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CN109111561A - 一种桐油酸基聚氨酯吸声材料及其制备方法 - Google Patents

一种桐油酸基聚氨酯吸声材料及其制备方法 Download PDF

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CN109111561A CN201810973451.1A CN201810973451A CN109111561A CN 109111561 A CN109111561 A CN 109111561A CN 201810973451 A CN201810973451 A CN 201810973451A CN 109111561 A CN109111561 A CN 109111561A
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陈书明
戢杨杰
张喆
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Jilin University
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Abstract

本发明公开了一种桐油酸基聚氨酯吸声材料的制备方法，包括：步骤一、将桐油酸多元醇、聚醚多元醇、发泡剂、扩链剂、第一催化剂、第二催化剂及泡沫稳定剂依次加入到纸杯中，静置；步骤二、以第一转速进行搅拌，之后，以第二转速搅拌，得到第一混合物，之后静置；同时将模具放在恒温箱中预热；步骤三、向静置后的第一混合物中加入异氰酸酯，之后，以第三转速搅拌，得到第二混合物；步骤四、将第二混合物倒入模具中，将混合物在模具中铺平，待混合物填满模具后盖上模具盖进行闭模发泡；之后，将装有发泡混合物的模具放入恒温箱中固化后，放在室温下固化；步骤五、将固化好的材料从模具中取出，除去表面结皮，得到桐油酸基聚氨酯吸声材料。

Description

一种桐油酸基聚氨酯吸声材料及其制备方法
技术领域
本发明属于声学包装材料技术领域，特别涉及一种桐油酸基聚氨酯吸声材料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着社会的不断发展，汽车总量在不断增加，人们对汽车舒适性方面的要求也越来越高。利用汽车的声学包装可以有效降低汽车噪声，提升汽车的舒适性。聚氨酯吸声材料作为一种新型的汽车声学包装可以有效降低车内各种噪声，在汽车上被广泛使用。
目前，汽车上使用的聚氨酯吸声材料的原料都是从石油中提取出来的，虽然具有比较好的高频吸声效果，但是其低频的吸声效果差，对环境的污染大，并且石油是一种不可再生的资源。一些利用植物油为原料制作的环境友好型聚氨酯也只是利用其机械性能，而无法满足作为吸声材料的声学性能需求。桐油是我国重要的工业原料，其可以比较方便的从桐树上获取。因此，在保证声学性能的情况下，设计一种利用桐油合成的聚氨酯吸声材料，可以满足声学包装材料的需求，减少石油材料的使用，更好的保护环境。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种桐油酸基聚氨酯吸声材料，相对于一般化学基聚氨酯，这种材料具有更好的低频吸声性能。
本发明的目的之二是提供一种桐油酸基聚氨酯吸声材料的制备方法，其采用桐油酸多元醇为主要原料，部分替代传统的化石材料，易于分解处理，更加节能环保。
本发明提供的技术方案为：
一种桐油酸基聚氨酯吸声材料的制备方法，包括：
步骤一、按照质量份数，将40～50份桐油酸多元醇、50～60份聚醚多元醇、2～3份发泡剂、3～4份扩链剂、0.05～0.2份第一催化剂、1～2份第二催化剂及2～2.5份泡沫稳定剂依次加入到纸杯中，静置；
