CN111533883A - 一种舰船灌注密封阻尼减振材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种舰船灌注密封阻尼减振材料，包括A组分和B组分，其中，A组分包括以下原料：低聚物多元醇、多异氰酸酯；B组分包括以下原料：低聚物多元醇、扩链交联剂；其中，低聚物多元醇包括端羟基聚丁二烯、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇和聚碳酸酯二醇中的至少两种化合物。本发明的舰船灌注密封阻尼减振材料，通过采用具有耐海洋环境腐蚀的聚四氢呋喃醚二醇与对有效控制机械振动和噪声的端羟基聚丁二烯、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇共混，制备得到的阻尼减振材料具有较宽的阻尼温域和较高损耗因子，且耐海水腐蚀，适用于舰船灌注密封施工工艺。

Description

一种舰船灌注密封阻尼减振材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及阻尼材料技术领域，尤其涉及一种舰船灌注密封阻尼减振材料及其制备方法。
背景技术
灌注型阻尼材料是一种具有减振降噪及一定密封性能的特种材料，用于舰船及机械设备以降低振动和噪声，从而使舰船有效避开雷达和声呐的远程探测，提高舰船的隐身化水平。目前在水面舰艇和潜艇中主要振动源所在的船体、基座、舱壁、甲板以及舱室内部需要采用阻尼材料抑制振动降低噪声。高分子材料因其特有的粘弹性而被用于阻尼材料，单一的高分子材料内耗峰的温度范围一般很窄，为得到具备较宽阻尼温域和较高损耗因子的粘弹性高分子阻尼材料，通常采用共混、共聚、互穿网络等技术。
现有技术有利用聚氧化丙烯二醇、二异氰酸酯等制备阻尼复合材料。也有利用聚酯二醇与异氰酸酯等制备阻尼材料。但这些方法制备得到的阻尼材料功能单一，不具备较宽阻尼温域和较高损耗因子，同时这些阻尼材料不具有良好的耐海水腐蚀性能而不适用舰船灌注密封用阻尼材料，基于此，有必要提供一种舰船灌注密封用阻尼减振材料。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种具有较宽的阻尼温域和较高损耗因子，且耐海水腐蚀的舰船灌注密封阻尼减振材料。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种舰船灌注密封阻尼减振材料，包括A组分和B组分，其中，A组分包括以下原料：低聚物多元醇、多异氰酸酯；B组分包括以下原料：低聚物多元醇、扩链交联剂；
其中，低聚物多元醇包括端羟基聚丁二烯、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇和聚碳酸酯二醇中的至少两种。
在以上技术方案的基础上，优选的，多异氰酸酯包括：甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多次甲基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯中的至少一种。
在以上技术方案的基础上，优选的，扩链交联剂包括：3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯基甲烷、二甲硫基甲苯二胺、2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯、双仲丁氨基二苯基甲烷、N,N'-二烷基苯二胺、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇、三羟甲基丙烷、蓖麻油、N,N-二(2-羟丙基)苯胺中的至少一种。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂包括：γ-氨丙基三甲氧基硅、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括阻燃剂，所述阻燃剂包括：三(2-氯乙基)磷酸酯、三(2-氯丙基)磷酸酯、甲基膦酸二甲酯、丙基膦酸二甲酯、磷酸三(2,3-二溴丙基)酯和膦系复合阻燃剂中的至少一种。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括阻尼填料，阻尼填料包括：云母粉、白炭黑、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺和蛭石粉中的至少一种。
