CN110194828A - 一种相变吸能聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩的制备方法 - Google Patents

一种相变吸能聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种相变吸能聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩的制备方法，聚合物多元醇和MDI型预聚体，反应生成具有高强度韧性的聚氨酯弹性体基体；通过采用化学发泡方式，来有效降低生成聚氨酯弹性体的密度，同时形成具有优异吸能、减震效果的微孔弹性体结构；通过在原料中掺杂一定量受到***冲击波能量作用时能发生固‑液相变、液‑气相变，且相变潜热高的含多个结晶水的固体相变材料微粒，来进一步提高该弹性体的吸能效果。将所需原料，混合后均匀，浇注到特制的防爆罐的外防护罩模具内，经发泡固化成型脱模后，即得到具有较好吸能效果的轻质聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩。可有效增强防爆器材的安全性，同时显著减轻防爆器材的重量。

Description

一种相变吸能聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩的制备方法
技术领域
本发明属于防爆材料领域，具体涉及一种相变吸能聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩的制备。
背景技术
传统公共场所用的防爆罐类器具的防爆原理是：采用较厚钢板，配合某些高强度韧性聚合物材料，制成多层复合结构外壳，来防止***产生的碎片及能量的扩散，起到减小***威力、防止***冲击波和碎片产生的危害的作用。由于大部分是高密度的金属材料，本体重量很大（传统可防500gTNT当量******的防爆罐，单个重量超过300公斤），且随着防爆当量的增大，传统防爆罐的尺寸和厚度将进一步增大，重量也进一步增大，靠人力已基本上不能实现快速移动，需要专业人员用专业机械牵引装置移动。另外传统防爆罐的使用还要求将载有***物的防爆罐转移到空旷地带，并且要求上方必须有6米以上空间，以及避开承重梁、玻璃、吊灯等损坏后可能产生飞溅物伤人的物品，使用条件极为苛刻。传统防爆罐的高重量和严苛的使用条件，导致其实际使用起来非常耗时，这对于时间就是生命的公共安全防爆来说，其应用价值大打折扣。
因此，开发出能够显著吸收、减弱***产生的冲击波能量、而且密度低、稳定性好的新型材料，用来制备公共场所用防爆罐类器具，对于公共安全防爆事业来说，具有非常重要的意义。
以四氢呋喃聚醚或聚己内酯聚醚和MDI为原料制备的微孔聚氨酯弹性体具有优异的回弹性，在较低密度时仍具有较高的拉伸强度和断裂延伸率，通过在基体中引入含多个结晶水的高相变潜热固体相变粉体填料，可显著提高该微孔弹性体的吸能效果，可有效吸收消耗***冲击波能量，减弱***冲击波的破坏力，适合用于制备公共场所安全防护用的新一代轻质聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种相变吸能聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的一种含相变吸能材料的高韧性低密度聚氨酯弹性体，由A组分和B组分经高速混合后注入到容器内发泡制备而成；
A组分为聚醚多元醇组合料，包括如下组分：聚醚多元醇，扩连剂、化学发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂、色浆、固体相变粉体粉体填料；
以聚醚多元醇的质量为100份计算，其它各组分的质量含量为：
聚醚多元醇 40-55份
扩链剂 2-8份
化学发泡剂 0.1-0.4份
泡沫稳定剂 0.2-2份
催化剂 0.2-2份
色浆 0.5-5份
固体相变粉体填料 5-40份
将以上组分按比例混合后即得到A组分。
B组分为二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）与聚醚多元醇在80-90℃下反应4-6h后，加入0.01%的阻聚剂，即得到储存期长的以-NCO为封端基团的预聚物。
本发明的一种含相变吸能材料的高韧性低密度聚氨酯弹性体的制备方法，步骤为：
（1）将聚醚多元醇，与扩链剂、化学发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂、固体先把粉体填料，按照质量比准确称量后均匀混合，得到A组分；
（2）将二苯基甲烷二异氰酸酯与聚醚多元醇在80-90℃下反应4-6h后，加入0.01%的阻聚剂，即得到储存期长的以-NCO为封端基团的预聚物B组分；
