的质量份数和所述相容剂的质量份数的比值为100:0.1～5。
在其中一个实施例中，所述混炼均匀的剪切增稠凝胶与相容剂的质量份数与所述混炼好的聚氨酯弹性体的质量分数的比值为1～40:100。
在其中一个实施例中，所述相容剂为聚二甲基硅氧烷-聚乙二醇、聚缩水甘油酯、二乙烯基四甲基二硅氧烷、乙烯基三乙氧基硅氧烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-甲基-三甲氧基硅烷、γ-氯丙基-三甲氧基硅、γ-巯丙基-三甲氧基硅烷和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-三甲氧基硅烷中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述将聚氨酯弹性体进行混炼的步骤中，混炼的温度为180℃～210℃，混炼的时间为3min～10min。
在其中一个实施例中，将剪切增稠凝胶与相容剂混炼均匀的步骤中，混炼的温度为70℃～120℃，混炼的时间为2min～5min。
在其中一个实施例中，将所述混炼均匀的剪切增稠凝胶与相容剂加入至所述混炼好的聚氨酯弹性体中，继续混炼至均匀的步骤中，混炼的温度为170℃～200℃，混炼的时间为3min～10min。
在其中一个实施例中，将所述混炼均匀的剪切增稠凝胶与相容剂加入至所述混炼好的聚氨酯弹性体中，继续混炼至均匀的步骤后，还包括如下步骤：
往混炼均匀后的产品中加入硫化剂过氧化二异丙苯，混炼均匀后，出片，得到胶料，放置24h～72h后，将所述胶料置于平板硫化剂上进行硫化，温度为190℃～210℃，压力为5MPa～20MPa，时间5min～10min。
在其中一个实施例中，将所述混炼均匀的剪切增稠凝胶与相容剂加入至所述混炼好的聚氨酯弹性体中，继续混炼至均匀的步骤后，还包括如下步骤：
将混炼均匀后的产品在挤出机上挤出造粒，然后将粒料在注塑机上注塑成型，喷嘴温度为170℃～200℃，注塑压力30MPa～80MPa，保压时间30s～120s，模具温度40℃～80℃。
此外，还提供一种采用上述聚氨酯减震材料的制备方法制备得到的聚氨酯减震材料。
上述聚氨酯减震材料的制备方法，采用传统聚氨酯弹性体成型方法，工艺简单，成本低廉，性能稳定，工艺简便快捷，得到的聚氨酯减震材料具有优异的耐高温性。
上述聚氨酯减震材料，以剪切增稠凝胶作为填料，聚氨酯弹性体作为基体，剪切增稠凝胶在受到冲击作用时，会自发地从柔软转变成为坚硬，该过程中吸收能量，从而有效地起到防护作用，聚氨酯弹性体作为结构基体，在受到作用时，聚氨酯骨架结构起到一定的支撑作用，与填料同时作用起到减震缓冲的作用。不仅扩大了使用温度范围，还有提高了减震吸能能力，还通过添加相容剂的方法使剪切增稠凝胶很好的分散在聚氨酯基体中。
附图说明
图1为一实施方式的聚氨酯减震材料的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
如图1所示，一实施方式的聚氨酯减震材料的制备方法，包括以下步骤：
S10、将聚氨酯弹性体进行混炼，得到混炼好的聚氨酯弹性体。
其中，将聚氨酯弹性体进行混炼的步骤中，混炼的温度可以为180℃～210℃，混炼的时间可以为3min～10min。
S20、将剪切增稠凝胶与相容剂混炼均匀，得到混炼均匀的剪切增稠凝胶与相容剂。
其中，相容剂可以为聚二甲基硅氧烷-聚乙二醇、聚缩水甘油酯、二乙烯基四甲基二硅氧烷、乙烯基三乙氧基硅氧烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-甲基-三甲氧基硅烷、γ-氯丙基-三甲氧基硅、γ-巯丙基-三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-三甲氧基硅烷中的至少一种。
将剪切增稠凝胶与相容剂混炼均匀的步骤中，混炼的温度可以为70℃～120℃，混炼的时间可以为2min～5min。
其中，剪切增稠凝胶的质量份数和相容剂的质量份数的比值可以为100:0.1～5。
S30、将混炼均匀的剪切增稠凝胶与相容剂加入至混炼好的聚氨酯弹性体中，继续混炼至均匀，得到聚氨酯减震材料。
