一種環(huán)氧樹脂改性聚氨酯粘性發(fā)泡材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種環(huán)氧樹脂改性聚氨酯粘性發(fā)泡材料，屬于高分子合成技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 高分子合成技術(shù)是一門具有很大發(fā)展前途和應(yīng)用前景的材料合成與改性技術(shù)，應(yīng) 用改性后的聚氨酯粘性泡沫材料，可以同時(shí)獲得高膨脹性與高粘接性，并獲得發(fā)泡材料的 快速固化性。
[0003] 基于目前國內(nèi)外恐怖主義事件頻發(fā)，反恐防暴形勢越來越嚴(yán)峻，以削減或者消除 目標(biāo)破壞力為目的的非致命軟殺傷武器的研究和應(yīng)用逐漸被人們熟識。美國人率先提出并 研制的泡沫槍就是一種具有代表性的新概念反恐防暴武器。該武器的顯著特點(diǎn)是便于攜 帶，效能突出，其工作原理主要是通過高壓噴射裝置向目標(biāo)噴射大量膠狀化學(xué)粘稠劑，包覆 在目標(biāo)表面后迅速獲得強(qiáng)粘性，限制其行動能力，凍結(jié)其破壞力。國內(nèi)外對泡沫槍中主要成 分粘稠劑的研究鮮見報(bào)道，對此類新概念武器的探索也不夠深入。因此，研究粘性膨脹材料 的制備方法以及控制工藝很有必要。
[0004] 目前，對聚氨酯材料的研究及應(yīng)用主要集中在涂料、膠黏劑和建筑材料等方面。傳 統(tǒng)的聚氨酯泡沫材料大多利用其熟化成型后的性能，常作為過濾、隔音、防震及隔熱保溫等 功能材料應(yīng)用，此時(shí)的泡沫材料都已完全固化，不具備高粘性、大空間的應(yīng)用潛能。然而，聚 氨酯泡沫材料完全熟化之前處于的粘稠狀態(tài)正適合反恐防暴對粘性的需求，粘稠狀的發(fā)泡 材料具有較高以及持續(xù)的粘性，高的膨脹性能和良好的耐低溫性，使用高分子粘合劑作為 主體所制造的軟殺傷武器恰能彌補(bǔ)殺傷性武器留下的使用缺陷，達(dá)到以最小代價(jià)換取最大 戰(zhàn)略效益的目的。
[0005] 制備一種基于環(huán)氧樹脂改性聚氨酯的發(fā)泡材料，具有高膨脹性、高粘性、耐低溫性 強(qiáng)、可常溫固化且固化周期長的粘性材料，是當(dāng)前國內(nèi)外軟殺傷武器領(lǐng)域的新的重要方向 之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)氧樹脂改性聚氨酯粘性發(fā)泡材料。
[0007] 本粘性發(fā)泡材料的組成及含量（質(zhì)量百分比）如下：
[0008] 預(yù)聚體 79%
[0009] 引發(fā)劑 21%
[0010] 其中預(yù)聚體的組成見表1，通過合成工藝（1)制備；引發(fā)劑的組成見表2。
[0011] 表1聚氨酯預(yù)聚體的組成及含量（質(zhì)量百分比）
[0012]
[0013] 表2本粘性發(fā)泡材料所用引發(fā)劑的組成及含量（質(zhì)量百分比）
[0015] 本粘性發(fā)泡材料的合成工藝過程為：
[0016] (1)預(yù)聚體制備：65°C時(shí)，按一定配比將MDI-50滴入聚醚多元醇3050中，邊滴邊 攪拌，升溫至80°C，保溫2h后，加入一定量的環(huán)氧樹脂E-44進(jìn)行接枝反應(yīng)，80°C保溫2h，得 到環(huán)氧樹脂/聚氨酯預(yù)聚體（以下簡稱EP/PU預(yù)聚體）。
[0017] (2)粘性發(fā)泡材料制備：取一定量EP/PU預(yù)聚體，加入MDI-50和硅油L580,混合攪 拌均勻，室溫（25°C)下按比例加入二月桂酸二丁基錫、H20、2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯 酚（DMP-30)、辛酸亞錫、三乙烯二胺等其他助劑，轉(zhuǎn)速1000r/min下攪拌均勻，10s內(nèi)發(fā)泡膨 脹，即制成粘性發(fā)泡材料。
[0018] 本粘性發(fā)泡材料的主要優(yōu)點(diǎn)是：
[0019] ①本材料在播撒后較短時(shí)間內(nèi)迅速膨脹，大量占用空間，較強(qiáng)得粘接力使其容易 緊密附著在各類表面，阻礙物體的移動。
[0020] ②本材料室溫（25°C左右）下即可固化，1小時(shí)內(nèi)達(dá)到最高粘附性能。
[0021] ③本材料發(fā)泡后完全固化前具有良好的耐低溫性能。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 實(shí)施例1 :
[0023] (1)聚氨酯預(yù)聚體制備：65°C時(shí)，將15克MDI-50滴入85克聚醚多元醇3050中， 升溫至80°C，保溫2h后，加入10克環(huán)氧樹脂E-44進(jìn)行接枝反應(yīng)，80°C保溫2h，得到環(huán)氧樹 脂/聚氨酯預(yù)聚體（以下簡稱EP/PU預(yù)聚體）。