（3）将A组分与B组分别预热到40~50℃，然后按照质量比1:1准确称量，高速混合后注入到表面喷有聚氨酯脱模剂的特点防爆罐外防护罩模具内。模具要预先加热，温度在60~70℃之间。然后将模具放入60~80℃鼓风烘箱内加热10-20分钟，然后脱模进行表面修理，即得到含相变吸能材料的高韧性低密度聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩。
上述步骤（1）中，聚醚多元醇可为：官能度为2，分子量为1000或2000的聚四氢呋喃多元醇（PTMG）；官能度为2，分子量为1000或2000的聚己内酯多元醇（PCL）；官能度为2，分子量为1000或2000的聚碳酸酯多元醇（PCD）；官能度为3，分子量为5000的聚氧化丙烯多元醇（EP330）的一种或多种；优选官能度为2，分子量为1000或2000的聚四氢呋喃多元醇和官能度为3，分子量为5000的聚氧化丙烯多元醇（EP330）；
上述步骤（1）中，扩连剂为：含有2个羟基或氨基的小分子化合物，如乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1.6-己二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、3,3'-二氯-4,4'二氨基二苯甲烷、二乙基甲苯二胺、3,5-二硫基甲苯二胺等的一种或几种，优选1,4-丁二醇；
上述步骤（1）中，化学发泡剂为：H2O；
上述步骤（1）中，泡沫稳定剂为：用于高回弹聚氨酯泡沫的有机硅类表面活性剂，可选江苏美思德公司的牌号为AK-7719，AK-7730的泡沫稳定剂；优选AK-7730泡沫稳定剂；
上述步骤（1）中，催化剂为A33（含有33%三乙烯二胺的液体催化剂）、BDMAE（双（二甲氨基乙基））醚、T12（二月硅酸二丁基锡）、辛酸亚锡的一种或多种，优选A33与T12混合催化剂；
上述步骤（1）中，固体相变粉体粉体填料为：相变温度在45~60℃之间，相变潜热较高的含多个结晶水的无机水合物，可选的有：Na2S2O3.5H2O （相变温度48℃，相变潜热201J/g）、MgSO4.7H2O（相变温度48.5℃，相变潜热202J/g）、Ni(NO3)2.6H2O（相变温度57℃，相变潜热169J/g）、CH3COONa.3H2O（相变温度58℃，相变潜热267J/g）、MgCl.4H2O（相变温度58℃，相变潜热178J/g）的一种或几种，优选含结晶水多且相变潜热高的MgSO4.7H2O 和Ni(NO3)2.6H2O，将其粉碎过400目筛后应用。
上述步骤（2）中，聚醚多元醇可为：官能度为2，分子量为1000或2000的聚四氢呋喃多元醇（PTMG）；官能度为2，分子量为1000或2000的聚己内酯多元醇（PCL）；官能度为2，分子量为1000或2000的聚碳酸酯多元醇（PCD）；优选官能度为2，分子量为1000或2000的聚四氢呋喃多元醇；
上述步骤（2）中，阻聚剂为：二乙二醇双氯甲酸酯；
上述步骤（3）中的聚氨酯脱模剂为：溶剂型硅系脱模剂；
上述步骤（3）中的A组分和B组分需要预先加热到40~50℃，A组分与B组分使用质量比例为1:01.0±0.1，摩尔比为1:1.05±0.05，优选质量比例为1:1.0±0.02，-NCO/-OH的摩尔比为1:1.04±0.02。
上述步骤（3）中的模具预先预热到60~70℃，注入含相变吸能填料的聚氨酯弹性体原料后，模具放入60~80℃鼓风烘箱内加热10-20分钟。
有益效果
本发明公开了一种相变吸能聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩的制备方法。该方法通过在低密度高强度韧性聚氨酯弹性体基体内引入含多个结晶水的高相变潜热固体相变粉体填料，通过二次相变过程和气体膨胀抵消作用，显著提高了该微孔弹性体的吸能效果，有效吸收消耗了***冲击波能量，减弱***冲击波的破坏力。该方法制备的防爆罐外防护罩用于公共场所安全防护用新一代轻质防爆罐，可显著减轻现有防爆罐的重量，为一线排爆人员提供一种轻质便捷、非接触式排爆的新型能力，提高综合处置能力。
具体实施例
实施例1
一种相变吸能聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩的制备方法，包括以下步骤：
（1）将48质量份的2官能度分子量为2000的聚四氢呋喃多元醇，15质量份3官能度分子量为5000的聚氧化丙烯多元醇EP330，与3.5质量份的1,4-丁二醇、0.25质量份的H2O、1.0质量份的AK-7730、0.1质量份的A33,0.01质量份的T12,量份的催化剂、15质量份的MgSO4.7H2O和15质量份的Ni(NO3)2.6H2O过400目筛的固体相变粉体填料，按照质量比准确称量后均匀混合，得到A组分；
（2）将50质量份的二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）与50质量份的2官能度分子量为2000的聚四氢呋喃多元醇，在80-90℃下反应4-6h后，加入0.01质量份的二乙二醇双氯甲酸酯阻聚剂，即得到储存期长的以-NCO为封端基团的预聚物B组分；
