CN109265978A - 冲锋枪透明弹匣用tpu的制备方法 - Google Patents
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Abstract
冲锋枪透明弹匣用TPU的制备方法，属于弹匣用聚氨酯的技术领域，包括以下步骤：A、按质量份数，将大分子二醇35‑45份，二异氰酸酯35‑45份，小分子扩链剂10‑15份，润滑剂1‑4份，抗氧剂0.2‑1份，光稳定剂0.1‑0.5份，有机蒙脱土3‑5份，以及占上述原料组分总重0.03‑0.08％的催化剂，注入到双螺杆挤出机中，反应挤出得硬度为70‑80D的TPU颗粒；B、取步骤A得到的TPU 40‑80份，经表面处理的玻璃纤维20‑60份，相容剂1‑10份，采用两阶螺杆共混，经挤出造粒得透明冲锋枪弹匣用TPU颗粒。本发明方法制得的TPU复合材料强度、尺寸稳定性、耐磨性、刚性等性能优异且能满足透明弹夹各项物性要求。
Description
技术领域
本发明属于弹匣用聚氨酯的技术领域，具体涉及冲锋枪透明弹匣用TPU的制备方法，可获得高性能透明弹匣，能够很方便的观察余弹量。
背景技术
传统机枪弹匣为金属制造，它的突出优点就是强度大，能适应超级低温，耐磨损。但是其缺点也很明显：造价高，质量重，生产工艺复杂，周期长。针对金属弹匣的缺点，国内目前已经开始研究高性能高分子材料来取代金属材料，且也取得一定成果，使用性能方面与金属相当或超越金属。高性能高分子材料的使用可大大降低钢铁消耗，在战时还可以直接在弹匣装弹制成一次性弹匣，提高效率，抢占战机。但是这种高性能高分子材料几乎没有透明产品。随着中国武器出口范围变广，各种特色性能的要求也被提出，其中就包括弹匣的透明性。透明弹匣能够很方便的观察余弹量，极大提高人机功效。在战争中降低误判，保证士兵存活率，因此开发一种高性能透明弹匣变得十分必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能透明弹匣，设计了一种冲锋枪透明弹匣用TPU的制备方法，可获得高性能透明弹匣，能够很方便的观察余弹量。
本发明为实现其目的采用的技术方案是：
冲锋枪透明弹匣用TPU的制备方法，包括以下步骤：
A、按质量份数，将大分子二醇35-45份，二异氰酸酯35-45份，小分子扩链剂10-15份，润滑剂1-4份，抗氧剂0.2-1份，光稳定剂0.1-0.5份，有机蒙脱土3-5份，以及占上述原料组分总重0.03-0.08％的催化剂，注入到双螺杆挤出机中，反应挤出得邵氏硬度为70-80D的TPU颗粒；
B、取步骤A得到的TPU 40-80份，经表面处理的玻璃纤维20-60份，相容剂1-10份，采用两阶螺杆共混，经挤出造粒得透明冲锋枪弹匣用TPU颗粒。
所述大分子二醇的分子量为650-1500g/mol。
所述的大分子二醇为己二醇型聚碳酸酯二醇、丁二醇型聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇中一种或任意组合。
所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。
所述小分子扩链剂为1,4-丁二醇和/或1,3-丁二醇。
所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、季戊四醇四硬酸酯中的一种或任意组合。
所述相容剂选自丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯丙烯辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、三元乙丙橡胶接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或任意组合。
所述经表面处理的玻璃纤维经下述方法处理，包括以下步骤：将玻璃纤维在60℃，60％浓硫酸中浸泡3h，水洗，然后在温度120-130℃的烘箱中干燥10-15min，再浸入含有γ-氨丙基三乙氧基硅烷的浸润槽中，之后在湿度RH>70％、温度80-90℃的烘箱中处理10-15min，最后在温度110-130℃的烘箱内干燥20-30min，得经表面处理的玻璃纤维。
所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷的固含量为15％。
本发明的有益效果是：
