PL227009B1 - Sposób otrzymywania kompozytu zawierajacego ciecz zageszczana scinaniem - Google Patents
Sposób otrzymywania kompozytu zawierajacego ciecz zageszczana scinaniemInfo
- Publication number
- PL227009B1 PL227009B1 PL411282A PL41128215A PL227009B1 PL 227009 B1 PL227009 B1 PL 227009B1 PL 411282 A PL411282 A PL 411282A PL 41128215 A PL41128215 A PL 41128215A PL 227009 B1 PL227009 B1 PL 227009B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- diol
- diisocyanate
- shear
- molecular weight
- liquid
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 title 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 title 1
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 239000005058 Isophorone diisocyanate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 10
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 claims abstract description 10
- NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N isophorone diisocyanate Chemical compound CC1(C)CC(N=C=O)CC(C)(CN=C=O)C1 NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000004970 Chain extender Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 9
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229920003225 polyurethane elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 229920002121 Hydroxyl-terminated polybutadiene Polymers 0.000 claims abstract description 7
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 claims abstract description 6
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- ALQSHHUCVQOPAS-UHFFFAOYSA-N Pentane-1,5-diol Chemical compound OCCCCCO ALQSHHUCVQOPAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000004146 Propane-1,2-diol Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000306 component Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229960004063 propylene glycol Drugs 0.000 claims abstract description 3
- 235000013772 propylene glycol Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- JXCHMDATRWUOAP-UHFFFAOYSA-N diisocyanatomethylbenzene Chemical compound O=C=NC(N=C=O)C1=CC=CC=C1 JXCHMDATRWUOAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 17
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims description 15
- UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L [dibutyl(dodecanoyloxy)stannyl] dodecanoate Chemical group CCCCCCCCCCCC(=O)O[Sn](CCCC)(CCCC)OC(=O)CCCCCCCCCCC UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 11
- 239000012975 dibutyltin dilaurate Substances 0.000 claims description 11
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 10
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 4
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 4
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 3
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 claims description 3
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 20
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 6
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 1,3-propanediol Substances OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 4
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000004817 pentamethylene group Chemical group [H]C([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:1] 0.000 description 3
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001730 Moisture cure polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 2
- HJOVHMDZYOCNQW-UHFFFAOYSA-N isophorone Chemical compound CC1=CC(=O)CC(C)(C)C1 HJOVHMDZYOCNQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N pentamethylene Natural products C1CCCC1 RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000151 polyglycol Polymers 0.000 description 2
- 239000010695 polyglycol Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N (+)-propylene glycol Chemical compound C[C@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- 208000005189 Embolism Diseases 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229920002396 Polyurea Polymers 0.000 description 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 description 1
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-L adipate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCCCC([O-])=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- AYOHIQLKSOJJQH-UHFFFAOYSA-N dibutyltin Chemical compound CCCC[Sn]CCCC AYOHIQLKSOJJQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010339 dilation Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- RUOPINZRYMFPBF-UHFFFAOYSA-N pentane-1,3-diol Chemical compound CCC(O)CCO RUOPINZRYMFPBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 238000000710 polymer precipitation Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- -1 polysulfonamides Polymers 0.000 description 1
- 229920000166 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Abstract
Sposób otrzymywania kompozytu zawierającego ciecz zagęszczaną ścinaniem, polega na tym, że przygotowuje się prepolimer uretanowy na bazie diolu oligowęglanowego o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 1000 - 4000 lub diolu oligo(estro - węglanowego) o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 1000 - 4000 lub polibutadienu zakończonego grupami hydroksylowymi o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 1000 - 3000 jako składnika poliolowego oraz diizocyjanianu izoforonu lub diizocyjanianu heksametylenu lub diizocyjanianu toluilenu lub diizocyjanianu difenylometanu jako składnika diizocyjanianowego, przy stosunku molowym składnika poliolowego do diizocyjanianowego od 20/80 do 33/67, po czym ciecz zagęszczaną ścinaniem wprowadza się w postaci stałych zamrożonych cząstek o wymiarze 1 - 5 mm do formy z elastomeru poliuretanowego i zalewa mieszaniną składającą się z otrzymanego uprzednio prepolimeru uretanowego, przedłużacza łańcucha wybranego spośród: butano-1,4-diolu lub propano-1,2-diolu lub pentano-1,5-diolu oraz katalizatora, w temperaturze od 5 do 20°C, przy czym stosunek molowy przedłużacza łańcucha do ilości obecnych w prepolimerze grup izocyjanianowych wynosi od 33/67 do 30/70, zaś katalizator dodawany jest w ilości od 0,5 do 4%mol w stosunku do ilości obecnych w prepolimerze grup izocyjanianowych, po czym całość pozostawia się do utwardzenia.
