一种压电材料改性复合防爆结构及其制备方法

技术领域

本发明属于防爆结构技术领域，具体涉及一种压电材料改性复合防爆结构及其制备方法。

背景技术

防爆结构是具有抗爆炸冲击波的能力、能将爆炸的破坏作用限制在一定范围内的结构。防爆结构可广泛应用于周边安全与防御墙、设备护岸、炸药和违禁品的搜索区域、弹药化合物、人员和材料掩体、观察点、防御射击阵地、公路检查站、边境检查站。

现有技术中，防爆结构主要是采用混凝土结构或者泡沫铝结构，混凝土结构需要很厚，重量大，而泡沫铝结构的价格高、防爆性不能满足高防爆要求。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的混凝土防爆结构重量大，而泡沫铝防爆结构价格高、防爆性不能满足高防爆要求的技术问题，提供一种压电材料改性复合防爆涂层及其制备方法。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

本发明提供一种压电材料改性复合防爆结构的制备方法，步骤如下：

步骤一、制备A组分

将40～55重量份的脱水聚醚多元醇和50～65重量份的异氰酸酯在80～90℃反应2.5～3.5h，得到A组分；

步骤二、制备B组分

将10～20重量份的压电材料溶解在DMF中，制成含有压电材料的溶液，将含有压电材料的溶液、55～65重量份的端氨基聚醚、26～35重量份的胺类扩链剂和6～10重量份的质量比为1:1的润湿分散剂和消泡剂的混合物，以4000～5000r/min的搅拌速度混合均匀，然后超声波震荡分散均匀，得到B组分；

所述压电材料为有机PVDF压电材料或无机陶瓷类压电材料；

步骤三、制备C组分

将10～30重量份发泡颗粒A、50重量份A组分和50重量份B组分充分搅拌均匀后，经混炼、挤压、造粒，制成粒径为1～2mm的颗粒，利用超临界发泡技术将颗粒发泡，得到粒径为3～6mm的不同的发泡颗粒B；

所述发泡颗粒A为TPU颗粒、PP颗粒或聚碳酸酯颗粒，粒径为2～3mm；

步骤四、制备复合材料

将10～30重量份的不同的发泡颗粒B分别与100重量份步骤二制备的组分B混合，并加入100重量份组分A进行固化，得到密度为0.4～0.8g/cm

步骤五、制备压电材料改性复合防爆结构

将步骤四制备的不同的复合材料按照密度从小至大粘结，得到压电材料改性复合防爆结构。

优选的是，所述步骤一中，聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇或聚四氢呋喃醚二醇。

优选的是，所述步骤一中，异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯其聚合体、碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、三苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、三甲基1,6-六亚甲基二异氰酸酯的一种或几种。

优选的是，所述步骤一中，将聚醚多元醇经110～120℃真空脱水处理2～3h得到脱水聚醚多元醇。

优选的是，所述步骤二中，无机陶瓷类压电材料为钛酸钡系或锆钛酸铅。

优选的是，所述步骤二中，端氨基聚醚为二官能度氨基聚醚、聚四亚甲基醚二对氨基苯甲酸酯或三官能度氨基聚醚。

优选的是，所述步骤二中，胺类扩链剂为甲基二乙醇胺、异佛尔酮二胺、二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、二乙基甲苯二胺、N,N’-二烷基二胺、N,N’-二烷基甲基二胺、1,4-双仲丁氨基苯、4,4’-双仲基氨基二苯基甲烷、4,4'-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)、4,4-亚甲基双(2,6-二乙基苯胺)、N,N’-双仲戊基环己烷二胺中的一种或几种。

优选的是，所述步骤二中，润湿分散剂为BYK 9076。

优选的是，所述步骤二中，消泡剂为BYKA530。

优选的是，所述步骤二中，含有压电材料的溶液的浓度为10wt％～20wt％。

优选的是，所述步骤三中，超临界发泡技术为：将颗粒放入CO

优选的是，所述步骤五中，粘结材料为聚氨酯胶黏剂。

本发明还提供上述压电材料改性复合防爆结构的制备方法制备的压电材料改性复合防爆结构。

优选的是，所述压电材料改性复合防爆结构的厚度为5cm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的压电材料改性复合防爆结构采用硬度、密度不同的多梯度层状结构，层状结构采用导电导热高模量聚氨酯作为基质结构，采用压电材料/聚氨酯复合材料超临界发泡颗粒进行填充，从而最大程度的提高材料在爆炸冲击波衰减中的作用，实现优异的防爆性能，且本发明的压电材料改性复合防爆结构在低厚度(5cm以内)就能实现很好的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为本发明的压电材料改性复合防爆结构的结构示意图；

图中，1、导电导热高模量聚氨酯，2、压电材料/聚氨酯复合材料超临界发泡颗粒。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明的的压电材料改性复合防爆结构的制备方法，步骤如下：

