[發明專利]三維網狀骨架復合聚氨酯吸能緩沖材料及制備方法

有效

• 申請號: 202110011557.5
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112831176B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 蔣金洋;王蘭心;鄭超浪;王立國;王鳳娟;馮滔滔
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C08L75/08
• 分類號: C08L75/08;C08L63/10;C08L75/06;C08L75/04;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/42;C08G18/44;C08G18/32;C08G18/38
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 趙淑芳

本發明公開了一種三維網狀骨架復合聚氨酯吸能緩沖材料及制備方法，材料其包括三維骨架和填充在三維骨架內的聚氨酯，所述聚氨酯原料包括：至少一種多元醇、異氰酸酯和增鏈劑，其中，異氰酸指數為0.9?2，擴鏈系數為1，通過在3D打印智能設計三維網狀骨架，然后在三維網狀骨架內填充聚氨酯制備得到。本發明將聚氨酯與3D打印的三維網狀骨架復合制備成功能材料可以抵抗外界沖擊力，聚氨酯提高材料的阻尼性能，3D打印的三維網狀骨架可以保持材料的結構抵抗剛性形變，從而達到緩沖吸能、抵抗形變。

技術領域

本發明涉及聚氨酯吸能緩沖材料及制備，具體涉及一種三維網狀骨架復合聚氨酯吸能緩沖材料及制備方法。

背景技術

聚氨酯彈性體最重要的特征是具有帶氨基甲酸酯基團(-NHCOO-)的主鏈，其可形成內部氫鍵和外部氫鍵。由于合成聚氨酯的原料和配方種類繁多，彈性體的性能可以調整到很寬的范圍。加工方法也各不相同。聚氨酯橡膠具有密封、耐水、耐酸堿、耐腐蝕、耐老化等優異性能，在航空航天、船舶制造、汽車工業、石油化工、高層建筑和環境工程等國民經濟領域都得到廣泛應用。高分子聚合材料耗損能量的能力強，損耗因子大，阻尼性能好，這是因為高分子材料獨特的黏彈性。但聚氨酯材料內生熱大，若需在高頻振蕩條件或高溫條件下長期作用容易形變。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種三維網狀骨架復合聚氨酯吸能緩沖材料及制備方法，解決現有聚氨酯材料內生熱大，吸能效果差、長期使用容易形變的問題。

技術方案：本發明所述的三維網狀骨架復合聚氨酯吸能緩沖材料，其包括三維骨架和填充在三維骨架內的聚氨酯，所述聚氨酯原料包括：至少一種多元醇、異氰酸酯和增鏈劑，其中，異氰酸指數為0.9-2，擴鏈系數為1。

其中，，所述的多元醇為聚己內酯多元醇、聚碳酸酯二元醇、聚氧化丙烯多元醇、聚四氫呋喃多元醇或聚己二酸丁二醇酯二醇等分子量為1000-3000的多元醇。

所述異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、1,5-萘-二異氰酸酯NDI和二甲基聯苯二異氰酸酯中的至少一種。

所述擴鏈劑為乙二醇、1,4-丁二醇、三羥甲基丙烷、二乙基甲苯二胺、二甲基硫代甲苯二胺、4,4'-亞甲基雙(3-氯-2,6-二乙基苯胺)和3,3'-二氯-4,4'-二苯基甲烷二胺中的至少一種。

其三維骨架采用3D打印而成，三維骨架的基本結構單元為采用不三角形或菱形作為基本元素構建的正八面體或平行十二面體。

所述三維骨架是以雙酚F環氧丙烯酸酯樹脂作為原料，TPGDA作為稀釋劑，TPO作為光引發劑合成光敏樹脂，以DLP光固化3D打印成型。

本發明所述的三維網狀骨架復合聚氨酯吸能緩沖材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)構建三維實體模型，再用DLP光固化的成型方式逐層打印，得到3D打印的三維網狀骨架；

(2)將計量好的多元醇，加熱升溫后真空脫水至無氣泡產生，隨后加入計量好的異氰酸酯恒溫反應得到預聚體組分待用；

(3)將計量好的擴鏈劑，真空脫水至無氣泡產生，制得擴鏈劑組分待用；

(4)將步驟(3)的擴鏈劑組分和步驟(2)的預聚體組分按計量混合后反應得到均勻液體；

(5)向聚四氟乙烯模具中放入步驟(1)的三維網狀骨架，保持骨架在中間部位，將步驟(3)中的均勻混合液體分兩次倒入模具，第一次達到一半深度，在振動臺上振至漿體填滿骨架，第二次加滿繼續振動使之密實，固化后即可得到三維網狀骨架復合聚氨酯吸能緩沖材料。