專利名稱：一種用于衰減強沖擊的復合聚氨酯材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種爆炸及沖擊相關(guān)的緩沖材料領(lǐng)域，特別是涉及一種用于衰減強沖擊的復合聚氨酯材料及制備方法。
背景技術(shù)：
在抗沖擊措施中，通常是采用軟的緩沖材料，如聚氨酯材料等。中國專利申請?zhí)?422845.3的權(quán)利要求書中就公開了一種用聚氨酯材料制作的緩沖體，并在緩沖體的碰撞端設(shè)有彈性防撞板，而制成的多功能緩沖器。
聚氨酯是由異氰酸酯(俗稱黑料)和組合聚醚(俗稱白料)聚合反應制得的多孔材料，其中異氰酸酯(俗稱黑料)是一種不含溶劑的產(chǎn)品，其主要成份為二甲基甲烷二異氰酸酯及其異構(gòu)體及低聚物，簡稱MDI或PAPI；組合聚醚(俗稱白料)是由聚醚多元醇、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑及其他添加劑等組成的可穩(wěn)定存放一定時間的化學混合物。催化劑一般是三甲基環(huán)乙胺，三乙稀二胺，三乙醇胺，實際運用中往往需要2～3種催化劑以上混合使用，為增加其“協(xié)同效應”；一般是用硅油用泡沫穩(wěn)定劑；目前使用的發(fā)泡劑是一氟三氯甲烷；根據(jù)對制品材料的不同要求，可加也可不加添加劑。將黑料和白料混合均勻后，在室溫下放入模具中澆注發(fā)泡成型，即得聚氨酯。一般說來，聚氨酯材料具有比強度高、絕熱保溫性能好、耐酸堿、耐老化、耐磨、硬度范圍廣、抗沖擊性高、生產(chǎn)加工性能優(yōu)良等優(yōu)點，因而廣泛應用于家電、建筑、冷藏、絕熱、運輸、包裝、家具及用品領(lǐng)域。
選用組合聚醚時，首先根據(jù)用戶提出的聚氨酯材料所要達到的性能參數(shù)，如聚氨酯材料制品的密度，閉孔率，導熱系數(shù)，壓縮強度，彎曲強度，生產(chǎn)的環(huán)境溫度，發(fā)泡的快慢及工藝條件等，由生產(chǎn)材料廠家調(diào)劑配方，提供相應的組合聚醚。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對普通的抗沖擊性材料和用普通聚氨酯材料與彈性防撞板組合制成的多功能緩沖器在爆炸及強沖擊下，衰減強沖擊效果不理想的缺點，從而提供一種能單獨使用的更加有效地衰減強沖擊的復合聚氨酯材料及制備方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明提供的一種用于衰減強沖擊的復合聚氨酯材料，包括異氰酸酯、組合聚醚和金屬粉，其配比按異氰酸酯與組合聚醚的重量比為1-1.5∶1配料，再添加異氰酸酯與組合聚醚混合料總重量的5-40％的金屬粉。
所述的異氰酸酯包括二甲基甲烷二異氰酸酯、二甲基甲烷二異氰酸酯異構(gòu)體或低聚物。
所述的組合聚醚是按聚氨酯材料的性能參數(shù)符合密度為50-350kg/m3，閉孔率為85％-99％，孔徑為0.1-1mm，壓縮強度＞200kPa進行配方得到的組合聚醚。
所述的金屬粉包括具有導熱性能的銅、鋁、鐵等金屬；其金屬顆粒尺寸為0.1-100微米。
本發(fā)明的用于衰減強沖擊的復合聚氨酯材料制備方法，包括以下步驟1.按異氰酸酯與組合聚醚的重量比為1-1.5∶1配料，再添加異氰酸酯與組合聚醚混合料總重量的5-40％的金屬粉；2.將步驟(1)稱好的原料放入容器中，并保持容器原料溫度在15-30℃范圍內(nèi)，進行充分攪拌；3.經(jīng)攪拌的混合物開始變成乳白色時，把所得的混合物倒入模具中，關(guān)閉模具，發(fā)泡固化成型0.1-5小時，即得到密度為50-350Kg/m3，孔徑為0.1-1mm，閉孔率為85％-99％，壓縮強度在200kPa以上的復合聚氨酯。
或包括，將步驟(3)的乳白色混合物倒入模具中，關(guān)閉模具，加熱并保持模具溫度在20-60℃下，發(fā)泡成型0.1-5小時后，打開模具，脫出發(fā)泡固化成型的制品，再放置24小時以上，得到密度為50-350Kg/m3，孔徑為0.1-1mm，閉孔率為85％-99％，壓縮強度在200kPa以上的復合聚氨酯。