（3）将A组分与B组分别预热到40~50℃，然后按照质量比1:1准确称量，高速混合后注入到表面喷有聚氨酯脱模剂的特点防爆罐外防护罩模具内。模具预先加热到60~70℃。然后将模具放入60~80℃鼓风烘箱内加热10-20分钟，然后脱模进行表面修理，即得到含相变吸能材料的高韧性低密度聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩。
制得的外防护罩的性能测试结果见表1。
实施例2
一种相变吸能聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩的制备方法，包括以下步骤：
（1）将48质量份的2官能度分子量为2000的聚己内酯多元醇，15质量份3官能度分子量为5000的聚氧化丙烯多元醇EP330，与3.5质量份的1,4-丁二醇、0.25质量份的H2O、1.0质量份的AK-7730、0.1质量份的A33,0.01质量份的T12,量份的催化剂、15质量份的MgSO4.7H2O和15质量份的Ni(NO3)2.6H2O过400目筛的固体相变粉体填料，按照质量比准确称量后均匀混合，得到A组分；
（2）将50质量份的二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）与50质量份的2官能度分子量为2000的聚己内酯多元醇，在80-90℃下反应4-6h后，加入0.01质量份的二乙二醇双氯甲酸酯阻聚剂，即得到储存期长的以-NCO为封端基团的预聚物B组分；
（3）将A组分与B组分别预热到40~50℃，然后按照质量比1:1准确称量，高速混合后注入到表面喷有聚氨酯脱模剂的特点防爆罐外防护罩模具内。模具预先加热到60~70℃。然后将模具放入60~80℃鼓风烘箱内加热10-20分钟，然后脱模进行表面修理，即得到含相变吸能材料的高韧性低密度聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩。
制得的外防护罩的性能测试结果见表1。
实施例3
一种相变吸能聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩的制备方法，包括以下步骤：
（1）将40质量份的2官能度分子量为2000的聚四氢呋喃多元醇，8质量份的2官能度分子量为1000的聚四氢呋喃多元醇，15质量份3官能度分子量为5000的聚氧化丙烯多元醇EP330，与3,0质量份的1,4-丁二醇、0.25质量份的H2O、1.0质量份的AK-7730、0.1质量份的A33,0.01质量份的T12,量份的催化剂、15质量份的MgSO4.7H2O和15质量份的Ni(NO3)2.6H2O过400目筛的固体相变粉体填料，按照质量比准确称量后均匀混合，得到A组分；
（2）将50质量份的二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）与50质量份的2官能度分子量为2000的聚四氢呋喃多元醇，在80-90℃下反应4-6h后，加入0.01质量份的二乙二醇双氯甲酸酯阻聚剂，即得到储存期长的以-NCO为封端基团的预聚物B组分；
（3）将A组分与B组分别预热到40~50℃，然后按照质量比1:1准确称量，高速混合后注入到表面喷有聚氨酯脱模剂的特点防爆罐外防护罩模具内。模具预先加热到60~70℃。然后将模具放入60~80℃鼓风烘箱内加热10-20分钟，然后脱模进行表面修理，即得到含相变吸能材料的高韧性低密度聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩。
制得的外防护罩的性能测试结果见表1。
实施例4
一种相变吸能聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩的制备方法，包括以下步骤：
（1）将48质量份的2官能度分子量为2000的聚四氢呋喃多元醇，15质量份3官能度分子量为5000的聚氧化丙烯多元醇EP330，与3,0质量份的1,4-丁二醇、0.25质量份的H2O、1.0质量份的AK-7730、0.1质量份的A33,0.01质量份的T12,量份的催化剂、20质量份的MgSO4.7H2O和10质量份的Ni(NO3)2.6H2O过400目筛的固体相变粉体填料，，按照质量比准确称量后均匀混合，得到A组分；
（2）将50质量份的二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）与50质量份的2官能度分子量为2000的聚四氢呋喃多元醇，在80-90℃下反应4-6h后，加入0.01质量份的二乙二醇双氯甲酸酯阻聚剂，即得到储存期长的以-NCO为封端基团的预聚物B组分；
（3）将A组分与B组分别预热到40~50℃，然后按照质量比1:1准确称量，高速混合后注入到表面喷有聚氨酯脱模剂的特点防爆罐外防护罩模具内。模具预先加热到60~70℃。然后将模具放入60~80℃鼓风烘箱内加热10-20分钟，然后脱模进行表面修理，即得到含相变吸能材料的高韧性低密度聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩。
