[发明专利]一种氟硅烷改性聚醚型聚氨酯水声透声材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氟硅烷改性聚醚型聚氨酯水声透声材料及其制备方法；该氟硅烷改性聚醚型聚氨酯水声透声材料以全氟癸基三甲氧基硅烷、聚三氟丙基甲基硅氧烷、聚四氢呋喃二醇、异氰酸酯、扩链剂和活性稀释剂为原料通过预聚体法制得；该氟硅烷改性聚醚型聚氨酯水声透声材料具有优异的耐水性、耐寒性和透声性能，可以广泛用于海底石油勘探、海洋捕捞、船舶水下声呐等探测装置。

技术领域

本发明涉及一种水声材料，特别涉及一种利用全氟癸基三甲氧基硅烷及聚三氟丙基甲基硅氧烷作为改性材料同时以聚四氢呋喃作为软段获得的疏水性强、耐水性高、耐寒性和透声性能较好的氟硅烷改性聚醚型聚氨酯水声透声材料，该材料可用于水声换能器、海底石油勘探、海洋捕捞、声呐装置等水下探测装置的灌封材料，属于水声材料领域技术。

背景技术

理想的水声透声材料能使声波入射到透声层上时无反射、无损耗地通过。水声透声材料在声学设计上主要有两点基本要求：第一是材料的特性声阻抗与海水相匹配；第二是声波通过材料时，材料对声能的损耗要小。目前在声呐换能器等水声设备中常使用的包覆材料是氯丁橡胶，在多年的应用试验中发现存在着一些问题。由于氯丁橡胶在温度较低时(5-10℃)容易发生结晶，从而导致透声性能温度敏感问题。如公开号为CN102504376的中国专利(亚高温硫化固体透声橡胶及制备方法)公开了一种透声橡胶及制备方法，透声橡胶为氯丁橡胶。该透声材料低温区域透声性能不稳定，模量改变，导致透声性能大幅下降。此外氯丁橡胶成型工艺复杂，成品形状单一。

浇注型聚氨酯在满足水声透声材料基本条件的同时，还具有粘结性好、通过配方调节可实现低温低压硫化等特点，在水声换能器、透声窗、潜艇声呐、导流罩以及各种水听器的包覆层等表现出巨大的应用潜力。但单纯的聚氨酯耐水性和水密性欠佳，难以保证换能器等器件的电绝缘性。因此，开发出耐水性能更好、疏水性能更强的聚氨酯透声材料成为水声透声材料研究中的一个重要方向。

发明内容

针对现有的聚氨酯水声材料存在综合力学性能不高、耐水性和水密性不佳等缺陷，本发明的目的在于提供一种利用耐水解性能好的聚四氢呋喃作为聚氨酯的软段，同时引入具有较强耐油性、耐水性及表面张力低的聚三氟丙基甲基硅氧烷及全氟癸基三甲氧基硅烷作为改性材料获得的复合改性聚醚型聚氨酯水声透声材料，该复合氟硅烷改性聚醚型聚氨酯水声透声材料疏水性强、耐水性高、耐寒性和透声性能较好，可以广泛应用于水声换能器、海底石油勘探、海洋捕捞、声呐装置等水下探测装置的灌封材料。

本发明的第二个目的是在于提供一种操作简单、低成本制备所述氟硅烷改性聚醚型聚氨酯水声透声材料的方法。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种氟硅烷改性聚醚型聚氨酯水声透声材料，其由以下质量份组分固化得到：聚四氢呋喃二醇100份；异氰酸酯15～30份；聚三氟丙基甲基硅氧烷1～20份；全氟癸基三甲氧基硅烷0.01～1份；扩链剂8～25份；活性稀释剂10～35份。

优选的氟硅烷改性聚醚型聚氨酯水声透声材料，其由以下质量份组分固化得到：聚四氢呋喃二醇100份；甲苯二异氰酸酯20～25份；聚三氟丙基甲基硅氧烷1～15份；全氟癸基三甲氧基硅烷0.05～0.5份；2,4-二氨基-3,5-二甲硫基甲苯10～15份；活性稀释剂15～35份。

优选的方案，所述聚四氢呋喃二醇数均分子量为500～3000。分子量过高，材料的粘度大，不易于加工操作；分子量过低，制备的材料力学性能差。

优选的方案，所述聚三氟丙基甲基硅氧烷数均分子量为1000～1500。分子量过高，粘度大，价格贵且分散不均匀；分子量过低，反应活性大，难于控制反应速度。

优选的方案，所述活性稀释剂为苄基缩水甘油醚和/或1,4-丁二醇二缩水甘油醚。