步骤二、对所述纸杯中的物质以第一转速进行搅拌后，以第二转速搅拌，得到第一混合物，静置；同时将模具放在恒温箱中预热；
步骤三、按照质量份数，向静置后的第一混合物中加入35～45份异氰酸酯后，以第三转速搅拌，得到第二混合物；
步骤四、将所述第二混合物倒入模具中，并且在模具中铺平，待所述第二混合物填满模具后盖上模具盖进行闭模发泡；将装有发泡混合物的模具放入恒温箱中固化后，放在室温下固化；
步骤五、将固化好的材料从模具中取出，除去表面结皮，得到桐油酸基聚氨酯吸声材料。
优选的是，在所述步骤一中，所述发泡剂为去离子水，所述扩链剂为三乙醇胺，所述泡沫稳定剂为硅油。
优选的是，所述第一催化剂为N,N-二甲基乙基醚，所述第二催化剂为质量分数为33％的三乙烯二胺溶液。
优选的是，在所述步骤二中，所述第一转速为1500rpm，所述第二转速为1000rpm。
优选的是，所述恒温箱的预热温度为50～60℃。
优选的是，在所述步骤三中，所述第三转速度为1000rpm。
优选的是，在所述步骤四中，在恒温箱中固化2小时之后，在室温下固化24小时。
优选的是，在所述步骤一中，桐油酸多元醇、聚醚多元醇、发泡剂、扩链剂、第一催化剂、第二催化剂和泡沫稳定剂的质量份数比为40：60：2：3.8：0.05：2：2。
优选的是，在所述步骤三中，按照质量份数，向静置后的第一混合物中加入40份异氰酸酯。
一种桐油酸基聚氨酯吸声材料，使用所述的桐油酸基聚氨酯吸声材料的制备方法进行制备。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的桐油酸基聚氨酯吸声材料，低频时的吸声系数在0.1到0.6之间，平均吸声系数可以达到0.55，声学性能优于传统的聚氨酯泡沫。
2、本发明提供的桐油酸基聚氨酯吸声材料相对于纯石油聚氨酯而言，其机械力学性能更好并且具有更小的气味。
3、本发明提供的桐油酸基聚氨酯吸声材料的制备方法将桐油酸多元醇作为反应物，部分替代传统的化石材料，易于分解处理，更加节能环保。
附图说明
图1为本发明所述的桐油酸基聚氨酯吸声材料的制备方法的流程框图。
图2为本发明实施例1中制备的桐油酸基聚氨酯吸声材料的吸声系数与频率关系曲线。
图3为本发明实施例2中制备的桐油酸基聚氨酯吸声材料的吸声系数与频率关系曲线。
图4为本发明实施例3中制备的桐油酸基聚氨酯吸声材料的吸声系数与频率关系曲线。
图5为本发明对比例1中制备的桐油酸基聚氨酯吸声材料的吸声系数与频率关系曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供了一种桐油酸基聚氨酯吸声材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、按照质量份数，将40～50份的桐油酸多元醇、50～60份聚醚多元醇、2～3份发泡剂、3～4份扩链剂、0.05～2份催化剂A1(N,N-二甲基乙基醚)、1～2份催化剂A33(质量分数为33％的三乙烯二胺溶液)、2～2.5份泡沫稳定剂按顺序依次加入到纸杯中，静置3分钟；
其中，所述聚醚多元醇采用聚醚多元醇3630，发泡剂采用去离子水，扩链剂采用三乙醇胺、泡沫稳定剂采用硅油。
步骤二、在室温下用两片叶的搅拌机对加入纸杯中的物质进行搅拌，首先以1500rpm速度搅拌0.5～1分钟，然后以1000rpm的速度搅拌0.5～1分钟，得到第一混合物，静置3～5分钟；同时将正方形模具放在50～60℃的恒温箱中预热。
步骤三、按照质量份数，将35～45份异氰酸酯快速倒入到步骤二得到的第一混合物中，然后采用两叶片的电动搅拌机以1000rpm的速度搅拌5～10s，得到乳黄色的第二混合物。
步骤四、将第二混合物快速均匀倒入模具中，并且在模具中铺平，让其自由生长，待第二混合物填满模具后盖上模具盖进行闭模发泡，2～3分钟后将装有发泡混合物的模具，放入预热好的恒温箱中固化2～3小时，然后再在室温下固化24小时。
