【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高性能聚氨酯弹性体材料和仿生结构制造，尤其涉及一种聚氨酯弹性体及3d打印阻尼减震器制备方法及应用。
技术介绍
1、具有出色减震、吸音降噪多功能材料对于航空航天结构、轻型车辆以及建筑工程以及防撞头盔等都至关重要。这种所需的多功能轻质材料。对于传统的这种材料需求的设计，功能总是通过不同材料的组合进行达到效果。然而使用这种多功能材料的好处是可以减少与多种材料相关的系统的质量或体积，从而减少实现相同性能所需的能量。对于实际的工程应用，出色的机械抗冲击和吸声降噪性能都备受追捧。例如，为了在撞击过程种提供保护，飞机和汽车的结构通常都需要装有吸能材料。为了乘客的健康和舒适，内部通常装有降噪吸音器。从技术上讲，我们需要柔性和坚韧且有能量吸收的材料，以及能够有效的吸收声音的材料。
2、目前商业上的用的穿孔板、泡沫以及弹簧或者橡胶制造而成的隔震器，都无法同时兼具减震、吸音降噪的功能。研究工作已经放在发现新型的材料，例如盘绕、迷宫以及蜂巢等结构或者气凝胶和石墨烯泡沫等先进材料，而前者受限于结构单一且难以制造，而后者受限于吸音效果不明显。为了克服上述的限制，目前研究人员也开始关注于减震吸音的轻质的超材料。凭借这更多的设计自由度，超材料从而具有完全可调的机械性能潜力。然而，这些超材料只是对单个功能进行了优化，要么优异的抗冲击性，要么优异的吸音降噪性。总而言之，目前在同时兼具减震、吸音降噪的多功能材料方面存在差距。这归因于缺乏新颖材料特性的设计和有效的制造技术。
技术实现思路
1、本
2、为实现以上技术效果，采用如下技术方案：
3、一种聚氨酯弹性体制备方法，包括以下步骤：
4、步骤s1：将丙烯酸羟乙酯封端的聚氨酯预聚物、油性光引发剂、交联剂和光吸收剂混合，得到光敏性聚氨酯墨水溶液；
5、所述丙烯酸羟乙酯封端的聚氨酯预聚物结构为：
6、
7、其中，m＝1～6，n＝8～30；x＝8～30，y＝1～6；
8、步骤s2：将步骤s1中得到的光敏性聚氨酯墨水溶液进行紫外光固化处理，得到聚氨酯弹性体；
9、步骤s3：将步骤s2中得到的聚氨酯弹性体进行热处理除去聚氨酯弹性体内部的有机溶剂，最终得到所述聚氨酯弹性体。
10、一种3d打印阻尼减震器制备方法，包括以下步骤：
11、步骤k1：参照向日葵“葵髓”结构，通过仿生设计策略和数字建模软件设计仿生双梯度“葵髓”结构3d数字stl模型，该“葵髓”结构为具有孔径大小和壁厚差异的双梯度结构；
12、所述仿生双梯度“葵髓”结构孔径为中心径向孔径2mm到最外层孔径6mm依次增加，共4-6层；所述仿生双梯度“葵髓”结构径向壁厚为中心壁厚600um到最外层壁厚1200um依次增加，共4-6层；仿生双梯度“葵髓”结构纵向厚度为28mm-42mm；仿生双梯度“葵髓”结构径向宽度为30mm-45mm；
13、步骤k2：将丙烯酸羟乙酯封端的聚氨酯预聚物、油性光引发剂、交联剂和光吸收剂混合，得到光敏性聚氨酯墨水溶液；
14、所述丙烯酸羟乙酯封端的聚氨酯预聚物结构为：
15、
16、其中，m＝1～6，n＝8～30；x＝8～30，y＝1～6；
17、步骤k3：利用步骤k1中的仿生双梯度“葵髓”结构3d数字stl模型和步骤k2中得到的光敏聚氨酯墨水溶液进行光固化3d打印实现仿生双梯度“葵髓”结构的成型制造，然后进行光固化，最后热处理去除有机溶剂，最终得到仿生双梯度“葵髓”结构的聚氨酯弹性体阻尼减震器。
18、进一步的，所述丙烯酸羟乙酯封端的聚氨酯预聚物的制备方法包括以下步骤：将二元醇、二异氰酸酯、扩链剂、催化剂、有机溶剂和封端剂混合，首先进行聚氨酯预聚物的合成；其次是二步扩链剂反应；最后经封端反应后，得到由丙烯酸羟乙酯封端的预聚物。
19、进一步的，所述二元醇为聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚丙二醇中的一种或多种；所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环已基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种；所述的扩链剂为聚醚胺和对苯二酚二羟乙基醚中的一种或多种；所述的催化剂为二月硅酸二丁基锡、二丁酸二甲基锡、二乙酸二乙基锡中的一种或多种；封端剂为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种；有机溶剂为n，n-二甲基乙酰胺、n，n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种。