将混炼均匀的剪切增稠凝胶与相容剂加入至混炼好的聚氨酯弹性体中，继续混炼至均匀的步骤中，混炼的温度可以为170℃～200℃，混炼的时间可以为3min～10min。
其中，混炼均匀的剪切增稠凝胶与相容剂的质量份数与混炼好的聚氨酯弹性体的质量分数的比值可以为1～40:100。
在其中一个实施例中，S30后还包括如下步骤：
往混炼均匀后的产品中加入硫化剂过氧化二异丙苯(DCP)，混炼均匀后，出片，得到胶料，放置24h～72h后，将胶料置于平板硫化剂上进行硫化，温度为190℃～210℃，压力为5MPa～20MPa，时间5min～10min。
在另一个实施例中，S30后还包括如下步骤：
将混炼均匀后的产品在挤出机上挤出造粒，然后将粒料在注塑机上注塑成型，喷嘴温度为170℃～200℃，注塑压力30MPa～80MPa，保压时间30s～120s，模具温度40℃～80℃。
此外，还提供一种采用上述聚氨酯减震材料的制备方法制备得到的聚氨酯减震材料。
上述聚氨酯减震材料，聚氨酯弹性体具有良好的力学性能，拉伸强度、耐撕裂强度高，同时具备耐腐蚀性，耐老化性能。剪切增稠凝胶使用温度范围广。以剪切增稠凝胶作为填料，聚氨酯弹性体作为基体，通过添加一定的相容剂，制备得到高缓冲性能的减震防护材料。剪切增稠凝胶平常状态下表现为较为柔软的凝胶，但在受到冲击作用时的状态会自发地从柔软转变成为坚硬，该过程中吸收能量，从而有效地起到防护作用，聚氨酯弹性体作为结构基体，在受到作用时，聚氨酯骨架结构起到一定的支撑作用，与填料同时作用起到减震缓冲的作用。不仅扩大了使用温度范围，可以在小于等于150℃的温度下使用，还有提高了减震吸能能力，比聚氨酯弹性体材料增加20％减震能力，还通过添加相容剂的方法使剪切增稠凝胶很好的分散在聚氨酯基体中，提高聚氨酯减震材料的性能。
上述聚氨酯减震材料的制备方法，采用传统聚氨酯弹性体成型方法，工艺简单，成本低廉，性能稳定，工艺简便快捷，得到的聚氨酯减震材料具有优异的耐高温性和减震性能。
以下将结合具体实施例，进一步对本发明实施方式的聚氨酯减震材料的制备方法进行说明。
实施例1
将聚氨酯弹性体进行混炼，混炼温度为190℃，混炼时间为5min，得到混炼好的聚氨酯弹性体。
接着将100份剪切增稠凝胶与0.1份聚二甲基硅氧烷-聚乙二醇在开炼机上混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为2min。
将混炼均匀的20份剪切增稠凝胶与相容剂加入至混炼好的100份聚氨酯弹性体中，继续混炼，混炼温度为190℃，混炼时间为6min。混炼均匀后再加入硫化剂DCP，之后混炼一段时间出片。24h后将胶料置于平板硫化剂上进行硫化，温度为190℃，压力为10MPa，时间7min。即得到最终样片。
实施例2
将聚氨酯弹性体进行混炼，混炼温度为200℃，混炼时间为3min，得到混炼好的聚氨酯弹性体。
接着将100份剪切增稠凝胶与0.5份二乙烯基四甲基二硅氧烷在开炼机上混炼，混炼温度为80℃，混炼时间为5min。
将混炼均匀的20份剪切增稠凝胶与相容剂加入至混炼好的100份聚氨酯弹性体中，继续混炼，混炼温度为180℃，混炼时间为8min。接着，将混炼均匀后的产品在挤出机上挤出造粒。然后将粒料在注塑机上注塑成型，喷嘴温度为190℃，注塑压力50MPa，保压时间60s，模具温度50℃即得到最终产品。
实施例3
将聚氨酯弹性体进行混炼，混炼温度为180℃，混炼时间为10min，得到混炼好的聚氨酯弹性体。
接着将100份剪切增稠凝胶与5份乙烯基三乙氧基硅氧烷在开炼机上混炼，混炼温度为70℃，混炼时间为5min。
将混炼均匀的40份剪切增稠凝胶与相容剂加入至混炼好的100份聚氨酯弹性体中，继续混炼，混炼温度为170℃，混炼时间为10min。接着，将混炼均匀后的产品在挤出机上挤出造粒。然后将粒料在注塑机上注塑成型，喷嘴温度为200℃，注塑压力80MPa，保压时间30s，模具温度40℃即得到最终产品。
实施例4
将聚氨酯弹性体进行混炼，混炼温度为210℃，混炼时间为3min，得到混炼好的聚氨酯弹性体。
接着将100份剪切增稠凝胶与5份乙烯基三氯硅烷在开炼机上混炼，混炼温度为120℃，混炼时间为2min。