制得的外防护罩的性能测试结果见表1。
表1一种相变吸能聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩的性能

Claims (9)

1.一种相变吸能聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩的制备方法，其特征在于，步骤为：
（1）将聚醚多元醇，与扩链剂、化学发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂、固体相变粉体填料，按照质量比准确称量后均匀混合，得到A组分；
（2）将二苯基甲烷二异氰酸酯与聚醚多元醇在80-90℃下反应4-6h后，加入0.01%的阻聚剂，即得到储存期长的以-NCO为封端基团的预聚物B组分；
（3）将A组分与B组分别预热到40~50℃，然后按照质量比1:1准确称量，高速混合后注入到表面喷有聚氨酯脱模剂的特点防爆罐外防护罩模具内；模具要预先加热，温度在60~70℃之间；然后将模具放入60~80℃鼓风烘箱内加热10-20分钟，脱模进行表面修理，即得到含相变吸能材料的高韧性低密度聚氨酯弹性体防爆罐外防护罩。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的聚醚多元醇可为官能度为2，分子量为1000或2000的聚四氢呋喃多元醇（PTMG）；官能度为2，分子量为1000或2000的聚己内酯多元醇（PCL）；官能度为2，分子量为1000或2000的聚碳酸酯多元醇（PCD）；官能度为3，分子量为5000的聚氧化丙烯多元醇（EP330）的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的扩连剂为含有2个羟基或氨基的小分子化合物，如乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1.6-己二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、3,3'-二氯-4,4'二氨基二苯甲烷、二乙基甲苯二胺、3,5-二硫基甲苯二胺等的一种或几种；所述的化学发泡剂为H2O；所述的泡沫稳定剂为：用于高回弹聚氨酯泡沫的有机硅类表面活性剂，可选江苏美思德公司的牌号为AK-7719，AK-7730的泡沫稳定剂。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的催化剂为A33（含有33%三乙烯二胺的液体催化剂）、BDMAE（双（二甲氨基乙基））醚、T12（二月硅酸二丁基锡）、辛酸亚锡的一种或多种。
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的固体相变粉体粉体填料为相变温度在45~60℃之间，相变潜热较高的含多个结晶水的无机水合物，可选的有：Na2S2O3.5H2O （相变温度48℃，相变潜热201J/g）、MgSO4.7H2O（相变温度48.5℃，相变潜热202J/g）、Ni(NO3)2.6H2O（相变温度57℃，相变潜热169J/g）、CH3COONa.3H2O（相变温度58℃，相变潜热267J/g）、MgCl.4H2O（相变温度58℃，相变潜热178J/g）的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（2）中的聚醚多元醇可为官能度为2，分子量为1000或2000的聚四氢呋喃多元醇（PTMG）；官能度为2，分子量为1000或2000的聚己内酯多元醇（PCL）；官能度为2，分子量为1000或2000的聚碳酸酯多元醇（PCD）。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（3）中A组分和B组分需要预先加热到40~50℃，A组分与B组分使用质量比例为1:01.0±0.1，摩尔比为1:1.05±0.05。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（3）中模具预先预热到60~70℃，注入含相变吸能填料的聚氨酯弹性体原料后，模具放入60~80℃鼓风烘箱内加热10-20分钟。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：以聚醚多元醇的质量为100份计算，其它各组分的质量含量为：
聚醚多元醇 40-55份
扩链剂 2-8份
化学发泡剂 0.1-0.4份
泡沫稳定剂 0.2-2份
催化剂 0.2-2份
色浆 0.5-5份
固体相变粉体填料 5-40份。
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