一种聚天冬氨酸酯聚脲复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供的聚天冬氨酸酯聚脲复合材料的制备方法，由防爆聚天冬氨酸酯聚脲弹性体与多孔吸能的纤维织物网格布复合而成，聚天冬氨酸酯聚脲弹性体具备抗爆、耐磨、抗冲击、耐疲劳，是一种吸能增强材料，而多孔纤维织物网格布轻质、吸能、减振、抗撕裂，是一种吸能增强材料，通过二者复合得到的聚天冬氨酸酯聚脲复合材料能够防爆、吸能、减振、抗冲击等性能，可用于军事设施及防爆吸能防护装备中，能抵御爆炸产生的冲击波和碎片，符合军事装备的基本要求。

A polyaspartic acid ester polyurea composite and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种聚天冬氨酸酯聚脲复合材料及其制备方法
本专利技术涉及特种防护材料
，特别涉及一种聚天冬氨酸酯聚脲复合材料的制备方法及包括所述聚天冬氨酸酯聚脲复合材料的制备方法的制备得到的聚天冬氨酸酯聚脲复合材料。
技术介绍
防爆吸能复合材料是国防军工领域的一种特种防护材料，可广泛用于军事设施，重要地标性建筑，抗弹防爆可有效抵御爆炸物的冲击波和碎片，能有效应对恐怖袭击等突发事件。目前防爆聚脲材料多采用端氨基聚醚、胺扩链剂的全聚脲路线，多孔吸能材料多采用泡沫体、纤维织物或蜂窝材料，具有吸能、减振性能。中国专利CN104497823A、CN104231894A、中国专利申请号201810480630.1报道了防爆吸能聚脲弹性体涂层材料的制备方法。聚天冬氨酸酯是由二烷基马来酸酯与脂肪族二胺利用伯胺上的活泼氢原子与马来酸酯的双键经Michael加成反应，将伯胺转变成仲胺，降低了氢原子与异氰酸根的反应活性，同时由于位阻效应，反应速度大大降低。通过选择不同的伯胺可以制得凝胶时间从几分钟到几小时不等的聚天冬氨酸脂，其反应式如下：不同结构聚天冬氨酸脂的合成方法国内外已有专利报道：美国专利USP5561214,USP5623045,USP6014545,USP6482333；中国专利CN101024618A、CN101074280A、CN1952029A、CN104130390A。聚天冬氨酸酯与多异氰酸酯反应生成的聚脲是一种低活性、慢反应、高性能的新型脂肪族聚脲，称为第三代聚脲材料。可以采用传统高温高压撞击式混合设备施工，也可使用普通喷涂设备或者小型便携式喷涂设备施工。喷涂于掩体、建筑等表面，可有效抵御爆炸物的冲击波和碎片，喷涂于特种车辆、防弹头盔、盾牌等表面，可增强防弹、防冲击效果。便携式低压混合喷涂设备更适合单兵掩体等野外狭小环境下进行军事设施喷涂作业，简单便捷。纤维织物与聚天冬氨酸酯聚脲复合的防爆吸能材料，具有高强度、高韧性、抗撕裂、吸能、减振、抗冲击，对爆炸冲击波具有衰减作用。目前聚天冬氨酸酯聚脲多用于涂料领域，纤维织物复合的聚天冬氨酸酯聚脲弹性体用于抗弹防爆吸能复合材料尚未见有关资料报道。
技术实现思路
有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种可防爆、吸能、减振、抗冲击的聚天冬氨酸酯聚脲复合材料的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种聚天冬氨酸酯聚脲复合材料的制备方法，包括下述步骤：制备聚天冬氨酸酯；根据所述聚天冬氨酸酯制备聚天冬氨酸酯聚脲弹性体；喷涂一层所述聚天冬氨酸酯聚脲弹性体，再在所述聚天冬氨酸酯聚脲弹性体表面喷涂纤维织物网格布得到所述聚天冬氨酸酯聚脲复合材料。