[发明专利]一种改性碳纤维/聚氨酯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及复合材料领域，具体的涉及一种改性碳纤维/聚氨酯复合材 料。

背景技术：

聚氨酯材料是一种介于橡胶和塑料之间的合成材料，具有高机械强度、 化学惰性、高耐磨、低温性能、粘结性能和弹性良好等一系列优异的性能， 但其本身具有耐热性差、软化和热分解温度低等缺点，随着科技的发展和 应用的拓展，需对聚氨酯进行增强改性，提高其性能。因此，致力于开发 耐热性能优异的聚氨酯复合材料成为聚氨酯领域研究的重要课题。

碳纤维是一种含碳量高于90％的无机高分子纤维，具有高比强度、高 比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、热膨胀系数小等一系列优异 性能，利用碳纤维的优异性能，将其作为增强材料加入到卷轴弹性体中， 可以显著提高复合材料的机械性能和耐热性能，但是碳纤维表面活性基团 少，其与聚氨酯弹性体相容性差，制备得到的复合材料易于开裂，因此， 需对碳纤维/聚氨酯复合材料进行改性，才能实现其更广泛的应用。

发明内容：

本发明的目的是提供一种改性碳纤维/聚氨酯复合材料，其耐热性好， 耐高温、耐腐蚀性好，热膨胀系数小，机械性能优异。

本发明的另一个目的是提供改性碳纤维/聚氨酯复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种改性碳纤维/聚氨酯复合材料，以重量份计，包括以下组分：

A组分：

聚酯多元醇30-50份，聚醚多元醇30-50份，

碳纤维2-5份，空心玻璃微珠4-8份，

交联剂1-2份，稳定剂2-3份；

B组份：

异氰酸酯20-30份，

聚烯烃嵌段式共聚物OBCs1.5-3份。

作为上述技术方案的优选，一种改性碳纤维/聚氨酯复合材料，以重量 份计，包括以下组分：

A组分：

聚酯多元醇45份，聚醚多元醇30份，

碳纤维2.5份，空心玻璃微珠5份，

交联剂2份，稳定剂2.5份；

B组份：

异氰酸酯30份，

聚烯烃嵌段式共聚物OBCs2份。

作为上述技术方案的优选，所述聚酯多元醇为聚己二酸乙二醇丙二醇 酯多元醇、苯酐聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇中的一种 或多种混合。

作为上述技术方案的优选，所述聚醚多元醇为端氨基聚醚多元醇、6305 聚醚多元醇、低官能度聚醚多元醇中的一种或多种混合。

作为上述技术方案的优选，所述碳纤维的直径为1-2μm，长度为 5-10μm。

作为上述技术方案的优选，所述空心玻璃微珠的粒径大小为20-30nm。

作为上述技术方案的优选，所述异氰酸酯为4,4’-二苯基甲烷二异氰 酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种混合。

作为上述技术方案的优选，所述交联剂为硅烷偶联剂。

一种改性碳纤维/聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚酯多元醇、聚醚多元醇、碳纤维、空心玻璃微珠、交联剂和 稳定剂混合搅拌均匀，在80-100℃下，超声1-2h，得到组分A；

(2)将异氰酸酯、聚烯烃嵌段式共聚物OBCs混合均匀，在100-120℃ 下，超声1-2h，得到组分B；

(3)将组分A和组分B混合均匀，注入到模具中成型，得到改性碳纤 维/聚氨酯复合材料。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述超声的功率为1000W。

本发明具有以下有益效果：

聚烯烃嵌段式共聚物，可以有效提高复合材料的柔韧性和抗冲击性能， 碳纤维、空心玻璃微珠在交联剂的交联下，可以稳定分散在复合材料中， 从而大大提高材料的韧性和强度，制备得到的复合材料不易开裂，且该复 合材料制备方法简单，条件温和，成本低。

具体实施方式：

为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施 例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。

实施例1

一种改性碳纤维/聚氨酯复合材料，以重量份计，包括以下组分：

A组分：

聚酯多元醇30份，聚醚多元醇30份，

碳纤维2份，空心玻璃微珠4份，

交联剂1份，稳定剂2份；