20、进一步的，所述二元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂的摩尔比例为0.6～0.9:1.33～2:0.4～0.6:0.06～0.15；扩链剂和封端剂的摩尔比为1：0.83～1.2，其中，聚氨酯预聚物的反应温度为60～75℃；反应时间为1～3h；扩链剂反应的反应温度分别为40℃～50℃、60℃～70℃；反应时间为1～4h；封端反应的反应温度为60℃～80℃，反应时间为2～5h。
21、进一步的，所述油性光引发剂为苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(819)光引发剂、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯(tpo-l)光引发剂中的一种或多种；所述油性光引发剂添加量为丙烯酸羟乙酯封端的聚氨酯预聚物质量的3％～5％；所述交联剂为丙烯酸羟丙酯单体，所述交联剂添加量为丙烯酸羟乙酯封端的聚氨酯预聚物质量的5％～10％；所述的光吸收剂为uv-bl1208，所述光吸收剂质量浓度为0.1％～0.3％，所述光吸收剂添加量为丙烯酸羟乙酯封端的聚氨酯预聚物质量的0.1％～0.3％。
22、进一步的，所述光固化3d打印的参数包括：光源波长为380nm～405nm；单层曝光时间为10s～30s；单层切片厚度为0.05mm～0.1mm；共分为560-840层处理；光源的光强为290mw～500mw；所述成型仿生双梯度结构聚氨酯弹性体的光固化处理所用的光固化波长为280nm～405nm；光源强度为290mw～450mw；所述的光固化时间为10s～30s；所述成型仿生双梯度结构聚氨酯弹性体的热处理温度为40℃～90℃；热处理时间为24h～72h。
23、进一步的，所述光固化处理聚氨酯弹性体所用的光固化波长为280nm～405nm；光源强度为290mw～450mw；所述的光固化时间为10s～30s；所述聚氨本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚氨酯弹性体制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.一种3D打印阻尼减震器制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
3.如权利要求1中所述的一种聚氨酯弹性体制备方法或者如权利要求2中所述的一种3D打印阻尼减震器制备方法，其特征在于，所述丙烯酸羟乙酯封端的聚氨酯预聚物的制备方法包括以下步骤：将二元醇、二异氰酸酯、扩链剂、催化剂、有机溶剂和封端剂混合，首先进行聚氨酯预聚物的合成；其次是二步扩链剂反应；最后经封端反应后，得到由丙烯酸羟乙酯封端的预聚物。
4.如权利要求3中所述的制备方法，其特征在于，所述二元醇为聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚丙二醇中的一种或多种；所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环已基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种；所述的扩链剂为聚醚胺和对苯二酚二羟乙基醚中的一种或多种；所述的催化剂为二月硅酸二丁基锡、二丁酸二甲基锡、二乙酸二乙基锡中的一种或多种；封端剂为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种；有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种
5.如权利要求3中所述的制备方法，其特征在于，所述二元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂的摩尔比例为0.6～0.9:1.33～2:0.4～0.6:0.06～0.15；扩链剂和封端剂的摩尔比为1：0.83～1.2，其中，聚氨酯预聚物的反应温度为60～75℃；反应时间为1～3h；扩链剂反应的反应温度分别为40℃～50℃、60℃～70℃；反应时间为1～4h；封端反应的反应温度为60℃～80℃，反应时间为2～5h。
