一种棒状ZnO掺杂酯-醚共聚聚氨酯阻尼材料及其制备方法技术

一种棒状ZnO掺杂酯-醚共聚聚氨酯阻尼材料及其制备方法，属于聚合物基阻尼复合材料制备领域。首先利用水热法制备棒状氧化锌，并用偶联剂对其处理，然后将偶联剂处理后的氧化锌，加入质量比为4:6的酯-醚共聚聚氨酯预聚体中，之后再加入交联剂，固化后制得成品。采用该方法制得的阻尼材料，不但阻尼温域变宽、阻尼峰值增加，而且具有较好的高温力学性能，客服了传统阻尼材料阻尼峰值高力学性能差的缺点。此外该方法制备工艺简单，成品性能稳定，易于工业化生产，可广泛用于减振垫片、降噪涂层及隔音密封件等产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚合物基阻尼复合材料，特别是涉及一种棒状ZnO掺杂酯-醚共聚聚氨酯阻尼材料及其制备方法。
技术介绍
阻尼材料作为一种重要的吸波减振材料已经引起了越来越多的关注，它不但有效的抑制噪声污染，还可以有效的减少由振动所产生的疲劳、扭曲等效应，因此其在机械制造、汽车制造、飞机制造、船舶制造以及环保降噪等领域被广泛应用。阻尼本领是材料的一种性质，它能够将材料的机械振动能量通过内部机制不可逆地转变为其他形式的能量（通常是热能）。因为机械振动能的耗散是通过内部机制来完成的，所以材料的这种性质也称为内耗（低频时）或超声衰减（高频时）。从减振的角度上来看，就是将机械振动的量转化为热能或其他可以损耗的能量，从而达到减振的目的。目前阻尼材料按组成来划分大体上可以分为四大类，即：粘弹性阻尼材料、金属合金阻尼材料、无机非金属类阻尼材料和阻尼复合材料。在现有的各类阻尼材料中，粘弹性阻尼材料因阻尼性能好、质量轻、环境适应性强和生产制备工艺简单而吸引了越来越多研究者的兴趣。对于粘弹性阻尼材料来说，其主要是利用粘弹性聚合物内部分子内和分子间的相互作用力或摩擦力来消耗外部能量，从而起到减振阻尼的作用。而且又由于粘弹性聚合物在玻璃化转变温度附近分子链的运动最为剧烈，此时需要消耗大量的能量来维持这种运动，因此在玻璃化转变温度附近粘弹性聚合物的阻尼效果最好，表现为出现一个损耗因子峰，但均聚物的玻璃化转变区域较窄，仅有20~30℃，所以有效阻尼温域（tanδ≥0.3）也较窄。为了解决这一问题，目前主要的方法是通过共混或共聚的方法制备出双组份聚合物来拓宽粘弹性材料的阻尼温域。QihuaWang等人制备了将聚氨酯与环氧树脂共聚，制备的阻尼材料tanδ≥0.3温域达52.4℃。秦川丽等人制备了梯次化聚氨酯/乙烯基酯树脂阻尼材料，有效阻尼温域拓宽至90℃。而中国专利CN102070766A则公开了一种混合型聚醚-聚酯聚氨酯/环氧阻尼复合材料的制备方法，其通过聚氨酯软硬段的控制及构造互穿聚合物网络结构，将有效阻尼温域拓宽至101℃。此外EP0196458(A2)、US4687835A、US5122303A等专利均公开了聚酯聚醚共聚物的制备方法，解决了聚醚多元醇和聚酯多元醇不相容的问题，但工艺复杂，反应条件苛刻，力学性能不能令人满意且未考虑材料的阻尼效果。目前已有的研究虽在一定程度上拓宽了材料的阻尼温域，但往往同时也降低了材料的阻尼峰值。而且由于粘弹性阻尼材料自身阻尼机理的限制，材料在玻璃化转变温度附近，虽然阻尼峰值较高，但往往由于分子链运动剧烈而使材料的力学强度大幅下降，从而限制了其应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种棒状ZnO掺杂酯-醚共聚聚氨酯阻尼材料及其制备方法，本专利技术通过引入棒状ZnO来调控聚氨酯软硬段的微相分离结构，不但有效的提升了材料的有效阻尼温域和阻尼峰值，而且使材料在高温下的力学性能得以加强。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种棒状ZnO掺杂酯-醚共聚聚氨酯阻尼材料，所述材料由质量比为5%～30%经偶联剂处理后的棒状ZnO和70%～95%的酯-醚共聚聚氨酯所组成；棒状ZnO为六棱棒状结构，长度为2～20μm，直径0.2～8μm，长度与直径之比为4～20；偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物、十七氟癸基三甲氧基硅烷、硬脂酸中的一种；偶联剂用量为棒状ZnO质量的0.1～10%。一种棒状ZnO掺杂酯-醚共聚聚氨酯阻尼材料制备方法，所述方法包括以下制备步骤：a.棒状ZnO的制备：将0.1～0.5mol/L的六亚甲基四胺和醋酸锌溶液以体积比为1:1的比例进行混合，保持反应温度为80～90℃，并控制体系的pH值在7～7.8之间，反应5～10小时；反应后的产物经离心机分离，并利用丙酮和水洗涤分别冲洗3遍后，60～70℃条件下烘干3～8小时，制得棒状ZnO；b.棒状ZnO的预处理：将占棒状ZnO质量0.1～10%的偶联剂溶解在丙酮溶液中，然后将制得的棒状ZnO放入该含有偶联剂的丙酮溶液中，在20～35kHz频率条件下，超声分散0.5～1小时，然后再将分散产物60℃条件下烘干12～24小时，制得经偶联剂处理后的棒状ZnO；c.酯-醚共聚聚氨酯预聚体的制备：将聚醚多元醇与异氰酸酯混合，-NCO与-OH的摩尔比例为1.2:1～2:1，在氮气保护条件下，温度70～85℃反应3～8小时，制成聚醚型聚氨酯预聚体；另一方面，将酯多元醇与异氰酸酯混合，-NCO与-OH的摩尔比为1.2:1～2:1，同样在氮气保护条件下，温度70～85℃反应3～8小时，制成聚酯型聚氨酯预聚体；d.棒状ZnO掺杂酯-醚共聚聚氨酯阻尼材料的制备：将聚酯型聚氨酯预聚体和聚醚型聚氨酯预聚体按照4:6混合，之后将5%～30%的棒状ZnO放入混合型聚氨酯预聚体中，并将交联剂3，3'-二氯-4，4'-二氨基二苯基甲烷或二邻氯二苯胺甲烷（MOCA）按照计算加入量，放入聚氨酯预聚体混合物中，在50～90℃充分搅拌条件下反应10～30分钟，之后倒入模具中，最后在70～90℃真空干燥12～24小时，制得棒状ZnO掺杂酯-醚共聚聚氨酯阻尼材料。所述的一种棒状ZnO掺杂酯-醚共聚聚氨酯阻尼材料制备方法，所述方法棒状ZnO掺杂PVDF压电阻尼材料的的聚醚多元醇为聚丙二醇（PPG）、聚乙二醇（PEG）、聚四氢呋喃二醇（PTMG）、聚四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇（PTHFG-POG）、蓖麻油型聚醚多元醇中的一种。所述的一种棒状ZnO掺杂酯-醚共聚聚氨酯阻尼材料制备方法，所述方法棒状ZnO掺杂PVDF压电阻尼材料的聚脂多元醇为聚已二酸乙二醇酯（PEA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、苯酐聚酯多元醇、油脂肪酸聚酯多元醇中的一种。所述的一种棒状ZnO掺杂酯-醚共聚聚氨酯阻尼材料制备方法，所述方法棒状ZnO掺杂PVDF压电阻尼材料的异氰酸酯为二异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、1,4-环己烷二异氰酸酯（CHDI）、甲基环己烷二异氰酸酯（HTDI）、1,4苯二异氰酸酯（PPDI），降冰片烷二异氰酸酯（NBDI）中的一种。本专利技术的优点与效果是：本专利技术制备的棒状ZnO掺杂酯-醚共聚聚氨酯阻尼材料，通过引入棒状ZnO来调控聚氨酯软硬段的微相分离结构，不但有效的提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种棒状ZnO掺杂酯‑醚共聚聚氨酯阻尼材料，其特征在于，所述材料由质量比为5%～30%经偶联剂处理后的棒状ZnO和70%～95%的酯‑醚共聚聚氨酯所组成；棒状ZnO为六棱棒状结构，长度为2～20μm，直径0.2～8μm，长度与直径之比为4～20；偶联剂为3‑氨丙基三乙氧基硅烷、3‑氨丙基三甲氧基硅烷、3‑缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3‑巯基丙基三乙氧基硅烷、3‑巯基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、双‑（γ‑三乙氧基硅基丙基）四硫化物、十七氟癸基三甲氧基硅烷、硬脂酸中的一种；偶联剂用量为棒状ZnO质量的0.1～10%。