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania materiału kompozytowego składającego się z matrycy elastomerowej zawierającej rozproszoną ciecz zagęszczaną ścinaniem. Materiał ten może znaleźć zastosowanie jako np. element ochraniaczy sportowych, w urządzeniach tłumiących, kamizelkach kuloodpornych, przemyśle motoryzacyjnym.
Cieczą dylatancyjną (in. ciecz zagęszczana ścinaniem, ang. shear-thickening fluid, STF) nazywa się zawiesinę wykazującą skokowy wzrost lepkości dynamicznej w funkcji szybkości ścinania. Wzrost lepkości następuje po przekroczeniu tzw. krytycznej szybkości ścinania. Układy wykazujące zagęszczanie ścinaniem są to zawiesiny drobnoziarnistego ciała stałego (np. krzemionki) w cieczy dyspergującej (np. poliglikole), zawierające także inne dodatki mające wpływ na ich właściwości reologiczne. Dodatkami takimi mogą być surfaktanty, substancje jonowe, polimery, mieszaniny proszków. Unikalne właściwości układów dylatancyjnych przejawiają się zamianą dostarczanej przez siły ścinające energii kinetycznej na wzrost lepkości. Skutkuje to rozpraszaniem i absorpcją działającej siły w większej objętości, co powoduje tłumienie jej działania. Ze względu na te właściwości ciecze zagęszczane ścinaniem mogą znaleźć zastosowanie w przemyśle sportowym np. w ochraniaczach sportowych, systemach tłumiących, kamizelkach kuloodpornych.
Ciecze dylatancyjne immobilizuje się w strukturach przestrzennych, tworząc kompozyty z tworzywami. W opisie międzynarodowego zgłoszenia patentowego WO 2009/063332 przedstawiono możliwe sposoby przygotowywania kompozytów zawierających STF: nasączanie pianek elastycznych i sztywnych, wypełnianie porów w piankach o zamkniętych porach, nasączanie tkanin cieczą, wypełnianie rdzeni włókien o kształcie rurkowym.
Do immobilizacji cieczy zagęszczanych ścinaniem można wykorzystać matryce poliuretanowe. Poliuretany są tworzywami polimerowymi charakteryzującymi się najbardziej wszechstronnymi właściwościami i zastosowaniami w przemyśle. Otrzymuje się z nich różnorodne materiały o szerokim zakresie aplikacyjnym, w tym także osnowy w różnego rodzaju materiałach kompozytowych. W opisie zgłoszenia patentowego US 2010/0221521 przedstawiono kompozyty polimerowe otrzymane przez wprowadzenie STF do pianki poliuretanowej o porach otwartych, charakteryzujące się wyraźnymi właściwościami dylatancyjnymi.