本發(fā)明的優(yōu)點，由于在異氰酸酯與組合聚醚組成的聚氨酯材料中再加入導熱性好的金屬粉，當該材料受到爆炸及強沖擊力時，可以使聚氨酯材料中壓縮了的熱氣體將大部分能量以熱的形式傳給改進了的聚氨酯材料，減少其回放出來的能量，從而提高聚氨酯材料對爆炸及強沖擊的衰減效果。經(jīng)抗沖擊測定，本發(fā)明的復合聚氨酯可以有效衰減爆炸近區(qū)1-30MPa的強沖擊。
具體的實施方式實施例1下面結(jié)合實施例和制備方法對本發(fā)明進行詳細說明首先按異氰酸酯和組合聚醚的重量配比為1.05∶1進行稱料，在異氰酸酯和組合聚醚的混合物中加入混合物總重量10％的銅粉。
本實施例的具體制備方法如下稱取市售的異氰酸酯105.7克；稱取由以下GR835聚醚80克，L580硅油2克，一氟三氯甲烷(F11)22克，催化劑1.7克(其中催化劑包括三甲基環(huán)乙胺0.6克、三乙稀二胺0.6克和三乙醇胺0.5克)配比，按常規(guī)的制備方法制備出105.7克組合聚醚；稱取直徑約為0.1微米的銅粉84.6克。
將上述稱取好的105.7克異氰酸酯、105.7克組合聚醚和84.6克銅粉放入盛料桶中，保持原料溫度在15℃左右，以3000轉(zhuǎn)/分的攪拌速度攪拌至混合物開始變?yōu)槿榘咨?，然后將混合物倒入模具中，關(guān)閉模具發(fā)泡成型0.5個小時。最后得到密度為80kg/m3，閉孔率為85％，孔徑為約為0.9mm，壓縮強度為200kPa的含銅粉的復合聚氨酯材料。經(jīng)抗沖擊測定，該聚氨酯材料可以有效衰減爆炸近區(qū)2MPa的強沖擊。
實施例2首先按異氰酸酯和組合聚醚的重量配比為1.5∶1進行稱料，在異氰酸酯和組合聚醚的混合物中加入混合物總重量5.4％的銅粉。
本實施例的具體制備方法如下
稱取市售的異氰酸酯145.9克稱取以下由GR835聚醚82克，L580硅油2克，一氟三氯甲烷(F11)11克，催化劑2.3克(其中催化劑包括三甲基環(huán)乙胺0.8克、三乙稀二胺0.7克和三乙醇胺0.8克)配比，按常規(guī)的制備方法制備組合聚醚97.3克。
稱取直徑為100微米的鋁粉13克。
將上述稱好的145.9克異氰酸酯、97.3克組合聚醚和13克鋁粉放入盛料桶中，保持原料溫度在30℃左右以5000轉(zhuǎn)/分的攪拌速度攪拌至混合物開始變?yōu)槿榘咨缓髮⒒旌衔锏谷肽＞咧?，關(guān)閉模具發(fā)泡成型5個小時，最后得到密度為190kg/m3，閉孔率為97％，孔徑為0.2mm壓縮強度為500kPa的聚氨酯材料。經(jīng)抗沖擊測定，該聚氨酯材料可以有效衰減爆炸近區(qū)25MPa的強沖擊。
實施例3首先按異氰酸酯和組合聚醚的重量配比為1.06∶1進行稱料，在異氰酸酯和組合聚醚的混合物中加入混合物總重量20％的銅粉。
本實施例的具體制備方法如下稱取市售的異氰酸酯116.8克；稱取以下由GR835聚醚90克，L580硅油3克，一氟三氯甲烷(F11)15克，催化劑2.5克(其中催化劑包括三甲基環(huán)乙胺0.9克，三乙稀二胺0.8克和三乙醇胺0.8克)配比，按常規(guī)的制備方法制備的組合聚醚110.5克；稱取直徑為20微米的鐵粉45克。
將上述稱好市售的116.8克異氰酸酯、110.5克組合聚醚和45克鐵粉放入盛料桶中，以3500轉(zhuǎn)/分的攪拌速度攪拌混合物開始變?yōu)槿榘咨?，然后將混合物倒入模具中，關(guān)閉模具，保持模具溫度20℃左右發(fā)泡成型2.5個小時，打開模具，脫出制品，再放置29小時。最后得到密度為200kg/m3，閉孔率為95％，孔徑為0.3mm，壓縮強度為600kPa的聚氨酯材料。經(jīng)抗沖擊測定，該聚氨酯材料可以有效衰減爆炸近區(qū)30MPa的強沖擊。
實施例4首先按異氰酸酯和組合聚醚的重量配比為1.10∶1進行稱料，在異氰酸酯和組合聚醚的混合物中加入混合物總重量15％的銅粉。
