專利名稱：低密度聚氨酯凝膠組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低密度聚氨酯凝膠組合物和該凝膠組合物的制備方法，以及在水下聲學(xué)裝置中的應(yīng)用。
輕蠟油作為拖曳線列陣聲納濕端護(hù)套內(nèi)的填充劑，由于其具有良好的透聲性、低比重和低溫不凍性，在水下聲學(xué)裝置中已得到廣泛應(yīng)用。但由于其粘滯系數(shù)小，隔振、減振效果不理想，影響水下聲學(xué)裝置的測量精度；此外，在護(hù)套破損的情況下，容易造成輕蠟油流失，出現(xiàn)海水對相應(yīng)電器元件腐蝕的不良后果。
為了解決這一問題，本發(fā)明提供一種新的聚氨酯材料，它是一種果凍狀的低密度凝膠材料，可用于水下聲學(xué)裝置的減振降噪處理，特別是拖曳線列陣聲納濕端護(hù)套的應(yīng)用，這種新材料保留了輕蠟油原有的透聲性、低比重和低溫不凍性的優(yōu)點，克服了輕蠟油粘彈性低、容易破損流失的缺點，進(jìn)一步滿足了拖曳線列聲納濕端對填充材料的需求。
上述有機(jī)化合物X是每個分子含有平均為n個羥基的聚醚，上述有機(jī)化合物Y是每個分子平均含有m個異氰酸酯基團(tuán)的化合物，上述的n和m均大于或等于2，n和m之和大于4，上述X是一種或幾種每個分子中至少含有2個羥基的化合物，上述Y是一種或幾種每個分子中至少含有2個異氰酸酯基團(tuán)的化合物；X和Y的當(dāng)量比最好是使反應(yīng)物的大部分分子通過至少兩個交聯(lián)鍵與一個或幾個其它分子相連接，形成一部分交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。X和Y的當(dāng)量比優(yōu)選0.8～1.05∶1。
本發(fā)明的固化凝膠或凝膠組合物的內(nèi)聚強度最好大于凝膠或凝膠組合物的粘合強度。
上述的稀釋劑的最好用量為X和Y重量之和的100％～300％；
上述的合適的羥基聚醚優(yōu)選聚氧化丙烯二元醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯二元醇、聚氧化丁烯二元醇、聚氧化四甲撐二元醇、聚氧化丙烯三元醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯三元醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯-聚氧化丙烯三元醇；以及用季戊四醇、乙二胺、山梨醇、甘露醇、蔗糖、磷酸作起始劑制得的聚氧化丙烯多元醇和聚氧化丙烯-氧化乙烯多元醇。
合適的含異氰酸酯基團(tuán)的化合物優(yōu)選芳香族異氰酸酯中的2，4和/或2，6-甲苯二異氰酸酯(TDI)、4，4｀和/或2，4｀-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、多苯基多異氰酸酯、碳化二亞胺改性的液化MDI、2，6-二異氰酸酯甲基己酸酯、乙苯二異氰酸酯、苯二甲撐二異氰酸酯等；脂肪族異氰酸酯中的氫化TDI，氫化MDI，六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、1，4-環(huán)己烷二異氰酸酯、甲基-六亞甲基二異氰酸酯、萘-1，5-二異氰酸酯等；以及上述異氰酸酯單體與低分子活性羥基化合物合成的異氰酸酯半預(yù)聚物。
上述的稀釋劑是與聚氨酯相容的任何低密度有機(jī)液體，優(yōu)選下列一種或幾種礦物油，脂肪烴油，例如各種規(guī)格的汽油和煤油；各種酯類如鄰苯二甲酸二乙基己酯、鄰苯二甲酸二(十三烷基)酯、偏苯三酸三乙基己酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸丁基芐基酯、鄰苯二甲酸二乙酯、磷酸乙基己基二苯基酯、磷酸三甲苯酯、磷酸叔丁苯基二苯基酯等。
本發(fā)明的低密度聚氨酯凝膠組合物還可含有下列一種或幾種成份催化劑、穩(wěn)定劑、抗氧化劑、紫外光穩(wěn)定劑、殺菌劑以及顏料、填料等，這些添加劑或顏、填料可以用來調(diào)節(jié)或影響固化和交鏈的速度和程度，以及影響最終組合物的整體性能。
上述各種添加劑的用量以聚氨酯凝膠總重量的百分?jǐn)?shù)計，催化劑0.01％～1％，通過催化劑的用量來調(diào)節(jié)固化及凝膠速度；催化劑優(yōu)選叔胺類催化劑和有機(jī)金屬化合物催化劑，例如含錫類金屬催化劑中的辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫、二(2-乙基己酸二丁基錫)，非錫類金屬催化劑中的有機(jī)汞、鋅、鉛和鈷的辛酸鹽、萘酸鹽和硬脂酸鹽；叔胺類催化劑中的三乙胺，三乙烯二胺，N-甲基嗎啡啉。