Aby utworzyć kompozyt zawierający ciecz dylatancyjną w osnowie poliuretanowej należy uniemożliwić lub ograniczyć kontakt cieczy zagęszczanej ścinaniem z substancjami syntezy osnowy kompozytu, w celu uniknięcia reakcji addycji izocyjanianu do grup hydroksylowych poliglikolu z cieczy dylatancyjnej. Jedną z technik zabezpieczania cieczy przed kontaktem z otoczeniem jest kapsułkowanie umożliwiające zamykanie substancji ciekłych wewnątrz nośnika. Do kapsułkowania najszerzej stosowanymi są metody oparte na wytrąceniu polimeru w wyniku separacji faz oraz polireakcja stopniowa na granicy faz. Jak przedstawiono w opisie patentowym US 4,534,783 możliwe jest otrzymywanie małych kapsułek zbudowanych z otoczki (cienkiej ścianki) polimerowej np. z polimocznika, poliamidu, polisulfonoamidów, poliestrów, poliwęglanów, poliuretanów. W metodzie wykorzystuje się emulsję dwóch niemieszalnych faz - fazy wodnej w fazie olejowej. W nierozpuszczalniku (faza olejowa) zawierającym środek powierzchniowo czynny dysperguje się mieszaninę hydrofitową (faza wodna) substancji czynnej i wielofunkcyjnego reagenta polireakcji (hydrofitowy monomer budujący ściankę np. TETA). W wyniku homogenizacji powstaje emulsja W/O. Następnie wprowadza się drugi reagent polireakcji rozpuszczalny w nierozpuszczalniku (hydrofobowy monomer budujący ściankę np. diizocyjanian). W wyniku natychmiastowej reakcji na granicy faz powstaje usieciowana powłoka z zamkniętą wewnątrz substancją czynną rozpuszczalną w wodzie. Ciecz dylatancyjna znajdująca się wewnątrz nośnika nie jest narażona na kontakt z agresywnym środowiskiem zewnętrznym, wobec czego kapsułki z cieczą dylatancyjną można wprowadzić do reagentów syntezy poliuretanu, jak na przykład elastomeru poliuretanowego. Ograniczeniem metody jest rozmiar otrzymywanych kapsułek, zwykle nie przekraczający 300 μm. W przypadku cieczy dylatancyjnych zbyt mała wielkość cząstek fazy rozproszonej w kompozycie może negatywnie wpływać na efekt dylatancyjny, ponieważ efekt ten ma charakter makroskopowy.
Zważywszy na szeroki wachlarz możliwych zastosowań materiałów zawierających ciecze zagęszczane ścinaniem i stale rosnące zainteresowanie tymi cieczami ważne jest poszukiwanie coraz bardziej dogodnych metod otrzymywania materiałów z STF. W ten nurt wpisuje się obecny wynalazek.
PL 227 009 B1
Sposób otrzymywania kompozytu zawierającego ciecz zagęszczaną ścinaniem według wynalazku polega na tym, że ciecz dylatancyjną w postaci stałej wprowadza się do reagentów syntezy elastomeru poliuretanowego w obniżonej temperaturze.
Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że przygotowuje się w znany sposób prepolimer uretanowy na bazie diolu oligowęglanowego o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 1000-4000 lub diolu oligo(estro-węglanowego) o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 1000-4000 lub polibutadienu zakończonego grupami hydroksylowymi o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 1000-3000 jako składnika poliolowego oraz diizocyjanianu izoforonu lub diizocyjanianu heksametylenu lub diizocyjanianu toluilenu lub diizocyjanianu difenylometanu jako składnika diizocyjanianowego, przy stosunku molowym składnika poliolowego do diizocyjanianowego od 20/80 do 33/67, po czym ciecz zagęszczaną ścinaniem wprowadza się w postaci stałych zamrożonych cząstek o wymiarze 1-5 mm do formy z elastomeru poliuretanowego, i zalewa się mieszaniną składającą się z otrzymanego uprzednio prepolimeru uretanowego, przedłużacza łańcucha wybranego spośród: butano-1,4-diolu lub propano-1,2-diolu lub pentano-1,5-diolu oraz katalizatora, w temperaturze od 5 do 20°C. Stosunek molowy przedłużacza łańcucha do ilości obecnych w prepolimerze grup izocyjanianiowych wynosi od 33/67 do 30/70, zaś katalizator dodawany jest w ilości od 0,5 do 4%mol w stosunku do ilości obecnych w prepolimerze grup izocyjanianowych. Całość pozostawia się do utwardzenia.
Korzystnie, po wstępnym utwardzeniu, w czasie od 5 do 30 minut, zalewa się wstępnie utwardzony kompozyt ponownie tą samą mieszaniną prepolimeru, przedłużacza łańcucha i katalizatora. W takim przypadku stosunek pierwszej do drugiej części mieszaniny wynosi od 95/5 do 90/10.