步骤五、将固化好的材料取出，除去表面结皮，得到桐油酸基聚氨酯吸声材料；桐油酸基聚氨酯材料可以被加工成所需要的各种形状。
其中，所述质量份数的单位为质量单位，可以根据实际选择克或千克。在步骤一中，选用羟基值是21～27mgKOH/g的桐油酸多元醇，选用羟基值是430～470mgKOH/g的聚醚多元醇3630。
本发明还提供了一种桐油酸基聚氨酯吸声材料，其使用本发明提供的桐油酸基聚氨酯吸声材料的制备方法进行制备。
实施例1
按照质量份数，将40份桐油酸多元醇、60份聚醚多元醇3630、2份发泡剂(去离子水)、3.8份扩链剂(三乙醇胺)、0.05份催化剂A1、2份催化剂A33、2份泡沫稳定剂(硅油)按顺序依次加入到纸杯中，静置3分钟后，在室温下用两片叶的搅拌机首先以1500rpm速度搅拌1分钟，然后以1000rpm的速度搅拌1分钟，得到第一混合物，静置3分钟；同时，将正方形模具放在60℃的恒温箱中预热。
按照质量份数，将40份异氰酸酯快速倒入到第一混合物中，然后采用两叶片的电动搅拌机以1000rpm的速度搅拌10s，得到乳黄色的第二混合物。
将第二混合物快速均匀倒入模具中，将第二混合物在模具中铺平，让其自由生长，待第二混合物填满模具后盖上模具盖进行闭模发泡，3分钟后将装有发泡混合物的模具，放入60℃恒温箱中固化2小时，然后再在室温下固化24小时。
将固化好的材料取出，除去表面结皮，将材料加工成直径100，长度为35mm；和直径为28mm，长度为35mm的两个圆柱体，之后将两个圆柱体在声阻抗管里面进行声学测试。如图2所示，得到吸声材料的吸声系数，测试结果显示，聚氨酯吸声材料低频时的吸声系数在0.1到0.7之间，平均吸声系数可以达到0.55，高频时的吸声系数可以达到0.85，吸声系数越高，代表吸声效果越好。而普通纯石油基聚氨酯吸声材料低频时的吸声系数在0.05-0.5之间，平均吸声系数在0.5左右，本实施例低频时的吸声系数有了很大提高，还减少了石油基原料的使用，说明本实施例中制得的吸声材料可以用作汽车吸声材料。
实施例2
按照质量份数，将50份桐油酸多元醇、50份聚醚多元醇3630、2份发泡剂(去离子水)、3份扩链剂(三乙醇胺)、0.2份催化剂A1、1份催化剂A33、2份泡沫稳定剂(硅油)按顺序依次加入到纸杯中，静置3分钟后，在室温下用两片叶的搅拌机首先以1500rpm速度搅拌1分钟，然后以1000rpm的速度搅拌0.5分钟，得到第一混合物，静置4分钟，将正方形模具放在60℃的恒温箱中预热。
按照质量份数，将45份异氰酸酯快速倒入到第一混合物中，然后采用两叶片的电动搅拌机以1000rpm的速度搅拌10s，得到乳黄色的第二混合物。
第二混合物快速均匀倒入模具中，将第二混合物在模具中铺平，让其自由生长，待第二混合物填满模具后盖上模具盖进行闭模发泡，3分钟后将装有发泡混合物的模具，放入60℃恒温箱中固化2.5小时，然后再在室温下固化24小时。
将固化好的材料取出，除去表面结皮，将材料加工成直径100，长度为35mm；和直径为28mm，长度为35mm的两个圆柱体，之后将两个圆柱体在声阻抗管里面进行声学测试。如图3所示，得到吸声材料的吸声系数，测试结果显示，聚氨酯吸声材料低频时的吸声系数在0.18到0.57之间，高频时的吸声系数可以稳定在0.8，平均吸声系数可以达到0.53。而普通纯石油基聚氨酯吸声材料低频时的吸声系数在0.05-0.5之间，平均吸声系数在0.5左右，本实施例低频时的吸声系数有了很大提高，还减少了石油基原料的使用，具有良好的吸声效果，可以用作汽车吸声材料。
实施例3
按照质量份数，将40份桐油酸多元醇、60份聚醚多元醇3630、2份发泡剂去离子水、4份扩链剂(三乙醇胺)、0.05份催化剂A1、2份催化剂A33、2.5份泡沫稳定剂(硅油)按顺序依次加入到纸杯中，静置3分钟后，在室温下用两片叶的搅拌机首先以1500rpm速度搅拌1分钟，然后以1000rpm的速度搅拌1分钟，得到第一混合物，静置3分钟，将正方形模具放在60℃的恒温箱中预热。
