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峻，以削減或者消除 目標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噴射大量膠狀化學粘稠劑，包覆 在目標表面后迅速獲得強粘性，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殺傷性武器留下的使用缺陷，達到以最小代價換取最大 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、可常溫固化且固化周期長的粘性材料，是當前國內(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] 預聚體 79%
[0009] 引發(fā)劑 21%
[0010] 其中預聚體的組成見表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)預聚體制備：65°C時，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進行接枝反應(yīng)，80°C保溫2h，得 到環(huán)氧樹脂/聚氨酯預聚體（以下簡稱EP/PU預聚體）。
[0017] (2)粘性發(fā)泡材料制備：取一定量EP/PU預聚體，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)點是：
[0019] ①本材料在播撒后較短時間內(nèi)迅速膨脹，大量占用空間，較強得粘接力使其容易 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小時內(nèi)達到最高粘附性能。
[0021] ③本材料發(fā)泡后完全固化前具有良好的耐低溫性能。
【具體實施方式】
[0022] 實施例1 :
[0023] (1)聚氨酯預聚體制備：65°C時，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進行接枝反應(yīng)，80°C保溫2h，得到環(huán)氧樹 脂/聚氨酯預聚體（以下簡稱EP/PU預聚體）。
[0024] ⑵粘性發(fā)泡材料制備：在30克EP/PU預聚體中，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] 實施例2 :
[0026] (1)聚氨酯預聚體制備：65°C時，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克聚氨酯預聚體中，加入30克環(huán)氧樹脂E-44進行接枝反應(yīng)， 80°C保溫2h，得到環(huán)氧樹脂/聚氨酯預聚體（以下簡稱EP/PU預聚體）。
[0027] (2)粘性發(fā)泡材料制備：在30克EP/PU預聚體中，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] 上述實施例的拉伸強度和剪切強度通過以下試驗進行驗證。
[0034] 1、粘附性能試驗
[0035] 此試驗用于驗證實施例的粘附性能，試驗方法參照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] 試驗三：將實施例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] 試驗四：將實施例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 強度變化，間隔1小時測試一次。試驗時間為20小時。
[0043] 拉伸強度試驗結(jié)果見表4。
[0044] 表4拉伸強度測試結(jié)果
[0045]
[0046] 剪切強度試驗結(jié)果見表5。
[0047] 表5剪切強度測試結(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 度，物理混合粘性發(fā)泡材料約為參考例的5倍，但隨著固化時間增加粘性不斷下降在發(fā)泡 后3小時左右即完全固化。實施例1和實施例2的初粘力以及最高粘附力較比較例均有很 大提高，且在達到粘附力峰值之后能保持較長時間的高粘性。通過實施例的對比發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧 含量更多的實施例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
[0051] 在自制的發(fā)泡模具（底面直徑為60mm的圓柱體容器）中標注標準高度，記錄發(fā)泡 完全后泡體頂部高度值，取其平均值計算泡體體積，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)泡時間較長。作為實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)泡時間 有所縮短，且環(huán)氧樹脂含量相對較少的實施例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
[0056] 以實施例2為試驗對象，將實施例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)境溫度中進行低溫試驗，每5小時取出測試其拉伸剪切強度，試驗結(jié) 果見表7、表8 :
[0057] 表7低溫下拉伸強度測試結(jié)果
[0059] 表8低溫下剪切強度測試結(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度略低于室溫下的測試結(jié)果，且其粘附性能保持時間更 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】
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： 預聚體79%、引發(fā)劑21%，其中預聚體的組成及質(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)預聚體制備：65°C時，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后得到預聚體； ⑵粘性發(fā)泡材料制備：在制備得到的預聚體中加入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、可常溫固化的特點，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：預聚體制備和粘性發(fā)泡材料制備。本發(fā)明的主要優(yōu)點是：①在播撒后較短時間內(nèi)迅速膨脹，大量占用空間，較強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小時內(nèi)達到最高粘附性能。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院
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2014年7月18日