Zgodnie z wynalazkiem stosuje się ciecz zagęszczaną ścinaniem, w której fazę ciągłą stanowi glikol polietylenowy o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 200-400 lub glikol etylenowy lub glikol dietylenowy lub glikol trietylenowy lub glicerol, a fazę rozproszoną stanowi krzemionka o wielkości ziarna od 7 do 500 nm, zaś stężenie fazy stałej wynosi 10-30%. Stosunek ilości cieczy zagęszczanej ścinaniem do ilości fazy ciągłej w kompozycie z uwzględnieniem materiału formy wynosi od 10/90 do 50/50.
Ciecz zagęszczaną ścinaniem w postaci stałych cząstek otrzymuje się poprzez wkroplenie cieczy zagęszczanej ścinaniem do schłodzonego nierozpuszczalnika lub zamrożenie cieczy zagęszczanej ścinaniem w formie lub pokruszenie zamrożonego arkusza cieczy zagęszczanej ścinaniem. Jako nierozpuszczalnik stosowane mogą być oleje silikonowe schłodzone do temperatury od -5 do -40°C.
Korzystnie stosuje się formę wykonaną z tego samego poliuretanu, który stanowi fazę ciągłą otrzymywanego kompozytu, ale możliwe jest również użycie innego elastomeru.
Korzystnie jako katalizator stosuje się dilaurynianu dibutylocyny.
Prepolimer uretanowy może być otrzymany w dowolny sposób, jednak najkorzystniej jest otrzymywany w wyniku reakcji składnika poliolowego oraz diizocyjanianu, zmieszanych w stosunku molowym od 1:2 do 1:4. Reakcja prowadzona jest w atmosferze gazu obojętnego w temperaturze od 50 do 100°C, w czasie od 1 do 24 godzin, przy ciągłym mieszaniu.
W sposobie według wynalazku stosuje się zamrożone cząstki cieczy zagęszczanej ścinaniem o kontrolowanej wielkości, rozproszone w mieszaninie prepolimeru uretanowego, przedłużacza łańcucha i katalizatora o temperaturze 5-20°C, a formowanie kompozytu prowadzi się w formie wykonanej z elastomeru. W wyniku utwardzenia elastomeru poliuretanowego otrzymuje się gotowy materiał kompozytowy zawierający rozproszoną ciecz dylatancyjną. Stosowanie zamrożonej cieczy zagęszczanej ścinaniem powoduje, że zawierające grupy hydroksylowe składniki fazy ciągłej tylko powierzchniowo mogą przereagować z grupami izocyjanianowymi. Ponadto zamrożone cząstki cieczy dylatancyjnej zachowują w matrycy kształt i wielkość nadane im podczas zamrażania. W rezultacie ciecz dylatancyjna w kompozycie jest rozproszona w postaci wydzieleń o określonym kształcie i wielkości, dzięki czemu w przypadku uszkodzenia kompozytu nie dochodzi do wycieku całości zawartej w nim cieczy dylatancyjnej. Zachowanie stałych kształtu i wielkości korzystnie wpływa również na równomierność rozproszenia cieczy dylatancyjnej w kompozycie.
Sposób według wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładach wytwarzania.
P r z y k ł a d 1. 8 g cieczy zagęszczanej ścinaniem otrzymanej z glikolu polietylenowego o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 400 zawierającej 26,8% krzemionki o wielkości ziarna 7 nm wkroplono do oleju silikonowego o temperaturze -20°C. Uformowane zamrożone kulki o średnicy mm odsączono, przemyto heksanem o temperaturze -20°C i użyto do utrzymania kompozytu.