按照质量份数，将35份异氰酸酯快速倒入到第一混合物中，然后采用两叶片的电动搅拌机以1000rpm的速度搅拌10s，得到乳黄色的第二混合物。
将第二混合物快速均匀倒入模具中，将第二混合物在模具中铺平，让其自由生长，待第二混合物填满模具后盖上模具盖进行闭模发泡，3分钟后将装有发泡混合物的模具，放入60℃恒温箱中固化2小时，然后再在室温下固化24小时。
将固化好的材料取出，除去表面结皮，将材料加工成直径100，长度为35mm；和直径为28mm，长度为35mm的两个圆柱体，之后将两个圆柱体在声阻抗管里面进行声学测试。如图4所示，得到吸声材料的吸声系数，测试结果显示，聚氨酯吸声材料低频时的吸声系数在0.13到0.56之间，平均吸声系数可以达到0.52，高频吸声系数在0.8左右。而普通纯石油基聚氨酯吸声材料低频时的吸声系数在0.05-0.5之间，平均吸声系数在0.5左右，本实施例低频时的吸声系数有了很大提高，还减少了石油基原料的使用，具有良好的吸声效果，可以用作汽车吸声材料。
对比例1
按照质量份数，将30份桐油酸多元醇、70份聚醚多元醇3630、4份发泡剂(去离子水)、3.8份扩链剂(三乙醇胺)、0.05份催化剂A1、1.5份催化剂A33、2.5份泡沫稳定剂(硅油)按顺序依次加入到纸杯中，静置3分钟后，在室温下用两片叶的搅拌机首先以1500rpm速度搅拌1分钟，然后以1000rpm的速度搅拌1分钟，得到第一混合物，静置3分钟，将正方形模具放在60℃的恒温箱中预热。
按照质量份数，将40份异氰酸酯快速倒入到第一混合物中，然后采用两叶片的电动搅拌机以1000rpm的速度搅拌10s，得到乳黄色的第二混合物。
将第二混合物快速均匀倒入模具中，将第二混合物在模具中铺平，让其自由生长，待第二混合物填满模具后盖上模具盖进行闭模发泡，3分钟后将装有发泡混合物的模具，放入60℃恒温箱中固化2小时，然后再在室温下固化24小时。
将固化好的材料取出，除去表面结皮，将材料加工成直径100，长度为35mm；和直径为28mm，长度为35mm的两个圆柱体，之后将两个圆柱体在声阻抗管里面进行声学测试。如图5所示，得到吸声材料的吸声系数，测试结果显示，聚氨酯吸声材料低频时的吸声系数在0.1到0.4之间，平均吸声系数只有0.42，低频时的吸声系数较低，并且不满足工程上一般吸声材料平均吸声系数保持在0.5以上的要求，不适合作为吸声材料。
对比例2
按照质量份数，将40份桐油酸多元醇、60份聚醚多元醇3630、2份发泡剂(去离子水)、4份扩链剂(三乙醇胺)、0.05份催化剂A1、1.5份催化剂A33、1份泡沫稳定剂(硅油)按顺序依次加入到纸杯中，静置3分钟后，在室温下用两片叶的搅拌机首先以1500rpm速度搅拌1分钟，然后以1000rpm的速度搅拌1分钟，得到第一混合物，静置3分钟，将正方形模具放在60℃的恒温箱中预热。
按照质量份数，将45份异氰酸酯快速倒入到第一混合物中，然后采用两叶片的电动搅拌机以1000rpm的速度搅拌10s，得到乳黄色的第二混合物。
将第二混合物快速均匀倒入模具中，将第二混合物在模具中铺平，让其自由生长，待第二混合物填满模具后盖上模具盖进行闭模发泡，3分钟后将装有发泡混合物的模具，放入60℃恒温箱中固化2小时，然后再在室温下固化24小时。
将固化好的材料取出，除去表面结皮，发现材料内部出现大的裂纹，并且泡孔形成不均匀，不合适作为吸声材料。
对比例3
按照质量份数，将40份桐油酸多元醇、60份聚醚多元醇3630、2份发泡剂(去离子水)、3.8份扩链剂(三乙醇胺)、1份催化剂A1、2.5份催化剂A33、2份泡沫稳定剂(硅油)按顺序依次加入到纸杯中，静置3分钟后，在室温下用两片叶的搅拌机首先以1500rpm速度搅拌1分钟，然后以1000rpm的速度搅拌1分钟，得到第一混合物，静置3分钟，将正方形模具放在60℃的恒温箱中预热。