上述的穩(wěn)定劑和抗氧化劑的用量為聚氨酯凝膠總重量的0.01％～1％，優(yōu)選下列物質(zhì)中的一種或幾種1，6-六亞甲基雙(3，5-二叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)、四[亞甲基3-(3｀，5｀-二叔丁基-4｀-羥苯基)丙酸酯]甲烷、十八烷基3-(3｀，5｀-二叔丁基-4｀-羥苯基)丙酸酯、N，N｀-雙[3-(3｀，5｀-二叔丁基-4｀-羥苯基)丙酸酯]肼、硫代二亞乙基雙(3，5-二叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)、三甘醇雙[3-(3｀-叔丁基-4｀-羥基-5｀-甲基苯基)丙酸酯]、十八烷基-3(3｀，5｀-二叔丁基-4｀-羥苯基)丙酸酯、N，N｀-六業(yè)甲基雙(3，5-二叔丁基-4-羥基氫化肉桂酰胺)、2-甲基-4，6-雙[(辛硫基)甲基]酚、4，4｀-硫代雙(6-叔丁基間甲酚)、2，2｀-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基酚)、4，4｀-亞甲基雙(2，6-二叔丁基酚)、二叔丁基酚、2，2｀-亞甲基雙(4-乙基-6-叔丁基)酚、二環(huán)戊二烯和鄰叔丁基羥基甲苯的反應(yīng)產(chǎn)物，如2(2｀-羥基-5｀-甲基苯基)苯并三唑、2(2｀-羥基-3｀，5｀-二叔戊基苯基)苯并三唑、2(2｀-羥基-3｀，5｀-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、雙(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)葵二酸酯；琥珀酸二甲酯與4-羥基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇的縮合產(chǎn)物，如雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯、{[3，5-雙(1，1-二甲基乙基)-4-羥苯基]甲基}丁基-雙(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)酯；二苯胺與丙酮的縮合反應(yīng)產(chǎn)物，如二烷基二硫代氨基甲酸鋅、二烷基二硫代磷酸鋅、聚碳化二亞胺。
在制備聚氨酯凝膠時，按配方量將X、Y、稀釋劑以及各種添加劑混合均勻，靜置十分鐘待其所含氣泡消除后，進(jìn)行澆注，室溫固化。
本發(fā)明提供的聚氨酯凝膠密度小于0.9g/cm3，邵氏A硬度小于20，斷裂伸長率不小于50％。
本發(fā)明的低密度聚氨酯凝膠用于保護(hù)水下聲學(xué)裝置的減振降噪處理，特別是用作拖曳線列陣聲納濕端護(hù)套的填充劑的應(yīng)用。其具體辦法是將本發(fā)明的低密度聚氨酯凝膠填充到拖曳線列陣聲納濕端護(hù)套中。
本發(fā)明的低密度聚氨酯凝膠形態(tài)為果凍狀，具有透聲性好、粘彈性高、低比重和低溫不凍性的優(yōu)點，克服了輕蠟油粘彈性低、容易破損流失的缺點，進(jìn)一步滿足了拖曳線列聲納濕端對填充材料的需求。
取100份合成好的半預(yù)聚物，分子量為2000的聚氧化丁烯二元醇496份，0#航空煤油600份，輕蠟油295份，二月桂酸二丁基錫5份，將上述組分混合均勻后，澆注在模具中，2天后固化，14天后達(dá)到最佳強度，得到的低密度聚氨酯凝膠比重為0.85g/cm3，邵氏A硬度為10，斷裂伸長率為90％，在-40℃～+60℃的范圍內(nèi)，tanδ＞0.4。
權(quán)利要求
1.一種低密度聚氨酯凝膠組合物，其特征是，該組合物由含羥基的有機(jī)化合物X、含異氰酸酯基團(tuán)的有機(jī)化合物Y，以及稀釋劑構(gòu)成，稀釋劑的用量為X和Y重量之和的50％-500％；X和Y的當(dāng)量比應(yīng)為0.4～1.2∶1；上述含羥基的有機(jī)化合物具有以下化學(xué)式Q-{[-A-]n-D}m-1-A-Q含異氰酸酯基團(tuán)的有機(jī)化合物具有以下化學(xué)式P-{[-A-]a-E}b-1-A-P其中n、m、a和b均為大于1的整數(shù)，n、m、a和b之和大于20，但小于200；每個Q基團(tuán)是直接與A基團(tuán)碳原子相連接的伯羥基或仲羥基，可以相同或不相同；每個P基團(tuán)是直接與A基團(tuán)碳原子相連接的異氰酸酯基團(tuán)，可以相同或不相同；每個A基團(tuán)的化學(xué)式為-R-，-R-O-R-，-R-CO2-R-，-R-NH-CO-R-，-R-NH-CO2-R-，-R-S-R-，-O-Si(R｀)2-或-O-Si(R｀)2-R-，其中R基團(tuán)是亞烷基、取代亞烷基、亞烯基、取代亞烯基、亞芳基或取代亞芳基，每個R｀基是烷基、取代烷基、芳基或取代芳基；每個D基團(tuán)是一個價鍵或仲羥基，或是亞烷基、取代亞烷基、亞烯基、取代亞烯基、亞芳基或取代亞芳基；每個E基團(tuán)是一個價鍵或亞烷基、取代亞烷基、亞烯基、取代亞烯基、亞芳基或取