3
Do zaazotowanej kolby o pojemności 50 cm3 wprowadzono 6,50 g polibutadienu zakończonego grupami hydroksylowymi o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 2500 oraz 1,73 g diizocyjanianu
PL 227 009 B1 izoforonu. Zawartość kolby mieszano z szybkością 600 obr/min w temperaturze 80°C przez 3 h. Następnie schłodzono otrzymany prepolimer do temperatury 25°C. Dodano 0,13 g dilaurynianu dibutylocyny oraz 0,45 g butano-1,4-diolu i wymieszano. Do otwartej formy w postaci prostopadłościanu o wymiarach 100x50x5 mm i grubości ścianek 1 mm wykonanej z poliuretanu o takim samym składzie jak ten przygotowywany wprowadzono 8 g zamrożonej cieczy zagęszczanej ścinaniem w postaci kulek. Kulki zalano 8,0 g przygotowanej mieszaniny prepolimeru poliuretanowego, butano-1,4-diolu i dilaurynianu dibutylocyny. Po wstępnym utwardzeniu wylanej mieszaniny na jej powierzchnię wylano pozostałe 0,7 g mieszaniny prepolimeru poliuretanowego, butano-1,4-diolu i dilaurynianu dibutylocyny w celu utworzenia wierzchniej warstwy kompozytu. Prepolimer pozostawiono w warunkach pokojowych na 3 doby w celu utwardzenia.
Kompozyt zbadano pod kątem zdolności rozpraszania energii uderzenia tępym narzędziem.
Wykazywał on lepsze zdolności tłumiące od litego poliuretanu - przekazana przez próbkę energia uderzenia była o 25% mniejsza. Kompozyt charakteryzował się przy tym większą elastycznością.
P r z y k ł a d 2. Proces otrzymywania kompozytu zawierającego ciecz zagęszczaną ścinaniem rozproszoną w matrycy elastomerowej prowadzono w sposób analogiczny do przykładu 1 z tym, że do syntezy elastomeru poliuretanowego użyto 6,90 g polibutadienu zakończonego grupami hydroksylowymi o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 2500, 1,39 g diizocyjanianu heksametylenu zamiast diizocyjanianu izoforonu, 0,40 g 1,3-propanodiolu zamiast butano-1,4-diolu oraz 0,14 g dilaurynianu dibutylocyny.
P r z y k ł a d 3. Proces otrzymywania kompozytu zawierającego ciecz zagęszczaną ścinaniem rozproszoną w matrycy elastomerowej prowadzono w sposób analogiczny do przykładu 1 z tym, że do syntezy elastomeru poliuretanowego użyto 6,70 g polibutadienu zakończonego grupami hydroksylowymi o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 2500, 1,40 g diizocyjanianu toluilenu zamiast diizocyjanianu izoforonu, 0,53 g pentano-1,3-diolu zamiast butano-1,4-diolu oraz 0,14 g dilaurynianu dibutylocyny.
P r z y k ł a d 4. Proces otrzymywania kompozytu zawierającego ciecz zagęszczaną ścinaniem rozproszoną w matrycy elastomerowej prowadzono w sposób analogiczny do przykładu 1 z tym że fazę rozproszoną stanowiła ciecz zagęszczana ścinaniem na bazie glikolu etylenowego zawierająca krzemionkę o wielkości ziarna 14 nm.
P r z y k ł a d 5. Proces otrzymywania kompozytu zawierającego ciecz zagęszczaną ścinaniem rozproszoną w matrycy elastomerowej prowadzono w sposób analogiczny do przykładu 1 z tym że fazę rozproszoną stanowiła ciecz zagęszczana ścinaniem na bazie glikolu dietylenowego zawierająca krzemionkę o wielkości ziarna 200-300 nm. 8 g tak przygotowanej cieczy zagęszczanej ścinaniem wprowadzono do formy silikonowej, w której uformowano ciecz w postaci prętów o średnicy 3 mm i długości 60 mm, które następnie zamrożono i pocięto na kawałki w postaci walca o podstawie o średnicy 3 mm i wysokości 3 mm. Tak przygotowaną ciecz zagęszczaną ścinaniem użyto do otrzymywania kompozytu.
P r z y k ł a d 6. Proces otrzymywania kompozytu zawierającego ciecz zagęszczaną ścinaniem rozproszoną w matrycy elastomerowej prowadzono w sposób analogiczny do przykładu 1 z tym że fazę rozproszoną stanowiła ciecz zagęszczana ścinaniem na bazie glikolu polietylenowego o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 200. 8 g cieczy zagęszczanej ścinaniem zamrożono w postaci arkusza o grubości 3 mm i pokruszono na kawałki o średnicy ok. 3 mm. Tak przygotowaną ciecz zagęszczaną ścinaniem użyto do otrzymywania kompozytu.
