一種智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法，具體步驟包括：用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)羰基鐵粉表面進(jìn)行處理；將處理好的羰基鐵粉和多元醇、擴(kuò)鏈劑進(jìn)行機(jī)械分散預(yù)聚；加入交聯(lián)劑、表面活性劑、催化劑、異氰酸酯快速攪拌澆注；在外磁場(chǎng)作用下，羰基鐵顆粒形成鏈狀結(jié)構(gòu)排列在泡沫骨架中，室溫發(fā)泡，生成各向異性的磁性聚氨酯泡沫，整個(gè)制備過程流程明確，操作也較為簡(jiǎn)便。本發(fā)明采用一步發(fā)泡工藝制備磁性聚氨酯泡沫，產(chǎn)品結(jié)合磁性顆粒以及聚氨酯泡沫的優(yōu)點(diǎn)，具有柔性阻尼特性，有利于聲音的減弱，具有可控聲學(xué)和力學(xué)的性能，可以作為吸聲降噪材料。其應(yīng)用領(lǐng)域涉及民用、汽車、航天航空等領(lǐng)域，具有較高的使用價(jià)值。
【專利說明】一種智能磁性降噪聚氨酯泡沬的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是涉及一種智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟(jì)、國防和社會(huì)的不斷發(fā)展，噪聲污染及控制成為了亟待解決的關(guān)鍵問題，其中，柔性介質(zhì)及聚合物泡沫材料扮演著重要角色。傳統(tǒng)的聚合物泡沫材料如聚氨酯、聚氯乙烯及橡膠由于具有良好的吸聲減振效果，已廣泛應(yīng)用于航空航天、國防軍事、建筑等領(lǐng)域；但這些吸聲材料是各向同性材料，其磁顆粒隨機(jī)浸潰在開孔泡沫的孔洞或空隙中，磁性顆粒的結(jié)構(gòu)是松散的連接，它們對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)很微弱，只對(duì)中、高頻范圍內(nèi)的聲波有效，對(duì)于小于500Hz的低頻聲波，吸聲性能差，遠(yuǎn)不能滿足多種應(yīng)用的需要，因而限制其應(yīng)用范圍。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的問題是提供一種性能穩(wěn)定，聲波控制頻率范圍寬，應(yīng)用范圍廣，能夠可逆地、迅速地響應(yīng)外磁場(chǎng)的變化，且兼具被動(dòng)和主動(dòng)噪聲控制的雙重優(yōu)點(diǎn)的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法，包括以下步驟:
[0005](I)磁性顆粒的表面處理:將甲醇和硅烷偶聯(lián)劑(KH570)配制成0.5?2.0%的醇溶液，通過乙酸調(diào)節(jié)醇溶液的PH值在4?5之間，將200g的磁性顆粒浸潰到配制好的醇溶液中，機(jī)械攪拌lh，于80?120°C真空條件下干燥10?30min，得到I份表面經(jīng)KH570處理過的磁性顆粒，以備待用；
[0006](2)智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備:將5?10份表面處理好的微米級(jí)球形磁性顆粒與100份的多元醇進(jìn)行液態(tài)混合，然后加入I?3份擴(kuò)鏈劑和I?3份交聯(lián)劑，用磁力攪拌均勻后，再加入1.5?7.5份發(fā)泡劑，I?3份表面活性劑和0.1?1.0份催化劑，與過量的26?60份異氰酸酯混合反應(yīng)，以300rad/min的速度快速攪拌5min后倒入模具中，在外磁場(chǎng)作用下，羰基鐵顆粒形成鏈狀結(jié)構(gòu)排列在泡沫骨架中，室溫發(fā)泡20?30min,在65?85°C下熟化2?3h，生成各向異性的磁性聚氨酯泡沫；
[0007]其中所述份額均為質(zhì)量份。
[0008]所述微米級(jí)球形磁性顆粒為5微米。
[0009]所述的磁性顆粒包括羰基鐵粉或羰基鎳粉。
[0010]所述的多元醇包括聚氧丙烯二醇-2000，聚氧丙烯三醇-3000，聚丙二醇，聚乙二醇或聚丁二醇。
[0011]所述的異氰酸酯包括二苯基甲烷二異氰酸酯，甲苯二異氰酸酯。