按照质量份数，将40份异氰酸酯快速倒入到第一混合物中，然后采用两叶片的电动搅拌机以1000rpm的速度搅拌10s，得到乳黄色的第二混合物。
将第二混合物快速均匀倒入模具中，将混合物在模具中铺平，让其自由生长，待混合物填满模具后盖上模具盖进行闭模发泡，3分钟后将装有发泡混合物的模具，放入60℃恒温箱中固化2小时，然后再在室温下固化24小时。
将固化好的材料取出，除去表面结皮，发现材料由于反应过快，出现烧心现象，不适合作为吸声材料。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种桐油酸基聚氨酯吸声材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、按照质量份数，将40～50份桐油酸多元醇、50～60份聚醚多元醇、2～3份发泡剂、3～4份扩链剂、0.05～0.2份第一催化剂、1～2份第二催化剂及2～2.5份泡沫稳定剂依次加入到纸杯中，静置；
步骤二、对所述纸杯中的物质以第一转速进行搅拌后，以第二转速搅拌，得到第一混合物，静置；同时将模具放在恒温箱中预热；
步骤三、按照质量份数，向静置后的第一混合物中加入35～45份异氰酸酯后，以第三转速搅拌，得到第二混合物；
步骤四、将所述第二混合物倒入模具中，并且在模具中铺平，待所述第二混合物填满模具后盖上模具盖进行闭模发泡；将装有发泡混合物的模具放入恒温箱中固化后，放在室温下固化；
步骤五、将固化好的材料从模具中取出，除去表面结皮，得到桐油酸基聚氨酯吸声材料。
2.根据权利要求1所述的桐油酸基聚氨酯吸声材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述发泡剂为去离子水，所述扩链剂为三乙醇胺，所述泡沫稳定剂为硅油。
3.根据权利要求2所述的桐油酸基聚氨酯吸声材料的制备方法，其特征在于，所述第一催化剂为N,N-二甲基乙基醚，所述第二催化剂为质量分数为33％的三乙烯二胺溶液。
4.根据权利要求1或3所述的桐油酸基聚氨酯吸声材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述第一转速为1500rpm，所述第二转速为1000rpm。
5.根据权利要求4所述的桐油酸基聚氨酯吸声材料的制备方法，其特征在于，所述恒温箱的预热温度为50～60℃。
6.根据权利要求5任意一项所述的桐油酸基聚氨酯吸声材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述第三转速度为1000rpm。
7.根据权利要求6所述的桐油酸基聚氨酯吸声材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤四中，在恒温箱中固化2小时之后，在室温下固化24小时。
8.根据权利要求7所述的桐油酸基聚氨酯吸声材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤一中，桐油酸多元醇、聚醚多元醇、发泡剂、扩链剂、第一催化剂、第二催化剂和泡沫稳定剂的质量份数比为40：60：2：3.8：0.05：2：2。
9.根据权利要求8所述的桐油酸基聚氨酯吸声材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤三中，按照质量份数，向静置后的第一混合物中加入40份异氰酸酯。
10.一种桐油酸基聚氨酯吸声材料，其特征在于，使用如权利要求1-9中任意一项所述的桐油酸基聚氨酯吸声材料的制备方法进行制备。
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