[0024] ⑵粘性發(fā)泡材料制備：在30克EP/PU預(yù)聚體中，加入4. 4克MDI-50和0· 96克 硅油L580,混合攪拌均勻，室溫（25°C )下依次加入0. 16克二月桂酸二丁基錫、1. 2克氏0、 0.96克2,4,6_三（二甲氨基甲基）苯酚（DMP-30)、0.24克辛酸亞錫、0.08克三乙烯二胺 等助劑，轉(zhuǎn)速l〇〇〇r/min下攪拌均勻，10s內(nèi)發(fā)泡膨脹，即制成粘性發(fā)泡材料。
[0025] 實(shí)施例2 :
[0026] (1)聚氨酯預(yù)聚體制備：65°C時(shí)，將10克MDI-50滴入90克聚醚多元醇3050中， 升溫至80°C，保溫2h后，在70克聚氨酯預(yù)聚體中，加入30克環(huán)氧樹脂E-44進(jìn)行接枝反應(yīng)， 80°C保溫2h，得到環(huán)氧樹脂/聚氨酯預(yù)聚體（以下簡稱EP/PU預(yù)聚體）。
[0027] (2)粘性發(fā)泡材料制備：在30克EP/PU預(yù)聚體中，加入4. 4克MDI-50和0· 96克 硅油L580,混合攪拌均勻，室溫（25°C )下依次加入0. 16克二月桂酸二丁基錫、1. 2克氏0、 0.96克2,4,6_三（二甲氨基甲基）苯酚（DMP-30)、0.24克辛酸亞錫、0.08克三乙烯二胺 等助劑，轉(zhuǎn)速l〇〇〇r/min下攪拌均勻，10s內(nèi)發(fā)泡膨脹，即制成粘性發(fā)泡材料。
[0028] 比較例：
[0029] 將10克MDI-50與90克聚醚多元醇3050直接混合，取混合材料30克，加入4. 4克 MDI-50和0· 96克硅油L580,混合攪拌均勻，室溫（25°C )下依次加入0· 16克二月桂酸二 丁基錫、1.2克氏0、0.96克2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚（01^-30)、0.24克辛酸亞錫、 0. 08克三乙烯二胺等助劑，轉(zhuǎn)速1000r/min下攪拌均勻，10s內(nèi)即行發(fā)泡。
[0030] 上述實(shí)施例粘性發(fā)泡材料性能見表3。
[0031 ] 表3改性聚氨酯粘性發(fā)泡材料性能
[0033] 上述實(shí)施例的拉伸強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度通過以下試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。
[0034] 1、粘附性能試驗(yàn)
[0035] 此試驗(yàn)用于驗(yàn)證實(shí)施例的粘附性能，試驗(yàn)方法參照GB/T7124-2008。
[0036] 參考例：
[0037] 將環(huán)氧樹脂E-44為參考例測量其粘附性能。
[0038] 試驗(yàn)一：將參考例環(huán)氧樹脂E-44制成測試試片，膠層厚度為2mm ;
[0039] 試驗(yàn)二：將比較例完全發(fā)泡后的粘性材料制成測試試片，膠層厚度為2mm ;
[0040] 試驗(yàn)三：將實(shí)施例1完全發(fā)泡后的粘性材料制成測試試片，膠層厚度為2mm ;
[0041] 試驗(yàn)四：將實(shí)施例2完全發(fā)泡后的粘性材料制成測試試片，膠層厚度為2mm。
[0042] 試驗(yàn)條件：環(huán)境溫度25°C，相對濕度40%，發(fā)泡完成后1分鐘內(nèi)開始監(jiān)測拉伸剪切 強(qiáng)度變化，間隔1小時(shí)測試一次。試驗(yàn)時(shí)間為20小時(shí)。
[0043] 拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表4。
[0044] 表4拉伸強(qiáng)度測試結(jié)果
[0045]
[0046] 剪切強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表5。
[0047] 表5剪切強(qiáng)度測試結(jié)果
[0049] 由表4和表5中的數(shù)據(jù)可以看出，作為參考例的環(huán)氧樹脂E_44初粘力以及最商粘 附力均比較小。作為比較例的物理混合粘性發(fā)泡材料初粘力略大于參考例，特別是剪切強(qiáng) 度，物理混合粘性發(fā)泡材料約為參考例的5倍，但隨著固化時(shí)間增加粘性不斷下降在發(fā)泡 后3小時(shí)左右即完全固化。實(shí)施例1和實(shí)施例2的初粘力以及最高粘附力較比較例均有很 大提高，且在達(dá)到粘附力峰值之后能保持較長時(shí)間的高粘性。通過實(shí)施例的對比發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧 含量更多的實(shí)施例2在其他條件相同的情況下能獲得更高的粘附力。
[0050] 2、膨脹倍率試驗(yàn)
[0051] 在自制的發(fā)泡模具（底面直徑為60mm的圓柱體容器）中標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)高度，記錄發(fā)泡 完全后泡體頂部高度值，取其平均值計(jì)算泡體體積，泡體體積與發(fā)泡前體積之比即為膨脹 倍率，結(jié)果見表6。