【技术特征摘要】
1.一种棒状ZnO掺杂酯-醚共聚聚氨酯阻尼材料，其特征在于，所述材料由质量比为5%
～30%经偶联剂处理后的棒状ZnO和70%～95%的酯-醚共聚聚氨酯所组成；棒状ZnO为六棱棒
状结构，长度为2～20μm，直径0.2～8μm，长度与直径之比为4～20；偶联剂为3-氨丙基三乙
氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基
丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基
硅烷、异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物、十七
氟癸基三甲氧基硅烷、硬脂酸中的一种；偶联剂用量为棒状ZnO质量的0.1～10%。
2.一种棒状ZnO掺杂酯-醚共聚聚氨酯阻尼材料制备方法，其特征在于，所述方法包括
以下制备步骤：
a.棒状ZnO的制备：将0.1～0.5mol/L的六亚甲基四胺和醋酸锌溶液以体积比为1:1的
比例进行混合，保持反应温度为80～90℃，并控制体系的pH值在7～7.8之间，反应5～10小
时；反应后的产物经离心机分离，并利用丙酮和水洗涤分别冲洗3遍后，60～70℃条件下烘
干3～8小时，制得棒状ZnO；
b.棒状ZnO的预处理：将占棒状ZnO质量0.1～10%的偶联剂溶解在丙酮溶液中，然后将
制得的棒状ZnO放入该含有偶联剂的丙酮溶液中，在20～35kHz频率条件下，超声分散0.5～
1小时，然后再将分散产物60℃条件下烘干12～24小时，制得经偶联剂处理后的棒状ZnO；
c.酯-醚共聚聚氨酯预聚体的制备：将聚醚多元醇与异氰酸酯混合，-NCO与-OH的摩尔
比例为1.2:1～2:1，在氮气保护条件下，温度70～85℃反应3～8小时，制成聚醚型聚氨酯预
聚体；另一方面，将酯多元醇与异...

【专利技术属性】
技术研发人员：马驰，王连慧，张家炜，王文博，陈尔凡，郭卓，闫丽玲，
申请(专利权)人：沈阳化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21