本发明通过优化配方，使用内聚力较大、耐热性能更强的聚碳酸酯二醇制备硬度和强度较高，且透明性优异的聚氨酯，且采用双向增强，既用有机蒙脱土增强聚氨酯的韧性，用玻璃纤维增强聚氨酯的刚性，从而使改性聚氨酯具备理想性能满足机枪弹匣的各项性能指标。本发明方法制得的TPU复合材料强度、尺寸稳定性、耐磨性、刚性等性能优异且能满足透明弹夹各项物性要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
TPU颗粒配方如下表1：
表1
(1)将大分子二元醇、抗氧剂、润滑剂与光稳定剂、有机锡催化剂按质量计量比例充分混合，并加热至120℃；
(2)将二异氰酸酯在另一反应釜中加热至60℃；
(3)将扩链剂加热至60℃；将三组分按上述质量比例设定流量注入双螺杆挤出机浇注口，在双螺杆挤出机中充分混合并完全反应，螺杆温度设定为130-240℃；
(4)有机蒙脱土纳米粒子在双螺杆排气口通过侧喂料机加入到物料中，并与螺杆中物料均匀混合；
(5)经水下切粒子并在80-110℃干燥得邵氏硬度为75D的TPU颗粒；
(6)取经干燥的TPU颗粒60份，相容剂10份，喂入第一阶螺杆挤出机，在线混配，然后导入至第二阶螺杆挤出机；
(7)将经过表面处理的玻璃纤维40份导入到第二阶螺杆，与第一阶螺杆中的物料充分混合，在第二阶螺杆挤出机内在线混配，从模头挤出后经冷却再切成8-12mm颗粒，即得透明冲锋枪弹匣用TPU颗粒。
步骤(7)中，所述第一阶螺杆挤出机采用同向双螺杆挤出机，压缩比为2-3，长径比为30-50，操作温度设定为170-240℃；所述第二阶螺杆挤出机采用等距不等深的单螺杆挤出机，压缩比为1-2，长径比为8-18，操作温度设定为170-240℃；所述两阶螺杆挤出机的加料口均采用氮气保护。
所述经表面处理的玻璃纤维经下述方法处理，包括以下步骤：将玻璃纤维在60℃，60％浓硫酸中浸泡3h，水洗，然后在温度120-130℃的烘箱中干燥10-15min，再浸入含有γ-氨丙基三乙氧基硅烷的浸润槽中，之后在湿度RH>70％、温度80-90℃的烘箱中处理10-15min，最后在温度110-130℃的烘箱内干燥20-30min，得经表面处理的玻璃纤维。
实施例2
按实施例1的过程制备，TPU颗粒与玻璃纤维份数比为50:50。
实施例3
按实施例1的过程制备，TPU颗粒与玻璃纤维份数比为40:60。
实施例4
按下述方法制备经表面处理的玻璃纤维：将玻璃纤维在60℃，60％浓硫酸中浸泡3h，水洗，然后在温度125℃的烘箱中干燥14min，再浸入含有γ-氨丙基三乙氧基硅烷的浸润槽中，γ-氨丙基三乙氧基硅的固含量为15％，之后在湿度RH>70％、温度85℃的烘箱中处理13min，最后在温度120℃的烘箱内干燥25min，得经表面处理的玻璃纤维。
冲锋枪透明弹匣用TPU的制备方法，包括以下步骤：
A、按质量份数配比，丁二醇型聚碳酸酯二醇-1000 27.1份，聚四氢呋喃醚二醇-650 15.0份，异佛尔酮二异氰酸酯41.3份，1,4-丁二醇12.1份，硬脂酸钙1份，抗氧剂0.2份，光稳定剂0.1份，0.05％的辛酸亚锡，有机蒙脱土3份的比例添加到双螺杆挤出机中，反应挤出后制得硬度为70D的TPU颗粒；具体为：
(1)将上述丁二醇型聚碳酸酯二醇、抗氧剂、硬脂酸钙与光稳定剂按质量计量比例充分混合，并加热至120℃；
(2)将异佛尔酮二异氰酸酯在另一反应釜中加热至60℃；将1,4-丁二醇加热至60℃；
(3)将上述三份加热原料按上述质量比例设定流量注入双螺杆挤出机浇注口，在双螺杆挤出机中充分混合并完全反应，螺杆温度设定为180℃；
(4)有机蒙脱土纳米粒子在双螺杆排气口通过侧喂料机加入到物料中，并与螺杆中物料均匀混合；
(5)经水下切粒子并在100℃干燥得邵氏硬度为70D的TPU颗粒
B、取步骤A得到的TPU 80份，经表面处理的玻璃纤维20份，三元乙丙橡胶接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯5份，采用两阶螺杆共混，经挤出造粒得透明冲锋枪弹匣用TPU颗粒。
实施例5
按下述方法制备经表面处理的玻璃纤维：将玻璃纤维在60℃，60％浓硫酸中浸泡3h，水洗，然后在温度130℃的烘箱中干燥10min，再浸入含有γ-氨丙基三乙氧基硅烷的浸润槽中，γ-氨丙基三乙氧基硅的固含量为15％，之后在湿度RH>70％、温度80℃的烘箱中处理15min，最后在温度110℃的烘箱内干燥30min，得经表面处理的玻璃纤维。
冲锋枪透明弹匣用TPU的制备方法，包括以下步骤：
A、按质量份数，准备丁二醇型聚碳酸酯二醇-1400 30.7份，聚四氢呋喃醚二醇-1000 7.7份，异佛尔酮二异氰酸酯38.5份，1,3-丁二醇12.6份，1、季戊四醇四硬酸酯4份，抗氧剂1份，光稳定剂0.5份，0.05％的辛酸亚锡，有机蒙脱土5份，在双螺杆挤出机中反应造粒得硬度为80D的TPU颗粒；具体为，