在以上技术方案的基础上，优选的，A组分中低聚物多元醇和多异氰酸酯的质量比为100～25:62.5，B组分中低聚物多元醇、扩链交联剂的质量比为100:40～60，A组分与B组分的质量比为100:120～180。
本发明还提供了一种舰船灌注密封阻尼减振材料的制备方法，该材料包括A组分和B组分，该材料的制备方法包括以下步骤：
S1、A组分的制备：将低聚物多元醇减压脱水后，加入多异氰酸酯反应后得到A组分；
S2、B组分的制备：将低聚物多元醇和扩链交联剂混合后减压脱水得到B组分。
在以上技术方案的基础上，优选的，S1中于温度为110～120℃，真空度为-0.09MPa下，减压脱水1.5～2.0h，然后降温至50～60℃再加入多异氰酸酯，然后升温至80～90℃反应2～3h后得到A组分。
在以上技术方案的基础上，优选的，S2中将低聚物多元醇和扩链交联剂混合后减压脱水，然后加入硅烷偶联剂、阻尼填料、阻燃剂分散均匀后得到B组分；其中低聚物多元醇和扩链交联剂混合后于温度为110～120℃，真空度为-0.09MPa下，减压脱水1.5～2.0h。
本发明的舰船灌注密封阻尼减振材料相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明的舰船灌注密封阻尼减振材料，通过采用具有耐海洋环境腐蚀的聚四氢呋喃醚二醇与对有效控制机械振动和噪声的端羟基聚丁二烯、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇中的两种或两种以上共混，制备得到的阻尼减振材料具有较宽的阻尼温域和较高损耗因子，且耐海水腐蚀，适用于舰船灌注密封施工工艺；
(2)本发明的舰船灌注密封阻尼减振材料，还包括硅烷偶联剂，可增强阻燃剂等固体颗粒界面润湿效果使其充分分散；还包括阻尼填料，以增强材料的阻尼性能；还包括阻燃剂，以进一步提高材料的阻燃性能；还包括扩链交联剂以提高材料的力学性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种舰船灌注密封阻尼减振材料，其特征在于：包括A组分和B组分，其中，A组分包括以下重量份的原料：100份的低聚物多元醇、25份的甲苯二异氰酸酯；B组分包括以下重量份的原料：100份的低聚物多元醇、40份的扩链交联剂、40份阻尼填料。
其中，低聚物多元醇包括端羟基聚丁二烯、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇和聚碳酸酯二醇中两种或两种以上，具体的，本实施例中低聚物多元醇包括端羟基聚丁二烯以及聚己内酯二醇；
其中：A组分中端羟基聚丁二烯与甲苯二异氰酸酯的质量比为4:1；B组分中聚己内酯二醇与扩链交联剂、阻尼填料的质量比为10:4:4。
A组分与B组分的质量比为100:120。
上述舰船灌注密封阻尼减振材料的制备方法包括以下步骤：
S1、A组分的制备：按质量比将低聚物多元醇投入反应釜中，于110℃，真空度-0.09MPa下，减压脱水1.5小时，然后降温至60℃，再投入甲苯二异氰酸酯，升温到80℃反应2小时，降温出料即得A组分；
S2、B组分的制备：按质量比将低聚物多元醇、双仲丁氨基二苯基甲烷投入反应釜中，于温度为110℃，真空度为-0.09MPa下，减压脱水1.5小时，即制得B组分。
实施例2
一种舰船灌注密封阻尼减振材料，其特征在于：包括A组分和B组分，其中，A组分包括以下重量份的原料：100份的低聚物多元醇、62.5份的二苯基甲烷二异氰酸酯；B组分包括以下重量份的原料：100份的低聚物多元醇、50份的扩链交联剂、40份阻尼填料。
其中，低聚物多元醇包括端羟基聚丁二烯、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇和聚碳酸酯二醇中两种或两种以上，具体的，本实施例中低聚物多元醇包括端羟基聚丁二烯以及聚四氢呋喃醚二醇；
其中：A组分中端羟基聚丁二烯与二苯基甲烷二异氰酸酯质量比为100:62.5；B组分中聚己内酯二醇与扩链交联剂、阻尼填料的质量比为10:5:4。
A组分与B组分的质量比为100:180。
上述舰船灌注密封阻尼减振材料的制备方法包括以下步骤：
S1、A组分的制备：按质量比将低聚物多元醇投入反应釜中，于110℃，真空度-0.09MPa下，减压脱水1.5小时，然后降温至60℃，再投入二苯基甲烷二异氰酸酯，升温到80℃反应2小时，降温出料即得A组分；
S2、B组分的制备：按质量比将低聚物多元醇、3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯基甲烷投入反应釜中，于温度为110℃，真空度为-0.09MPa下，减压脱水1.5小时，即制得B组分。