本實施例的具體制備方法如下稱取市售的異氰酸酯109克；稱取以下由GR835聚醚81克，L530硅油2.7克，一氟三氯甲烷(F11)13.5克，催化劑2.2克(其中催化劑包括三甲基環(huán)乙胺0.8克，三乙稀二胺0.7克和三乙醇胺0.7克)配比，按常規(guī)的制備方法制備的組合聚醚99.4克；稱取直徑為20微米的鐵粉31克。
將上述稱好市售的109克異氰酸酯、99.4克組合聚醚和31克鐵粉放入盛料桶中，以3500轉(zhuǎn)/分的攪拌速度攪拌至混合物開始變?yōu)槿榘咨?，然后將混合物倒入模具中，關(guān)閉模具，保持模具溫度在60℃條件下發(fā)泡成型4個小時，打開模具，脫出制品，再放置35小時。最后得到密度為190kg/m3，閉孔率為96％，孔徑為0.2mm，壓縮強度為300kPa的聚氨酯材料。經(jīng)抗沖擊測定，該聚氨酯材料可以有效衰減爆炸近區(qū)25MPa的強沖擊。
權(quán)利要求
1.一種用于衰減強沖擊的復合聚氨酯材料，其特征在于，該包括異氰酸酯、組合聚醚和金屬粉；其中，異氰酸酯與組合聚醚的重量比為1-1.5∶1，金屬粉的添加量為異氰酸酯與組合聚醚混合料總重量的5-40％。
2.按權(quán)利要求1所述的一種用于衰減強沖擊的復合聚氨酯材料，其特征在于，所述的異氰酸酯包括二甲基甲烷二異氰酸酯、二甲基甲烷二異氰酸酯異構(gòu)體或低聚物。
3.按權(quán)利要求1所述的一種用于衰減強沖擊的復合聚氨酯材料，其特征在于，所述的組合聚醚是按聚氨酯材料的性能參數(shù)符合密度為50-350kg/m3，閉孔率為85％-99％，孔徑為0.1-1mm，壓縮強度＞200kpa進行配料得到的組合聚醚。
4.按權(quán)利要求1所述的一種用于衰減強沖擊的復合聚氨酯材料，其特征在于，所述的金屬粉是顆粒尺寸為0.1-100微米、具有導熱性能的銅、鋁、鐵等微粉。
5.一種制備權(quán)利要求1所述的用于衰減強沖擊的復合聚氨酯材料的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)按權(quán)利要求1的配比稱得異氰酸酯、組合聚醚和金屬粉；(2)將步驟(1)稱好的原料放入容器中，并保持容器中原料溫度在15-30℃范圍內(nèi)；進行充分攪拌；(3)經(jīng)攪拌的混合物變?yōu)槿榘咨珪r，將所得的混合物倒入模具中，關(guān)閉模具，發(fā)泡成型0.1-5小時，即得到密度為50-350Kg/m3，孔徑為0.1-1mm，閉孔率力85％-99％，壓縮強度在200kPa以上的復合聚氨酷。
6.按權(quán)利要求5所述的一種制備權(quán)利要求1所述的用于衰減強沖擊的復合聚氨酯材料的方法，其特征在于，或包括，將步驟(3)的乳白色混合物倒入模具中，關(guān)閉模具，加熱并保持模具溫度在20-60℃下，發(fā)泡成型0.1-5小時后，打開模具，脫出發(fā)泡固化成型的制品，再放置24小時以上，得到密度為50-350Kg/m3，孔徑為0.1-1mm，閉孔率為85％-99％，壓縮強度在200kPa以上的復合聚氨酯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于衰減強沖擊復合聚氨酯材料及制備方法，該復合聚氨酯材料包括異氰酸酯、組合聚醚和金屬粉；其中異氰酸酯和組合聚醚按重量百分比為1－1.5∶1配料，再添加異氰酸酯和組合聚醚總重量5－40％的金屬粉；該復合聚氨酯材料的制備方法包括(1)按上述配比稱料，(2)保持原料溫度在15－30℃范圍內(nèi)，并充分攪拌；(3)經(jīng)攪拌的混合物變?yōu)槿榘咨珪r，將混合物倒入模具中，發(fā)泡固化成型0.1－5小時，即得所述的復合聚氨酯材料。本發(fā)明的優(yōu)點是所述的復合聚氨酯材料能夠有效衰減爆炸區(qū)附近1－30MPa的強沖擊。
文檔編號C08L75/00GK1510082SQ0215797
公開日2004年7月7日 申請日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月20日
發(fā)明者陳力, 丁雁生, 馬秀忠, 王彥軍, 陳 力 申請人:中國科學院力學研究所