(1)将上述丁二醇型聚碳酸酯二醇、抗氧剂、硬脂酸钙与光稳定剂按质量计量比例充分混合，并加热至80℃；
(2)将异佛尔酮二异氰酸酯在另一反应釜中加热至60℃；将1,3-丁二醇加热至60℃；
(3)将上述三份加热原料按上述质量比例设定流量注入双螺杆挤出机浇注口，在双螺杆挤出机中充分混合并完全反应，螺杆温度设定为240℃；
(4)有机蒙脱土纳米粒子在双螺杆排气口通过侧喂料机加入到物料中，并与螺杆中物料均匀混合；
(5)经水下切粒子并在100℃干燥得邵氏硬度为80D的TPU颗粒
B、取步骤A得到的TPU 70份，经表面处理的玻璃纤维30份，1、丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯1份，采用两阶螺杆共混，经挤出造粒得透明冲锋枪弹匣用TPU颗粒。
将上述实施例中制得的改性TPU颗粒经单螺杆挤出机注成试片，试片厚度3mm，长度200mm，裁剪成不同形状样条进行测试。测试结果参见表2。
表2
由表中结果可见，玻璃纤维改性TPU复合材料，显著提高了力学性能、强度和刚性，同时具备高韧性和较高的耐磨性；在常温下，其弯曲模量可达17600MPa，可见其具有较大的刚性，同时该材料在-30℃下，仍具有较高的韧性，不会出现低温发脆，从而影响其使用，能保障机枪弹匣在较广的温度下的可靠性能。
以上所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，均落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.冲锋枪透明弹匣用TPU的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、按质量份数，将大分子二醇35-45份，二异氰酸酯35-45份，小分子扩链剂10-15份，润滑剂1-4份，抗氧剂0.2-1份，光稳定剂0.1-0.5份，有机蒙脱土3-5份，以及占上述原料组分总重0.03-0.08％的催化剂，注入到双螺杆挤出机中，反应挤出得硬度为70-80D的TPU颗粒；
B、取步骤A得到的TPU 40-80份，经表面处理的玻璃纤维20-60份，相容剂1-10份，采用两阶螺杆共混，经挤出造粒得透明冲锋枪弹匣用TPU颗粒。
2.根据权利要求1所述的冲锋枪透明弹匣用TPU的制备方法，其特征在于，所述大分子二醇的分子量为650-1500g/mol。
3.根据权利要求1所述的冲锋枪透明弹匣用TPU的制备方法，其特征在于，所述的大分子二醇为己二醇型聚碳酸酯二醇、丁二醇型聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇中一种或任意组合。
4.根据权利要求1所述的冲锋枪透明弹匣用TPU的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。
5.根据权利要求1所述的冲锋枪透明弹匣用TPU的制备方法，其特征在于，所述小分子扩链剂为1,4-丁二醇和/或1,3-丁二醇。
6.根据权利要求1所述的冲锋枪透明弹匣用TPU的制备方法，其特征在于，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、季戊四醇四硬酸酯中的一种或任意组合。
7.根据权利要求1所述的冲锋枪透明弹匣用TPU的制备方法，其特征在于，所述相容剂选自丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯丙烯辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、三元乙丙橡胶接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或任意组合。
8.根据权利要求1所述的冲锋枪透明弹匣用TPU的制备方法，其特征在于，所述经表面处理的玻璃纤维经下述方法处理，包括以下步骤：将玻璃纤维在60℃，60％浓硫酸中浸泡3h，水洗，然后在温度120-130℃的烘箱中干燥10-15min，再浸入含有γ-氨丙基三乙氧基硅烷的浸润槽中，之后在湿度RH>70％、温度80-90℃的烘箱中处理10-15min，最后在温度110-130℃的烘箱内干燥20-30min，得经表面处理的玻璃纤维。
9.根据权利要求8所述的冲锋枪透明弹匣用TPU的制备方法，其特征在于，所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷的固含量为15％。
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