实施例3
一种舰船灌注密封阻尼减振材料：包括A组分和B组分，其中，A组分包括如下重量份的原料：100份的聚己内酯二醇，其相对分子质量2000±50，羟值为56±3mgKOH/g，25份的TDI-80/20，A组分中异氰酸根含量为6.2％±0.5％；
B组分包括以下重量份原料：60份的聚四氢呋喃醚二醇，其相对分子质量为1000±50，为羟值107～118mgKOH/g；
40份的聚碳酸酯二醇，其相对分子质量2000±50，羟值为56±5mgKOH/g，酸值≤0.1mgKOH/g；
26份的双仲丁氨基二苯基甲烷，6份的1,4-丁二醇，4份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，35份的膦系复合阻燃剂FR-8107，15份的甲基膦酸二甲酯，22份的云母粉，18份的N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；
A组分与B组分的质量比为100:120。
上述舰船灌注密封阻尼减振材料的制备方法包括以下步骤：
S1、A组分的制备：按质量比将聚己内酯二醇投入反应釜中，于110℃，真空度-0.09MPa下，减压脱水1.5小时，然后降温至60℃，再投入TDI-80/20，升温到80℃反应2小时，取样测定游离异氰酸根含量，达到理论值时，脱气至无气泡，降温出料即得A组分；
S2、B组分的制备：按质量比将聚四氢呋喃醚二醇、聚碳酸酯二醇、双仲丁氨基二苯基甲烷、1,4-丁二醇投入反应釜中，于温度为110℃，真空度为-0.09MPa下，减压脱水1.5小时，降温后转入高速分散机料缸中，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷、膦系复合阻燃剂FR-8107、甲基膦酸二甲酯、云母粉、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺分散均匀即制得B组分。
实施例4
一种舰船灌注密封阻尼减振材料：包括A组分和B组分，其中，A组分包括如下重量份的原料：100份的端羟基聚丁二烯，其相对分子质量2700～3000，27.5份的TDI-80/20，A组分中异氰酸根含量为7.0％±0.5％；
B组分包括以下重量份原料：70份的聚碳酸酯二醇，其相对分子质量为1000，羟值为107±10mgKOH/g，酸值≤0.2mgKOH/g；
30份的端羟基聚丁二烯，其相对分子质量2000，官能度为2.0；
26份的3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯基甲烷；
20份的N,N-二(2-羟丙基)苯胺；
4份的γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷；
35份的膦系复合阻燃剂FR-8107；
15份的三(2-氯丙基)磷酸酯；
22份的云母粉；
18份的N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺。
A组分与B组分的质量比为100:140。
上述舰船灌注密封阻尼减振材料的制备方法包括以下步骤：
S1、A组分的制备：按质量比将端羟基聚丁二烯投入反应釜中，于115℃，真空度-0.09MPa下，减压脱水1.5小时，然后降温至60℃，再投入TDI-80/20，升温到80℃反应2小时，取样测定游离异氰酸根含量，达到理论值时，脱气至无气泡，降温出料即得A组分；
S2、B组分的制备：按质量比将聚碳酸酯二醇、端羟基聚丁二烯、3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯基甲烷、N,N-二(2-羟丙基)苯胺投入反应釜中，于温度为115℃，真空度为-0.09MPa下，减压脱水1.5小时，降温后转入高速分散机料缸中，加入γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、膦系复合阻燃剂FR-8107、三(2-氯丙基)磷酸酯、云母粉、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺分散均匀即制得B组分。
将上述实施例2～4制备得到的减振材料，分别将减振材料中的A组分和B组分，混合均匀后，浇注于涂有脱模剂的敞口不锈钢模具中，在真空烘箱中脱气至无气泡，室温固化20～24小时或80℃加热固化4小时，冷却后脱模。室温熟化7天进行性能测试。