代亞芳基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的低密度聚氨酯凝膠組合物，其特征是，上述有機(jī)化合物X是每個分子含有平均為n個羥基的聚醚，上述有機(jī)化合物Y是每個分子平均含有m個異氰酸酯基團(tuán)的化合物，上述的n和m均大于或等于2，n和m之和大于4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的低密度聚氨酯凝膠組合物，其特征是，上述X是一種或幾種每個分子中至少含有2個羥基的化合物，上述Y是一種或幾種每個分子中至少含有2個異氰酸酯基團(tuán)的化合物；X和Y的當(dāng)量比優(yōu)選0.8～1.05∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的低密度聚氨酯凝膠組合物，其特征是，上述的稀釋劑的最好用量為X和Y重量之和的100％～300％；
5.根據(jù)權(quán)利要求2的低密度聚氨酯凝膠組合物，其特征是，上述含羥基的聚醚優(yōu)選聚氧化丙烯二元醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯二元醇、聚氧化丁烯二元醇、聚氧化四甲撐二元醇、聚氧化丙烯三元醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯三元醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯-聚氧化丙烯三元醇；以及用季戊四醇、乙二胺、山梨醇、甘露醇、蔗糖、磷酸作起始劑制得的聚氧化丙烯多元醇和聚氧化丙烯-氧化乙烯多元醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的低密度聚氨酯凝膠組合物，其特征是，上述含異氰酸酯基團(tuán)的化合物優(yōu)選芳香族異氰酸酯中的2，4和/或2，6-甲苯二異氰酸酯(TDI)、4，4｀和/或2，4｀-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、多苯基多異氰酸酯、碳化二亞胺改性的液化MDI、2，6-二異氰酸酯甲基己酸酯、乙苯二異氰酸酯、苯二甲撐二異氰酸酯等；脂肪族異氰酸酯中的氫化TDI，氫化MDI，六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、1，4-環(huán)己烷二異氰酸酯、甲基-六亞甲基二異氰酸酯、萘-1，5-二異氰酸酯等；以及上述異氰酸酯單體與低分子活性羥基化合物合成的異氰酸酯半預(yù)聚物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的低密度聚氨酯凝膠組合物，其特征是，上述的稀釋劑是與聚氨酯相容的任何低密度有機(jī)液體，優(yōu)選下列一種或幾種礦物油，脂肪烴油，各種酯類。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的低密度聚氨酯凝膠組合物，其特征是，所述的礦物油包括各種規(guī)格的汽油和煤油；所述的酯類包括鄰苯二甲酸二乙基己酯、鄰苯二甲酸二(十三烷基)酯、偏苯三酸三乙基己酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸丁基芐基酯、鄰苯二甲酸二乙酯、磷酸乙基己基二苯基酯、磷酸三甲苯酯、磷酸叔丁苯基二苯基酯。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的低密度聚氨酯凝膠組合物，其特征是，該組合物還可含有下列一種或幾種成份催化劑、穩(wěn)定劑、抗氧化劑、紫外光穩(wěn)定劑、殺菌劑以及顏料、填料。
10.本發(fā)明低密度聚氨酯凝膠的制備方法，其特征是按配方量將X、Y、稀釋劑以及各種添加劑混合均勻，靜置十分鐘待其所含氣泡消除后，進(jìn)行澆注，室溫固化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種果凍狀的低密度聚氨酯凝膠材料，由含羥基的有機(jī)化合物X、含異氰酸酯基團(tuán)的有機(jī)化合物Y，以及稀釋劑構(gòu)成，該材料可用于水下聲學(xué)裝置的減振降噪處理，特別是作拖曳線列陣聲納濕端護(hù)套的填充劑的應(yīng)用，這種新材料保留了輕蠟油原有的透聲性、低比重和低溫不凍性的優(yōu)點，克服了輕蠟油粘彈性低、容易破損流失的缺點，進(jìn)一步滿足了拖曳線列聲納濕端對填充材料的需求。
文檔編號C08G18/00GK1401701SQ0213551
公開日2003年3月12日 申請日期2002年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月31日
發(fā)明者黃微波, 劉東暉, 劉培禮, 王寶柱, 陳酒姜 申請人:海洋化工研究院