[发明专利]一种聚硅氧烷-聚氨基甲酸酯凝胶体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机高分子材料制备领域，具体地说是一种聚硅氧烷-聚氨基甲酸酯凝胶体材料及其制备方法。

背景技术

聚硅氧烷-聚氨基甲酸酯凝胶体材料可用作水下声学装置的减振降噪缓冲剂，目前缓冲剂主要使用轻蜡油和含增塑剂聚氨酯凝胶。聚硅氧烷-聚氨基甲酸酯凝胶体材料即克服了轻蜡油粘弹性低，容易破损流失的缺点，又克服了含增塑剂聚氨酯凝胶大量加入增塑剂，在一段时间使用后，增塑剂迁移渗出、失去凝胶特性、压缩形变大、缓冲回弹能力降低、增塑剂迁移渗出同样容易破损流失的缺点。无论是轻蜡油还是含增塑剂聚氨酯凝胶在破损流失后均会造成不同程度的水下环境污染。

聚硅氧烷分子是由Si-O键单元重复构成的链状结构，其键能为443.5kJ/mol，比C-C键能355kJ/mol高很多。聚硅氧烷具有螺旋形分子构型，其分子间力较小，因而具有良好的缓冲性及形状恢复性能，聚硅氧烷分子链段的引入可提高材料的缓冲性能并减小压缩形变。

由于聚硅氧烷分子链段与聚氨基甲酸酯链段溶度参数相差很大，相容性差，直接采用物理共混方式则存在严重的相分离。为了提高两者相容性，可使聚硅氧烷通过化学键结合到聚氨基甲酸酯大分子中。可将聚硅氧烷和聚酯或聚醚多元醇共同来作为软段参与到聚氨基甲酸酯化学反应中。但聚硅氧烷的低表面能使其链段易迁移至空气-聚合物的界面，导致相分离程度严重，使得表面的有机硅链段数目增加，表面自由能减低。聚硅氧烷分子链越长，聚硅氧烷硅链段越易向表面迁移，相分离程度越大，使得表面的硅链段数目增加。反之，聚硅氧烷分子链越短，相分离程度越小，聚硅氧烷硅链段不易向表面迁移。

发明内容

为了克服现有技术的不足，提出一种聚硅氧烷-聚氨基甲酸酯凝胶体材料及其制备方法，所述材料为可用于水下声学装置的减振降噪缓冲剂的聚硅氧烷-聚氨基甲酸酯凝胶体材料，此材料具有良好的环境友好性，具有良好的缓冲性，长期使用无增塑剂迁移和渗出，压缩形变小。

本发明的技术方案为：一种聚硅氧烷-聚氨基甲酸酯凝胶体材料及其制备方法，聚硅氧烷-聚氨基甲酸酯凝胶体材料是由含短链聚硅氧烷的半预聚物A、含羟基聚合物、催化剂和助剂组成，聚硅氧烷-聚氨基甲酸酯凝胶体材料的制备方法包括两个步骤，第一步骤为半预聚物A合成，第二步骤为材料制备；在制得的聚硅氧烷-聚氨基甲酸酯凝胶体材料中，各组分按质量份数为；半预聚物A 30-60份、含羟基聚合物200-600份，半预聚物A与含羟基聚合物的官能度之比为1.08-1.3，较佳的为1.1-1.2；所述的催化剂和助剂的用量分别为含羟基聚合物质量的0.01-1％和0.5-2％；

所述的第一步骤半预聚物A合成是将含以下通式(1)的聚硅氧烷

与以下通式(2)的二异氰酸酯反应，

OCN-X-NCO    (2)

制得含以下通式(3)的含异氰酸酯基团的半预聚物A。

具体制备方法为，在可加热和搅拌的反应容器内，如通式(1)聚硅氧烷30-60份，在60℃-90℃条件下与如通式(2)的二异氰酸酯70-160份，搅拌反应1-3h，制备出异氰酸酯基相对质量百分含量为15％-25％的端异氰酸酯基半预聚物A。

其中，R₁为CH₃、CH₂CH₃、CH₂CH₂CH₃、CH(CH₃)₂中的一种；

R₂为CH₃、CH₂CH₃、CH₂CH₂CH₃、CH(CH₃)₂中的一种；

R₁和R₂可以相同也可以不同；

R₃为CH₂CH₂、CH₂CH₂CH₂、CH₂CH(CH₃)、CH₂CH₂CH₂CH₂、CH₂CH(CH₃)CH₂中的一种；