P r z y k ł a d 7. Proces otrzymywan ia kompozytu zawierającego ciecz zagęszczaną ścinaniem rozproszoną w matrycy elastomerowej prowadzono w sposób analogiczny do przykładu 1 z tym, że fazę rozproszoną stanowiła ciecz zagęszczana ścinaniem na bazie glikolu trietylenowego zawierająca 23% mieszaniny krzemionki o wielkości ziarna 7 nm i krzemionki o wielkości ziarna 14 nm w stosunku wagowym 1:1.
P r z y k ł a d 8. Proces otrzymywania kompozytu zawierającego ciecz zagęszczaną ścinaniem rozproszoną w matrycy elastomerowej prowadzono w sposób analogiczny do przykładu 1 z tym, że fazę rozproszoną stanowiła ciecz zagęszczana ścinaniem na bazie glicerolu zawierająca 19,2% mieszaniny krzemionki o wielkości ziarna 7 nm i krzemionki o wielkości ziarna 200-300 nm w stosunku wagowym 1:1.
P r z y k ł a d 9. Proces otrzymywania kompozytu zawierającego ciecz zagęszczaną ścinaniem rozproszoną w matrycy elastomerowej prowadzono w sposób analogiczny do przykładu 1 z tym, że do syntezy elastomeru użyto 6,8 g diolu oligo(bursztynianu-co-węglanu tetrametylenu) o średnim liczboPL 227 009 B1 wo ciężarze cząsteczkowym 3430 i 74% zawartości grup węglanowych zamiast polibutadienu zakończonego grupami hydroksylowymi, 1,49 g diizocyjanianu 4,4'-difenylometanu zamiast diizocyjanianu izoforonu, 0,34 g butano-1,4-diolu oraz 0,10 g dilaurynianu dibutylocyny.
P r z y k ł a d 10. Proces otrzymywania kompozytu zawierającego ciecz zagęszczaną ścinaniem rozproszoną w matrycy elastomerowej prowadzono w sposób analogiczny do przykładu 1 z tym, że do syntezy elastomeru użyto 6,9 g diolu oligo(bursztynianu-co-węglanu tetrametylenu) o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 2650 i 87% zawartości grup węglanowych zamiast polibutadienu zakończonego grupami hydroksylowymi, 1,31 g diizocyjanianu heksametylenu zamiast diizocyjanianu izoforonu, 0,38 g propano-1,3-diolu zamiast butano-1,4-diolu oraz 0,13 g dilaurynianu dibutylocyny.
P r z y k ł a d 11. Proces otrzymywania kompozytu zawierającego ciecz zagęszczaną ścinaniem rozproszoną w matrycy elastomerowej prowadzono w sposób analogiczny do przykładu 1 z tym, że do syntezy elastomeru użyto 6,5 g diolu oligo(adypinianu-co-węglanu pentametylenu) o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 2050 i 75% zawartości grup węglanowych zamiast polibutadienu zakończonego grupami hydroksylowymi, 1,60 g diizocyjanianu heksametylenu zamiast diizocyjanianu izoforonu, 0,54 g butano-1,4-diolu oraz 0,16 g dilaurynianu dibutylocyny.
P r z y k ł a d 12. Proces otrzymywania kompozytu zawierającego ciecz zagęszczaną ścinaniem rozproszoną w matrycy elastomerowej prowadzono w sposób analogiczny do przykładu 1 z tym, że do syntezy elastomeru użyto 5,6 g diolu oligo(węglan tetrametylenu-co-pentametylenu) o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 1550 i 50% zawartości grup pentametylenowych zamiast polibutadienu zakończonego grupami hydroksylowymi, 2,41 g diizocyjanianu izoforonu, 0,52 g propano-1,3-diolu zamiast butano-1,4-diolu oraz 0,18 g dilaurynianu dibutylocyny.