步骤一、制备A组分

将40～55重量份的脱水聚醚多元醇和50～65重量份的异氰酸酯在80～90℃反应2.5～3.5h，得到A组分；

步骤二、制备B组分

将10～20重量份的压电材料溶解在DMF中，制成含有压电材料的溶液，将含有压电材料的溶液、55～65重量份的端氨基聚醚、26～35重量份的胺类扩链剂和6～10重量份的质量比为1:1的润湿分散剂和消泡剂的混合物，以4000～5000r/min的搅拌速度混合均匀，然后超声波震荡分散均匀，得到B组分；

所述压电材料为有机PVDF压电材料或无机陶瓷类压电材料；

步骤三、制备C组分

将10～30重量份发泡颗粒A、50重量份A组分和50重量份B组分充分搅拌均匀后，经混炼、挤压、造粒，制成粒径为1～2mm的颗粒，利用超临界发泡技术将颗粒发泡，得到粒径为3～6mm的不同的发泡颗粒B；

所述发泡颗粒A为TPU颗粒、PP颗粒或聚碳酸酯颗粒，粒径为2～3mm；

步骤四、制备复合材料

将10～30重量份的不同的发泡颗粒B分别与100重量份步骤二制备的组分B混合，并加入100重量份组分A进行固化，得到密度为0.4～0.8g/cm

步骤五、制备压电材料改性复合防爆结构

将步骤四制备的不同的复合材料按照密度从墙体内到墙体外依次变大粘结，得到压电材料改性复合防爆结构，层数没有特殊限制，按照需求设置即可，每层厚度没有特殊限制，可相同或不同。

上述技术方案，步骤一中，聚醚多元醇优选为聚氧化丙烯二醇或聚四氢呋喃醚二醇。异氰酸酯优选为二苯基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯其聚合体、碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、三苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、三甲基1,6-六亚甲基二异氰酸酯的一种或几种。优选步骤一中，将聚醚多元醇经110～120℃真空脱水处理2～3h得到脱水聚醚多元醇。

上述技术方案，步骤二中，优选无机陶瓷类压电材料为钛酸钡系或锆钛酸铅。端氨基聚醚优选为二官能度氨基聚醚、聚四亚甲基醚二对氨基苯甲酸酯或三官能度氨基聚醚。胺类扩链剂优选为甲基二乙醇胺、异佛尔酮二胺、二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、二乙基甲苯二胺、N,N’-二烷基二胺、N,N’-二烷基甲基二胺、1,4-双仲丁氨基苯、4,4’-双仲基氨基二苯基甲烷、4,4'-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)、4,4-亚甲基双(2,6-二乙基苯胺)、N,N’-双仲戊基环己烷二胺中的一种或几种。润湿分散剂优选为BYK 9076。消泡剂优选为BYK A530。含有压电材料的溶液的浓度优选为10wt％～20wt％。

上述技术方案，步骤三中，超临界发泡技术优选为：将颗粒放入CO

上述技术方案，步骤五中，粘结材料优选为聚氨酯胶黏剂。

本发明的压电材料改性复合防爆结构的制备方法制备的压电材料改性复合防爆结构。如图1所示，本发明的压电材料改性复合防爆结构由多层硬度、密度不同的层状结构粘结而成，每层层状结构以导电导热高模量聚氨酯1为基质结构，压电材料/聚氨酯复合材料超临界发泡颗粒2为填充颗粒。

本发明中，优选压电材料改性复合防爆结构的厚度为5cm。

在本发明中所使用的术语，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义，除非另有说明。为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合实施例对本发明作进一步的详细介绍。

在以下实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂、装置、仪器、设备等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

以下结合实施例进一步说明本发明。

实施例1

压电材料改性复合防爆结构的制备方法，步骤如下：

步骤一、制备A组分

将45重量份的脱水聚醚多元醇(分子量：1000)和55重量份的异氰酸酯在80～90℃反应2.5～3.5h，得到A组分；

步骤二、制备B组分

将10重量份的有机PVDF溶解在90重量份DMF中，制成含有10wt％的压电材料的溶液，将含有压电材料的溶液、60重量份的聚四亚甲基醚二对氨基苯甲酸酯、30重量份的4,4’-双仲基氨基二苯基甲烷和6～10重量份的质量比为1:1的BYK 9076和BYKA530的混合物，以4500r/min的搅拌速度混合均匀，然后超声波震荡分散均匀，得到B组分；

步骤三、制备C组分

将10重量份TPU颗粒、50重量份A组分和50重量份B组分充分搅拌均匀后，经混炼、挤压、造粒，制成粒径为1mm的颗粒；

将10重量份1mm的颗粒放入CO

将10重量份1mm的颗粒放入CO

将10重量份1mm的颗粒放入CO

步骤四、制备复合材料

将10重量份不同粒径的发泡颗粒B分别与100重量份步骤二制备的组分B混合，并加入100重量份组分A进行固化，得到密度为0.4～0.8g/cm

步骤五、制备压电材料改性复合防爆结构

将三种步骤四制备的不同的复合材料按照密度从墙体内到墙体外依次变大粘结，得到压电材料改性复合防爆结构。

显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施例的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。