将混炼均匀的1份剪切增稠凝胶与相容剂加入至混炼好的100份聚氨酯弹性体中，继续混炼，混炼温度为200℃，混炼时间为3min。接着，将混炼均匀后的产品在挤出机上挤出造粒。然后将粒料在注塑机上注塑成型，喷嘴温度为170℃，注塑压力30MPa，保压时间120s，模具温度80℃即得到最终产品。
实施例5
将聚氨酯弹性体进行混炼，混炼温度为210℃，混炼时间为3min，得到混炼好的聚氨酯弹性体。
接着将100份剪切增稠凝胶与5份γ-氯丙基-三甲氧基硅在开炼机上混炼，混炼温度为80℃，混炼时间为3min。
将混炼均匀的20份剪切增稠凝胶与相容剂加入至混炼好的100份聚氨酯弹性体中，继续混炼，混炼温度为190℃，混炼时间为6min。混炼均匀后再加入硫化剂DCP，之后混炼一段时间出片。72h后将胶料置于平板硫化剂上进行硫化，温度为210℃，压力为20MPa，时间10min。即得到最终样片。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种聚氨酯减震材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚氨酯弹性体进行混炼，得到混炼好的聚氨酯弹性体；
将剪切增稠凝胶与相容剂混炼均匀，得到混炼均匀的剪切增稠凝胶与相容剂；
将所述混炼均匀的剪切增稠凝胶与相容剂加入至所述混炼好的聚氨酯弹性体中，继续混炼至均匀，得到所述聚氨酯减震材料。
2.如权利要求1所述的聚氨酯减震材料的制备方法，其特征在于，所述剪切增稠凝胶的质量份数和所述相容剂的质量份数的比值为100:0.1～5。
3.如权利要求1所述的聚氨酯减震材料的制备方法，其特征在于，所述混炼均匀的剪切增稠凝胶与相容剂的质量份数与所述混炼好的聚氨酯弹性体的质量分数的比值为1～40:100。
4.如权利要求1所述的聚氨酯减震材料的制备方法，其特征在于，所述相容剂为聚二甲基硅氧烷-聚乙二醇、聚缩水甘油酯、二乙烯基四甲基二硅氧烷、乙烯基三乙氧基硅氧烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-甲基-三甲氧基硅烷、γ-氯丙基-三甲氧基硅、γ-巯丙基-三甲氧基硅烷和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-三甲氧基硅烷中的至少一种。
5.如权利要求1所述的聚氨酯减震材料的制备方法，其特征在于，所述将聚氨酯弹性体进行混炼的步骤中，混炼的温度为180℃～210℃，混炼的时间为3min～10min。
6.如权利要求1所述的聚氨酯减震材料的制备方法，其特征在于，将剪切增稠凝胶与相容剂混炼均匀的步骤中，混炼的温度为70℃～120℃，混炼的时间为2min～5min。
7.如权利要求1所述的聚氨酯减震材料的制备方法，其特征在于，将所述混炼均匀的剪切增稠凝胶与相容剂加入至所述混炼好的聚氨酯弹性体中，继续混炼至均匀的步骤中，混炼的温度为170℃～200℃，混炼的时间为3min～10min。
8.如权利要求1所述的聚氨酯减震材料的制备方法，其特征在于，将所述混炼均匀的剪切增稠凝胶与相容剂加入至所述混炼好的聚氨酯弹性体中，继续混炼至均匀的步骤后，还包括如下步骤：
往混炼均匀后的产品中加入硫化剂过氧化二异丙苯，混炼均匀后，出片，得到胶料，放置24h～72h后，将所述胶料置于平板硫化剂上进行硫化，温度为190℃～210℃，压力为5MPa～20MPa，时间5min～10min。
9.如权利要求1所述的聚氨酯减震材料的制备方法，其特征在于，将所述混炼均匀的剪切增稠凝胶与相容剂加入至所述混炼好的聚氨酯弹性体中，继续混炼至均匀的步骤后，还包括如下步骤：
将混炼均匀后的产品在挤出机上挤出造粒，然后将粒料在注塑机上注塑成型，喷嘴温度为170℃～200℃，注塑压力30MPa～80MPa，保压时间30s～120s，模具温度40℃～80℃。
10.一种采用如权利要求1-9中任一项所述的聚氨酯减震材料的制备方法制备得到的聚氨酯减震材料。
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