在一些较佳的实施例中，在制备聚天冬氨酸酯的步骤中，具体包括下述步骤：在惰性气体环境下，将脂肪族二胺与烷基马来酸酯混合反应12～24小时，得到所述聚天冬氨酸酯，其中：所述脂肪族二胺包括乙二胺、丁二胺、己二胺、甲基戊二胺、异佛尔酮二胺、4，4，-二氨基-二环己基甲烷(HMDA)、3，3，-二甲基-4，4，-二氨基二环己基甲烷、甲基环己二胺中的至少一种；所述烷基马来酸酯包括马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丙酯、马来酸二丁酯、马来酸二苯酯中的至少一种。在一些较佳的实施例中，在根据所述聚天冬氨酸酯基体树脂制备聚天冬氨酸酯聚脲弹性体的步骤中，具体包括下述步骤：在惰性气体环境中，将聚四氢呋喃醚二醇搅拌加热至95℃～100℃，再在真空-0.1MPa下脱水1～1.5小时，解除真空后降温至40℃以下加入多异氰酸酯，并在80℃下反应2-4小时，过滤后得到异氰酸酯封端的半预聚体，记为A组份，所述聚四氢呋喃醚二醇与所述多异氰酸酯的质量比为100：(220～230)；按质量比为(50～60)：(20～30)：(10～20)：(3～5)：(2～5)将HMDA/DEM型聚天冬氨酸酯、IPDA/DBM型聚天冬氨酸酯、脂肪族二胺扩链剂、分子筛粉料浆及色浆于室温条件下搅拌过滤得到B组分；按体积比为1：(0.98～1.05)将所述A组份及B组份混合得到所述聚天冬氨酸酯聚脲弹性体。在一些较佳的实施例中，所述聚四氢呋喃醚二醇包括牌号为PTMG1000，相对分子质量为1000±50，羟值为107～118mgKOH/g或牌号为PTMG2000，相对分子质量为2000±50，羟值为54.7～57.5mgKOH/g或牌号为PTMG3000，相对分子质量为3000±50，羟值为36.2～38.7mgKOH/g。在一些较佳的实施例中，所述多异氰酸酯包括4,4，-二苯基甲烷二异氰酸酯，纯度≥99.6％，凝固点≥38℃，NCO质量分数33.5％；或2,4，-二苯基甲烷二异氰酸酯与4,4，-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物，纯度≥99.6％，凝固点≤15℃，NCO质量分数33.5％；或异佛尔酮二异氰酸酯，纯度≥99.5％，NCO质量分数37.5％～37.8％,凝固点-60℃；或4，4，-二环己基甲烷二异氰酸酯纯度≥99.5％，NCO质量分数31.8％～32.1％，凝固点10～15℃；或萘二异氰酸酯，纯度≥99％，NCO质量分数40.8±1.0％。在一些较佳的实施例中，所述异氰酸酯封端的半预聚体的预聚物-NCO含量为20±0.5％，固体分≥99％，25℃的黏度为600～1000mPa·s。在一些较佳的实施例中，所述脂肪族二胺扩链剂包括异佛尔酮二胺或4,4，-双仲丁氨基二环己基甲烷或3，3，-二甲基-4，4，-双仲丁氨基-二环己基甲烷中至少一种。在一些较佳的实施例中，所述B组分中的固体组分≥99％，25℃的黏度为800～1200mPa·s。在一些较佳的实施例中，所述A组分与B组分的-NCO/-NH摩尔比为1.05～1.10。在一些较佳的实施例中，所述纤维织物网格布的材质为玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维，所述纤维织物网格布的网眼尺寸为4mm×4mm～12mm×12mm。另一方面本专利技术还提供了一种聚天冬氨酸酯聚脲复合材料，由上述任一项所述的聚天冬氨酸酯聚脲复合材料的制备方法制备而得。