P r z y k ł a d 13. Proces otrzymywania kompozytu zawierającego ciecz zagęszczaną ścinaniem rozproszoną w matrycy elastomerowej prowadzono w sposób analogiczny do przykładu 1 z tym, że do syntezy elastomeru użyto 5,8 g diolu oligo(adypinianu-co-węglanu tetrametylenu-co-pentametylenu) o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 1740, stosunku adypinianu do węglanu 1:3 i stosunku segmentów tetrametylenowych do segmentów pentametylenowych 2:3 zamiast polibutadienu zakończonego grupami hydroksylowymi, 2,22 g diizocyjanianu izoforonu, 0,57 g butano-1,4-diolu oraz 0,17 g dilaurynianu dibutylocyny.
Claims (8)
1. Sposób otrzymywania kompozytu zawierającego ciecz zagęszczaną ścinaniem, w którym ciecz dylatancyjna jest zawarta w osnowie poliuretanowej, znamienny tym, że przygotowuje się prepolimer uretanowy na bazie diolu oligowęglanowego o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 1000-4000 lub diolu oligo(estro-węglanowego) o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 1000-4000 lub polibutadienu zakończonego grupami hydroksylowymi o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 1000-3000 jako składnika poliolowego oraz diizocyjanianu izoforonu lub diizocyjanianu heksametylenu lub diizocyjanianu toluilenu lub diizocyjanianu difenylometanu jako składnika diizocyjanianowego, przy stosunku molowym składnika poliolowego do diizocyjanianowego od 20/80 do 33/67, po czym ciecz zagęszczaną ścinaniem wprowadza się w postaci stałych zamrożonych cząstek o wymiarze 1-5 mm do formy z elastomeru poliuretanowego i zalewa się mieszaniną składającą się z otrzymanego uprzednio prepolimeru uretanowego, przedłużacza łańcucha wybranego spośród: butano-1,4-diolu lub propano-1,2-diolu lub pentano-1,5-diolu oraz katalizatora, w temperaturze od 5 do 20°C, przy czym stosunek molowy przedłużacza łańcucha do ilości obecnych w prepolimerze grup izocyjanianiowych wynosi od 33/67 do 30/70, zaś katalizator dodawany jest w ilości od 0,5 do 4%mol w stosunku do ilości obecnych w prepolimerze grup izocyjanianowych, po czym całość pozostawia się do utwardzenia.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po wstępnym utwardzeniu, w czasie od 5 do 30 minut, zalewa się wstępnie utwardzony kompozyt ponownie tą samą mieszaniną prepolimeru, przedłużacza łańcucha i katalizatora, przy czym stosunek pierwszej do drugiej części mieszaniny wynosi od 95/5 do 90/10.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się ciecz zagęszczaną ścinaniem, w której fazę ciągłą stanowi glikol polietylenowy o średnim liczbowo ciężarze cząsteczkowym 200-400 lub glikol etylenowy lub glikol dietylenowy lub glikol trietylenowy lub glicerol, a fazę
PL 227 009 B1 rozproszoną stanowi krzemionka o wielkości ziarna od 7 do 500 nm, zaś stężenie fazy stałej wynosi 10-30%.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek ilości cieczy zagęszczanej ścinaniem do ilości fazy ciągłej w kompozycie z uwzględnieniem materiału formy wynosi od 10/90 do 50/50.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się ciecz zagęszczaną ścinaniem w postaci stałych cząstek otrzymaną przez wkroplenie cieczy zagęszczanej ścinaniem do schłodzonego nierozpuszczalnika lub zamrożenie cieczy zagęszczanej ścinaniem w formie lub pokruszenie zamrożonego arkusza cieczy zagęszczanej ścinaniem.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jako nierozpuszczalnik stosuje się oleje silikonowe schłodzone do temperatury od -5 do -40°C.