6.如权利要求1中所述的一种聚氨酯弹性体制备方法或者如权利要求2中所述的一种3D打印阻尼减震器制备方法，其特征在于，所述油性光引发剂为苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(819)光引发剂、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯(TPO-L)光引发剂中的一种或多种；所述油性光引发剂添加量为丙烯酸羟乙酯封端的聚氨酯预聚物质量的3％～5％；所述交联剂为丙烯酸羟丙酯单体，所述交联剂添加量为丙烯酸羟乙酯封端的聚氨酯预聚物质量的5％～10％；所述的光吸收剂为UV-BL1208，所述光吸收剂质量浓度为0.1％～0.3％，所述光吸收剂添加量为丙烯酸羟乙酯封端的聚氨酯预聚物质量的0.1％～0.3％。
7.如权利要求2中所述的一种3D打印阻尼减震器制备方法，其特征在于，所述光固化3D打印的参数包括：光源波长为380nm～405nm；单层曝光时间为10s～30s；单层切片厚度为0.05mm～0.1mm；共分为560-840层处理；光源的光强为290mW～500mW；所述成型仿生双梯度结构聚氨酯弹性体的光固化处理所用的光固化波长为280nm～405nm；光源强度为290mW～450mW；所述的光固化时间为10s～30s；所述成型仿生双梯度结构聚氨酯弹性体的热处理温度为40℃～90℃；热处理时间为24h～72h。
8.如权利要求1中所述的一种聚氨酯弹性体制备方法，其特征在于，所述光固化处理聚氨酯弹性体所用的光固化波长为280nm～405nm；光源强度为290mW～450mW；所述的光固化时间为10s～30s；所述聚氨酯弹性体的热处理温度为40℃～90℃；热处理时间为24h～72h。
9.一种利用权利要求2-7中任意一项制备方法制备得到的3D打印阻尼减震器的应用方法，其特征在于，所述3D打印阻尼减震器应用在阻尼、减震、降噪领域。
10.如权利要求9所述的应用方法，其特征在于，所述3D打印阻尼减震器应用在鞋垫、车辆轮胎、轨道交通、建筑空间工程、军事设备、航空航天以及船舶工业阻尼、减震、降噪领域。
...【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯弹性体制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.一种3d打印阻尼减震器制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
3.如权利要求1中所述的一种聚氨酯弹性体制备方法或者如权利要求2中所述的一种3d打印阻尼减震器制备方法，其特征在于，所述丙烯酸羟乙酯封端的聚氨酯预聚物的制备方法包括以下步骤：将二元醇、二异氰酸酯、扩链剂、催化剂、有机溶剂和封端剂混合，首先进行聚氨酯预聚物的合成；其次是二步扩链剂反应；最后经封端反应后，得到由丙烯酸羟乙酯封端的预聚物。
4.如权利要求3中所述的制备方法，其特征在于，所述二元醇为聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚丙二醇中的一种或多种；所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环已基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种；所述的扩链剂为聚醚胺和对苯二酚二羟乙基醚中的一种或多种；所述的催化剂为二月硅酸二丁基锡、二丁酸二甲基锡、二乙酸二乙基锡中的一种或多种；封端剂为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种；有机溶剂为n，n-二甲基乙酰胺、n，n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种。
5.如权利要求3中所述的制备方法，其特征在于，所述二元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂的摩尔比例为0.6～0.9:1.33～2:0.4～0.6:0.06～0.15；扩链剂和封端剂的摩尔比为1：0.83～1.2，其中，聚氨酯预聚物的反应温度为60～75℃；反应时间为1～3h；扩链剂反应的反应温度分别为40℃～50℃、60℃～70℃；反应时间为1～4h；封端反应的反应温度为60℃～80℃，反应时间为2～5h。
6.如权利要求1中所述的一种聚氨酯弹性体制备方法或者如权利要求2中所述的一种3d打印阻尼减震器制备方法，其特征在于，所述油性光引发剂为苯基双(2,4,6-三甲基...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓龙，白常成，刘德胜，杨星星，周峰，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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