本专利技术采用上述技术方案的优点是：本专利技术提供的聚天冬氨酸酯聚脲复合材料的制备方法，首先制备聚天冬氨酸酯，根据所述聚天冬氨酸酯制备聚天冬氨酸酯聚脲弹性体，喷涂一层所述聚天冬氨酸酯聚脲弹性体，再在所述聚天冬氨酸酯聚脲弹性体表面喷涂纤维织物网格布得到所述聚天冬氨酸酯聚脲复合材料，本专利技术提供的聚天冬氨酸酯聚脲复合材料，由防爆聚天冬氨酸酯聚脲弹性体与多孔吸能的纤维织物网格布复合而成，聚天冬氨酸酯聚脲弹性体具备抗爆、耐磨、抗冲击、耐疲劳，是一种吸能增强材料，而多孔纤维织物网格布轻质、吸能、减振、抗撕裂，是一种吸能增强材料，通过二者复合得到的聚天冬氨酸酯聚脲复合材料能够防爆、吸能、减振、抗冲击等性能，可用于军事设施及防爆吸能防护装备中，能抵御爆炸产生的冲击波和碎片，符合军事装备的基本要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的聚天冬氨酸酯聚脲复合材料的制备方法的步骤流程图。具体实施方式下面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚天冬氨酸酯聚脲复合材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：制备聚天冬氨酸酯；根据所述聚天冬氨酸酯制备聚天冬氨酸酯聚脲弹性体；喷涂一层所述聚天冬氨酸酯聚脲弹性体，再在所述聚天冬氨酸酯聚脲弹性体表面喷涂纤维织物网格布得到所述聚天冬氨酸酯聚脲复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种聚天冬氨酸酯聚脲复合材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：制备聚天冬氨酸酯；根据所述聚天冬氨酸酯制备聚天冬氨酸酯聚脲弹性体；喷涂一层所述聚天冬氨酸酯聚脲弹性体，再在所述聚天冬氨酸酯聚脲弹性体表面喷涂纤维织物网格布得到所述聚天冬氨酸酯聚脲复合材料。2.如权利要求1所述的聚天冬氨酸酯聚脲复合材料的制备方法，其特征在于，在制备聚天冬氨酸酯的步骤中，具体包括下述步骤：在惰性气体环境下，将脂肪族二胺与烷基马来酸酯混合反应12～24小时，得到所述聚天冬氨酸酯，其中：所述脂肪族二胺包括乙二胺、丁二胺、己二胺、甲基戊二胺、异佛尔酮二胺、4，4，-二氨基-二环己基甲烷(HMDA)、3，3，-二甲基-4，4，-二氨基二环己基甲烷、甲基环己二胺中的至少一种；所述烷基马来酸酯包括马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丙酯、马来酸二丁酯、马来酸二苯酯中的至少一种。3.如权利要求2所述的聚天冬氨酸酯聚脲复合材料的制备方法，其特征在于，在根据所述聚天冬氨酸酯基体树脂制备聚天冬氨酸酯聚脲弹性体的步骤中，具体包括下述步骤：在惰性气体环境中，将聚四氢呋喃醚二醇搅拌加热至95℃～100℃，再在真空-0.1MPa下脱水1～1.5小时，解除真空后降温至40℃以下加入多异氰酸酯，并在80℃下反应2-4小时，过滤后得到异氰酸酯封端的半预聚体，记为A组份，所述聚四氢呋喃醚二醇与所述多异氰酸酯的质量比为100：(220～230)；按质量比为(50～60)：(20～30)：(10～20)：(3～5)：(2～5)将HMDA/DEM型聚天冬氨酸酯、IPDA/DBM型聚天冬氨酸酯、脂肪族二胺扩链剂、分子筛粉料浆及色浆于室温条件下搅拌过滤得到B组分；按体积比为1：(0.98～1.05)将所述A组份及B组份混合得到所述聚天冬氨酸酯聚脲弹性体。4.如权利要求3所述的聚天冬氨酸酯聚脲复合材料的制备方法，其特征在于，所述聚四氢呋喃醚二醇包括牌号为PTMG1000，相对分子质量为1000±50，羟值为107～118mgKOH/g或牌号为PTMG2000，相...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝柱，王伟，温喜梅，岳长山，李灿刚，王玲玲，赵成文，
申请(专利权)人：青岛爱尔家佳新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37