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się formę wykonaną z tego samego poliuretanu, który stanowi fazę ciągłą otrzymywanego kompozytu.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się dilaurynian dibutylocyny.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL411282A PL227009B1 (pl) | 2015-02-16 | 2015-02-16 | Sposób otrzymywania kompozytu zawierajacego ciecz zageszczana scinaniem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL411282A PL227009B1 (pl) | 2015-02-16 | 2015-02-16 | Sposób otrzymywania kompozytu zawierajacego ciecz zageszczana scinaniem |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL411282A1 PL411282A1 (pl) | 2016-08-29 |
| PL227009B1 true PL227009B1 (pl) | 2017-10-31 |
Family
ID=56760122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL411282A PL227009B1 (pl) | 2015-02-16 | 2015-02-16 | Sposób otrzymywania kompozytu zawierajacego ciecz zageszczana scinaniem |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL227009B1 (pl) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL423341A1 (pl) * | 2017-11-02 | 2019-05-06 | Politechnika Warszawska | Kompozyt ceramiczno-polimerowy i sposób wytwarzania kompozytu ceramiczno-polimerowego |
| PL424200A1 (pl) * | 2018-01-04 | 2019-07-15 | Politechnika Warszawska | Sposób wytwarzania kompozytu zawierającego płyn zagęszczany ścinaniem |
-
2015
- 2015-02-16 PL PL411282A patent/PL227009B1/pl unknown
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL423341A1 (pl) * | 2017-11-02 | 2019-05-06 | Politechnika Warszawska | Kompozyt ceramiczno-polimerowy i sposób wytwarzania kompozytu ceramiczno-polimerowego |
| PL235452B1 (pl) * | 2017-11-02 | 2020-08-10 | Politechnika Warszawska | Kompozyt ceramiczno-polimerowy i sposób wytwarzania kompozytu ceramiczno-polimerowego |
| PL424200A1 (pl) * | 2018-01-04 | 2019-07-15 | Politechnika Warszawska | Sposób wytwarzania kompozytu zawierającego płyn zagęszczany ścinaniem |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL411282A1 (pl) | 2016-08-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sun et al. | Double-layered reactive microcapsules with excellent thermal and non-polar solvent resistance for self-healing coatings | |
| TWI884908B (zh) | 用於製備具有低玻璃轉變溫度的熱塑性聚胺甲酸酯的方法 | |
| CN110035882B (zh) | 从热固性材料制造三维物体 | |
| US6020387A (en) | Low density polymers and methods of making and using same | |
| JP6902063B2 (ja) | 多孔質研磨パッドおよびその製造方法 | |
| CN109627416A (zh) | 来自低游离单体预聚物的热塑性聚氨酯 | |
| EP2814860A1 (en) | Elastomers for paper mill equipment | |
| US9926424B2 (en) | Use of polyurea nanoparticles as performance modifiers in polyurethane materials | |
| JP2019070423A (ja) | バウンドストッパおよびその製造方法 | |
| KR20190045229A (ko) | 마이크로파 발포 | |
| CN103834159A (zh) | 环保型的水溶性聚氨酯化学灌浆材料及其制备方法 | |
| CN114573787A (zh) | 用于能量管理的多孔材料 | |
| PL227009B1 (pl) | Sposób otrzymywania kompozytu zawierajacego ciecz zageszczana scinaniem | |
| JP2026009257A (ja) | ポリウレタンフォーム | |
| CN114045023B (zh) | 一种含有生物质填充材料的聚氨酯树脂及其制备和应用 | |
| CN114258409A (zh) | 软质聚氨酯泡沫的制备方法 | |
| JP5214305B2 (ja) | 発泡金属焼結体の製造方法 | |
| US9650468B2 (en) | Encapsulation of active agents for on-demand release | |
| CN104059352B (zh) | 聚氨酯pur弹性体及汽车部件发泡阻尼环缓冲圈的制造方法 | |
| JP6638201B2 (ja) | 二液常温硬化型ウレタン塗膜防水材組成物 | |
| JPH0827240A (ja) | 連通気泡ポリウレタンフォームの製造方法 | |
| JP6569254B2 (ja) | 二液常温硬化型ウレタン塗膜防水材組成物 | |
| CN101128499A (zh) | 生产基于多孔聚氨酯弹性体的圆柱状模制品的方法 | |
| KR20180032066A (ko) | 고폭화약용 단열재 폼 | |
| JP2001352156A (ja) | 電子部品用発泡ポリウレタン及び当該発泡ポリウレタンで被覆した電子部品の製造方法 |