[发明专利]一种各向异性模量可变型聚氨酯基复合阻尼材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种阻尼材料，本发明也涉及一种阻尼材料的制备方法。具体地说涉及一种各向异性模量可变型聚氨酯基复合阻尼材料及其制备方法。

背景技术

机械振动广泛存在于动力系统。在生产生活中，振动和噪声是不可避免出现的现象。例如船在航行时船体振动过大可导致船体结构产生疲劳破坏，将影响船上的仪器和设备的正常工作，降低使用精度，缩短使用寿命。目前常用的减振设备主要为弹性减振元件，如弹簧、橡胶垫等，这些减振元件通过弹簧或橡胶在运动过程中的能量耗散来抑制结构振动。此类减振设备具有结构简单、易于实现、经济、可靠等优点，但由于其结构参数是在某一特定环境最优化设定的，而该参数一经设定就无法改变，缺乏控制上的灵活性。因此刚度，模量可调的阻尼材料，可以有效的解决这一问题。

磁流变液具有较高的磁流变效应，但磁流变液存在易沉降问题，且长时间使用会产生磁性粒子磨损。目前关于磁流变弹性体的报道中还没有能够很好的调节模量的阻尼材料，公开号为CN101740192A的专利文献中公开了一种热塑性磁流变弹性体的制备方法，其制备的弹性体的模量增加到80～250％，但其选用热塑性基体苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物为基体，其材料的的各向异性模量不可变，缺乏实际应用的灵活性。

发明内容

本发明的主要目的之一是提供一种具有取向性的、高阻尼性能的各向异性模量可变型聚氨酯基复合阻尼材料；本发明的主要目的之二是提供一种工艺方法简单的各向异性模量可变型聚氨酯基复合阻尼材料的制备方法。

本发明的各向异性模量可变型聚氨酯基复合阻尼材料所采取的技术方案：由聚氨酯基体、磁性粒子和交联剂在磁场下固化而成。

本发明的各向异性模量可变型聚氨酯基复合阻尼材料还可以包括：

1、磁性粒子的含量为聚氨酯基体质量的20～100％。

2、聚氨酯预聚体中的-NCO与交联剂中的-OH的摩尔比为1:0.95-1.2。

3、所述的磁性粒子为羰基铁粉或羰基镍粉，或者为羰基铁粉与羰基镍粉的混合物。

本发明的各向异性模量可变型聚氨酯基复合阻尼材料的制备方法所采取的技术方案：

1)将二元醇真空加热，然后加入甲苯二异氰酸酯(TDI)，搅拌均匀，缓慢升温到反应 温度75～85℃，反应2.5～3h，冷却至室温，得到主链聚氨酯预聚体；

2)将聚氨酯预聚体、磁性粒子和交联剂混合均匀，于85℃-90℃、使用模具在磁场中固化得到向异性模量可变型聚氨酯基复合阻尼材料。

本发明的各向异性模量可变型聚氨酯基复合阻尼材料的制备方法还可以包括：

1、所述的磁性粒子为用硅烷偶联剂修饰过的羰基铁粉或羰基镍粉，或者为羰基铁粉与羰基镍粉的混合物，磁性粒子的含量为聚氨酯预聚体质量的20～100％。

2、聚氨酯预聚体中的-NCO与交联剂中的-OH的摩尔比为1:0.95-1.2，优选为1:1.2。

3、所述二元醇是聚氧化丙烯二醇(PPG)或聚四亚甲基醚二醇(PTMG)。

4、磁场的磁场强度为40-60mT。

5、交联剂为三羟甲基丙烷(TMP)、1,4-丁二醇、丙三醇或蓖麻油中的一种或几种。

本发明先用二元醇真空加热除去水分和气泡，后与二异氰酸酯在75～85℃充分反应制得接枝型聚氨酯预聚体，所制的预聚体-NCO％含量2％-7％。然后用聚氨酯基体、磁性粒子和交联剂在磁场下固化制成各向异性模量可变型聚氨酯基复合阻尼材料。

本发明的优益之处在于：本发明提供一种磁性粒子在材料中具有取向性的、高阻尼性能的，模量可调节的，以聚氨酯为基体的复合阻尼材料。通过模具，在40-60mT的磁场下，使得材料中的磁性粒子在固化过程中成链状排列，这种链状排列可使材料在压缩模式下具有较高的储能模量且模量的变化可达150％。该阻尼材料的损耗因子(tanδ)高，在室温下较宽频率范围内达到0.3以上，且在压缩时，具有较高的储能模量，磁流变效应大。制备工艺简单，价格低廉，阻尼性能较好。在0-400mT的影响下，1Hz时材料储能模量由2.2×106Pa增加至3.26×106Pa。在磁场作用下的粘弹特性能够产生很大的变化，可用于各种可控刚度或阻尼器件的设计，如悬挂系统、轴衬、吸振器等。

附图说明

图1为所制得的阻尼材料在室温下的储能模量在不同场强中对频率的曲线；

图2为所制得的阻尼材料在室温下损耗对频率的曲线。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面通过实施例进行说明。