实施例2～4阻尼减振材料性能测试结果如下表1所示。
表1-不同实施例制备得到的阻尼减振材料性能结果
Figure BDA0002486444980000071
从表1中可以看出，本发明制备得到的阻尼减震材料氧指数高，具有良好的阻燃性，自身损耗因数大阻尼性能好，同时该材料还具有拉伸强度大、与基体之间的附着力大、耐海水腐蚀的性能。
实船工艺试验，将制备的阻尼减振材料中A组分和B组分，分别加入到HCPU30-G聚氨酯弹性体浇注机料缸中脱气后，进行灌注密封施工试验。胶料凝胶时间120分钟；室温固化20～24小时；达到最大强度7天。浇注部位：舱室管道孔洞、非水密封结构。
其工艺条件如下:
HCPU30-G聚氨酯弹性体浇注机工艺参数：
Figure BDA0002486444980000081
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种舰船灌注密封阻尼减振材料，其特征在于：包括A组分和B组分，其中，A组分包括以下原料：低聚物多元醇、多异氰酸酯；B组分包括以下原料：低聚物多元醇、扩链交联剂；
其中，低聚物多元醇包括端羟基聚丁二烯、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇和聚碳酸酯二醇中的至少一种。
2.如权利要求1所述的舰船灌注密封阻尼减振材料，其特征在于：多异氰酸酯包括：甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多次甲基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯中的至少一种。
3.如权利要求1所述的舰船灌注密封阻尼减振材料，其特征在于：扩链交联剂包括：3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯基甲烷、二甲硫基甲苯二胺、2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯、双仲丁氨基二苯基甲烷、N,N'-二烷基苯二胺、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇、三羟甲基丙烷、蓖麻油、N,N-二(2-羟丙基)苯胺中的至少一种。
4.如权利要求1所述的舰船灌注密封阻尼减振材料，其特征在于：还包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂包括：γ-氨丙基三甲氧基硅、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
5.如权利要求1所述的舰船灌注密封阻尼减振材料，其特征在于：还包括阻燃剂，所述阻燃剂包括：三(2-氯乙基)磷酸酯、三(2-氯丙基)磷酸酯、甲基膦酸二甲酯、丙基膦酸二甲酯、磷酸三(2,3-二溴丙基)酯和膦系复合阻燃剂中的至少一种。
6.如权利要求1所述的舰船灌注密封阻尼减振材料，其特征在于：还包括阻尼填料，阻尼填料包括：云母粉、白炭黑、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺和蛭石粉中的至少一种。
7.如权利要求1所述的舰船灌注密封阻尼减振材料，其特征在于：A组分中低聚物多元醇和多异氰酸酯的质量比为100～25:62.5，B组分中低聚物多元醇、扩链交联剂的质量比为100:40～60，A组分与B组分的质量比为100:120～180。
8.一种舰船灌注密封阻尼减振材料的制备方法，其特征在于：该材料包括A组分和B组分，该材料的制备方法包括以下步骤：
S1、A组分的制备：将低聚物多元醇减压脱水后，加入多异氰酸酯反应后得到A组分；
S2、B组分的制备：将低聚物多元醇和扩链交联剂混合后减压脱水得到B组分。
9.如权利要求8所述的舰船灌注密封阻尼减振材料的制备方法，其特征在于：S1中于温度为110～120℃，真空度为-0.09MPa下，减压脱水1.5～2.0h，然后降温至50～60℃再加入多异氰酸酯，然后升温至80～90℃反应2～3h后得到A组分。
10.如权利要求8所述的舰船灌注密封阻尼减振材料的制备方法，其特征在于：S2中将低聚物多元醇和扩链交联剂混合后减压脱水，然后加入硅烷偶联剂、阻尼填料、阻燃剂分散均匀后得到B组分；其中低聚物多元醇和扩链交联剂混合后于温度为110～120℃，真空度为-0.09MPa下，减压脱水1.5～2.0h。
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