[0052] 表6膨脹倍率測試結(jié)果
[0054] 由表6的數(shù)據(jù)可以看出，物理混合的比較例粘性發(fā)泡材料膨脹倍率相對較小，且 發(fā)泡時(shí)間較長。作為實(shí)施例的改性聚氨酯粘性發(fā)泡材料膨脹倍率高于比較例，且發(fā)泡時(shí)間 有所縮短，且環(huán)氧樹脂含量相對較少的實(shí)施例1在其他條件相同的情況下要獲得更大的膨 脹倍率。
[0055] 3、低溫試驗(yàn)
[0056] 以實(shí)施例2為試驗(yàn)對象，將實(shí)施例2得到的粘性發(fā)泡材料制成試片分別放入 0°C、-10°C、-20°C的環(huán)境溫度中進(jìn)行低溫試驗(yàn)，每5小時(shí)取出測試其拉伸剪切強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié) 果見表7、表8 :
[0057] 表7低溫下拉伸強(qiáng)度測試結(jié)果
[0059] 表8低溫下剪切強(qiáng)度測試結(jié)果
[0061] 將表7、8中的測試結(jié)果分別與表4、5中結(jié)果對比可以發(fā)現(xiàn)，本材料在-20°c至0°C 的較低環(huán)境溫度下的拉伸剪切強(qiáng)度略低于室溫下的測試結(jié)果，且其粘附性能保持時(shí)間更 長，故本粘性發(fā)泡材料在上述溫度范圍內(nèi)的耐低溫能力良好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種環(huán)氧樹脂改性聚氨酯粘性發(fā)泡材料，其特征在于其配方及質(zhì)量百分比含量為： 預(yù)聚體79%、引發(fā)劑21%，其中預(yù)聚體的組成及質(zhì)量百分比含量為：聚醚多元醇3050 60~ 80%、4,4' -二苯基甲烷二異氰酸酯5~10%、環(huán)氧樹脂E-44 10~30%，引發(fā)劑的組成 及質(zhì)量百分比含量為：4,4' -二苯基甲烷二異氰酸酯50~60%、硅油L580 10~15%、二 月桂酸二丁基錫1~3%、2,4,6_三（二甲氨基甲基）苯酚（DMP-30)10~15%、辛酸亞錫 1~3%、三乙烯二胺1~3%、H2010~15%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂改性聚氨酯粘性發(fā)泡材料的合成工藝過程，其特征 在于： (1)預(yù)聚體制備：65°C時(shí)，在攪拌狀態(tài)下按配比將4,4'_二苯基甲烷二異氰酸酯滴入聚 醚多元醇3050中，升溫至80°C，2h后加入環(huán)氧樹脂E-44,反應(yīng)2h后得到預(yù)聚體； ⑵粘性發(fā)泡材料制備：在制備得到的預(yù)聚體中加入2,4,6_三（二甲氨基甲基）苯酚、 硅油L580、二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、三乙烯二胺，攪拌均勻后再加入4,4' -二苯基甲 烷二異氰酸酯、H20,快速攪拌，10s內(nèi)發(fā)泡膨脹，即制成粘性發(fā)泡材料。
【專利摘要】一種環(huán)氧樹脂改性聚氨酯粘性發(fā)泡材料，屬于高分子合成技術(shù)領(lǐng)域，具有高膨脹性、高粘性、耐低溫性強(qiáng)、可常溫固化的特點(diǎn)，施放后，可制造一種“粘”和“陷”的效果，用于阻滯恐怖分子的車輛和人員的機(jī)動。本發(fā)明的主要組成為：聚醚多元醇3050、4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、環(huán)氧樹脂E-44、4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、硅油L580、二月桂酸二丁基錫、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)、辛酸亞錫、三乙烯二胺和H2O等。其合成工藝過程包括：預(yù)聚體制備和粘性發(fā)泡材料制備。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是：①在播撒后較短時(shí)間內(nèi)迅速膨脹，大量占用空間，較強(qiáng)的粘接力使其容易緊密附著在各類表面，阻礙物體的移動。②室溫(25℃左右)即可固化，1小時(shí)內(nèi)達(dá)到最高粘附性能。③本材料發(fā)泡后完全固化前具有良好的耐低溫性能。
【IPC分類】C08G101/00, C08G18/12, C08G18/58, C08G18/66, C08G18/76, C08G18/48
【公開號】CN105315428
【申請?zhí)枴緾N201410344890
【發(fā)明人】黃紅軍, 杜志鴻, 萬紅敬, 王曉梅, 胡建偉, 李志廣
【申請人】中國人民解放軍軍械工程學(xué)院
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2014年7月18日