[0012]所述擴(kuò)鏈劑包括1，4_ 丁二醇，乙二醇或一縮二乙二醇。
[0013]所述交聯(lián)劑包括甘油。
[0014]所述的催化劑包括三亞乙基二胺。
[0015]所述的表面活性劑包括有機(jī)硅表面活性劑。
[0016]所述的發(fā)泡劑包括水，丙酮，乙醇，正庚烷，正戊烷，異戊烷，1，1- 二氯-1-氟代乙燒。
[0017]磁性泡沫聚合物是一種新型多功能智能材料，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，利用新的合成工藝，在固化過程中，讓磁顆粒在外磁場(chǎng)下形成鏈狀結(jié)構(gòu)，這些鏈在彈性體基質(zhì)的化學(xué)交聯(lián)過程中鎖定到位嵌入在泡沫材料的固體骨架中，形成鏈狀有序的多孔結(jié)構(gòu)，使材料具有可調(diào)控的力學(xué)性能和物理結(jié)構(gòu)變化的特性，呈現(xiàn)極強(qiáng)的磁致伸縮和磁致粘彈效應(yīng)，磁性泡沫材料的粘彈特性和結(jié)構(gòu)變形對(duì)聲波的傳播行為起重要作用，因此利用磁場(chǎng)改變泡沫材料的力學(xué)特性和物理結(jié)構(gòu)可以調(diào)控聲波傳輸，達(dá)到主動(dòng)控制的目的。由于磁性泡沫聚合物獨(dú)特的聲學(xué)和力學(xué)可控特性，加上其輕質(zhì)和柔性特征，很容易應(yīng)用在復(fù)雜的結(jié)構(gòu)或空間中控制振動(dòng)源引起的噪聲泄露和污染，與傳統(tǒng)的減振降噪材料相比具有一定的優(yōu)越性。另外，磁性泡沫的微孔和磁顆?？梢栽诠腆w骨架中有規(guī)律的組裝形成周期結(jié)構(gòu)的多孔介質(zhì)材料。
[0018]因此，磁性泡沫聚合物不僅能克服磁流變泡沫固有的缺點(diǎn)，本發(fā)明還具有如下優(yōu)占-
^ \\\.
[0019]I)磁性顆粒的定向、嵌入式的排列，具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能；
[0020]2)具有可控和可重復(fù)的聲學(xué)和機(jī)械性能，能夠可逆地、迅速地響應(yīng)外磁場(chǎng)的變化；
[0021]3)兼具被動(dòng)和主動(dòng)噪聲控制的雙重優(yōu)點(diǎn)，可以在較寬頻域范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)聲波的控制。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:具有性能穩(wěn)定，聲波控制頻率范圍寬，應(yīng)用范圍廣，能夠可逆地、迅速地響應(yīng)外磁場(chǎng)的變化，且兼具被動(dòng)和主動(dòng)噪聲控制的的優(yōu)點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，下述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，對(duì)本發(fā)明并沒有限制。
[0024]實(shí)施例1:
[0025]一種智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法，包括以下步驟:
[0026](I)羰基鐵粉的表面處理:
[0027]稱取2g KH570、88.2g甲醇、9.8g去離子水于500ml燒杯中，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%的醇溶液，通過乙酸調(diào)節(jié)醇溶液的PH值為4，將稱量好的200g的羰基鐵粉浸潰到配制好的醇溶液中，機(jī)械攪拌lh，于110°C真空條件下干燥30min，得到I份表面經(jīng)KH570處理過的羰基鐵粉，以備待用。
[0028](2)智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備:
[0029]將5份表面處理好的5um級(jí)的球形羰基鐵粉與固定體積的多元醇，即100份聚氧丙烯二醇-2000進(jìn)行液態(tài)混合，然后加入2份1，4_ 丁二醇擴(kuò)鏈劑和2份甘油作為交聯(lián)劑，磁力攪拌均勻后，再加入3份正戊烷作為發(fā)泡劑，1.5份有機(jī)硅表面活性劑和0.5份三亞乙基二胺作為催化劑，與過量的30份異氰酸酯混合反應(yīng)，在300rad/min的條件下快速攪拌5min后倒入模具中，在外磁場(chǎng)作用下，羰基鐵顆粒形成鏈狀結(jié)構(gòu)排列在泡沫骨架中，室溫發(fā)泡30min,在80°C下熟化2.5h,生成各向異性的磁性聚氨酯泡沫。
[0030]實(shí)施例2:
[0031]一種智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法，包括以下步驟:
[0032](I)羰基鐵粉的表面處理:
[0033]稱取Ig KH570、89.1g甲醇、9.9g去離子水于500ml燒杯中，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的醇溶液，通過乙酸調(diào)節(jié)醇溶液的PH值為4，將稱量好的200g的羰基鐵粉浸潰到配制好的醇溶液中，機(jī)械攪拌lh，于110°C真空條件下干燥30min，得到一份表面經(jīng)KH570處理過的羰基鐵粉，以備待用。
[0034](2)智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備:
[0035]將5份表面處理好的5um級(jí)的球形羰基鐵粉與固定體積的多元醇，即100份聚丙二醇進(jìn)行液態(tài)混合，然后加入2份1，4_ 丁二醇擴(kuò)鏈劑和2份甘油作為交聯(lián)劑，磁力攪拌均勻后，再加入2.5份正戊烷作為發(fā)泡劑，1.5份有機(jī)硅表面活性劑和0.5份三亞乙基二胺作為催化劑，與過量的30份異氰酸酯混合反應(yīng),在300rad/min的條件下快速攪拌5min后倒入模具中，在外磁場(chǎng)作用下，羰基鐵顆粒形成鏈狀結(jié)構(gòu)排列在泡沫骨架中，室溫發(fā)泡25min，在80°C下熟化3h，生成各向異性的磁性聚氨酯泡沫。
[0036]實(shí)施例3:
[0037]—種智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法，包括以下步驟:
[0038](I)羰基鐵粉的表面處理:
[0039]稱取2g KH570、88.2g甲醇、9.8g去離子水于500ml燒杯中，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%的醇溶液，通過乙酸調(diào)節(jié)醇溶液的PH值為5，將稱量好的200g的羰基鐵粉浸潰到配制好的醇溶液中，機(jī)械攪拌lh，于110°C真空條件下干燥30min，得到I份表面經(jīng)KH570處理過的羰基鐵粉，以備待用。
[0040](2)智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備:
[0041]將10份表面處理好的5um級(jí)的球形羰基鐵粉與固定體積的多元醇，即100份聚氧丙烯三醇-3000進(jìn)行液態(tài)混合，然后加入2份1，4_ 丁二醇擴(kuò)鏈劑和2份甘油作為交聯(lián)劑，磁力攪拌均勻后，再加入2份正戊烷作為發(fā)泡劑，1.5份有機(jī)硅表面活性劑和0.5份三亞乙基二胺作為催化劑，與過量的30份異氰酸酯混合反應(yīng)，在300rad/min的條件下快速攪拌5min后倒入模具中，在外磁場(chǎng)作用下，羰基鐵顆粒形成鏈狀結(jié)構(gòu)排列在泡沫骨架中，室溫發(fā)泡30min,在80°C下熟化2.5h,生成各向異性的磁性聚氨酯泡沫。
[0042]實(shí)施例4:
[0043]一種智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法，包括以下步驟:
[0044](I)羰基鐵粉的表面處理:
[0045]稱取Ig KH570、89.1g甲醇、9.9g去離子水于500ml燒杯中，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的醇溶液，通過乙酸調(diào)節(jié)醇溶液的PH值為5，將稱量好的200g的羰基鐵粉浸潰到配制好的醇溶液中，機(jī)械攪拌lh，于110°C真空條件下干燥30min，得到I份表面經(jīng)KH570處理過的羰基鐵粉，以備待用。
[0046](2)智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備:
[0047]將10份表面處理好的5um級(jí)的球形羰基鐵粉與固定體積的多元醇，即100份聚丙二醇進(jìn)行液態(tài)混合，然后加入2份1，4_ 丁二醇擴(kuò)鏈劑和2份甘油作為交聯(lián)劑，磁力攪拌均勻后，再加入2.5份正戊烷作為發(fā)泡劑，1.5份有機(jī)硅表面活性劑和0.5份三亞乙基二胺作為催化劑，與過量的30份異氰酸酯混合反應(yīng),在300rad/min的條件下快速攪拌5min后倒入模具中，在外磁場(chǎng)作用下，羰基鐵顆粒形成鏈狀結(jié)構(gòu)排列在泡沫骨架中，室溫發(fā)泡25min，在80°C下熟化3h，生成各向異性的磁性聚氨酯泡沫。
[0048]以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法，包括以下步驟: (1)磁性顆粒的表面處理:將甲醇和硅烷偶聯(lián)劑(KH570)配制成0.5?2.0 %的醇溶液，通過乙酸調(diào)節(jié)醇溶液的PH值在4?5之間，將200g的磁性顆粒浸潰到配制好的醇溶液中，機(jī)械攪拌lh，于80?120°C真空條件下干燥10?30min，得到I份表面經(jīng)KH570處理過的磁性顆粒，以備待用； (2)智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備:將5?10份表面處理好的微米級(jí)球形磁性顆粒與100份的多元醇進(jìn)行液態(tài)混合，然后加入I?3份擴(kuò)鏈劑和I?3份交聯(lián)劑，用磁力攪拌均勻后，再加入1.5?7.5份發(fā)泡劑，I?3份表面活性劑和0.1?1.0份催化劑，與過量的26?60份異氰酸酯混合反應(yīng)，以300rad/min的速度快速攪拌5min后倒入模具中，在外磁場(chǎng)作用下，羰基鐵顆粒形成鏈狀結(jié)構(gòu)排列在泡沫骨架中，室溫發(fā)泡20?30min,在65?85°C下熟化2?3h，生成各向異性的磁性聚氨酯泡沫； 其中所述份額均為質(zhì)量份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法，其特征在于:所述微米級(jí)球形磁性顆粒為5微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法，其特征在于:所述的磁性顆粒包括羰基鐵粉或羰基鎳粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法，其特征在于:所述的多元醇包括聚氧丙烯二醇-2000，聚氧丙烯三醇-3000，聚丙二醇，聚乙二醇或聚丁二醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法，其特征在于:所述的異氰酸酯包括二苯基甲烷二異氰酸酯，甲苯二異氰酸酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法，其特征在于:所述擴(kuò)鏈劑包括1，4_ 丁二醇，乙二醇或一縮二乙二醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法，其特征在于:所述交聯(lián)劑包括甘油。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法，其特征在于:所述的催化劑包括三亞乙基二胺。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法，其特征在于:所述的表面活性劑包括有機(jī)硅表面活性劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能磁性降噪聚氨酯泡沫的制備方法，其特征在于:所述的發(fā)泡劑包括水，丙酮，乙醇，正庚烷，正戊烷，異戊烷，1，1- 二氯-1-氟代乙烷。
【文檔編號(hào)】C08G18/48GK104448192SQ201410649702
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】王曉杰, 李彬, 張麗華 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院, 常州先進(jìn)制造技術(shù)研究所