一种改性碳纤维/聚氨酯复合材料及其制备方法
【技术领域】：
[0001] 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】：
[0002] 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。
[0003] 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】
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[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种改性碳纤维/聚氨酯复合材料，以重量份计，包括以下组分：
[0008] A 组分：
[0009] 聚酯多元醇30-50份，聚醚多元醇30-50份，
[0010] 碳纤维2-5份，空心玻璃微珠4-8份，
[0011] 交联剂1-2份，稳定剂2-3份；
[0012] B组份：
[0013]异氰酸酯20-30份，
[0014] 聚烯烃嵌段式共聚物OBCs 1.5-3份。
[0015] 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：
[0016] A 组分：
[0017] 聚酯多元醇45份，聚醚多元醇30份，
[0018] 碳纤维2.5份，空心玻璃微珠5份，
[0019] 交联剂2份，稳定剂2.5份；
[0020] B 组份：
[0021]异氰酸酯30份，
[0022]聚烯烃嵌段式共聚物0BCs2份。
[0023]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。
[0024] 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。
[0025] 作为上述技术方案的优选，所述碳纤维的直径为1_2μπι，长度为5-10μπι。
[0026] 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。
[0027] 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。
[0028] 作为上述技术方案的优选，所述交联剂为硅烷偶联剂。
[0029] -种改性碳纤维/聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0030] (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°C下，超声l_2h，得到组分A;
[0031] (2)将异氰酸酯、聚烯烃嵌段式共聚物OBCs混合均匀，在100-120°C下，超声l_2h， 得到组分B;
[0032] (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。
[0033]作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述超声的功率为1000W。
[0034]本发明具有以下有益效果：
[0035] 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】：
[0036] 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。
[0037] 实施例1
[0038] -种改性碳纤维/聚氨酯复合材料，以重量份计，包括以下组分：
[0039] A 组分：
[0040] 聚酯多元醇30份，聚醚多元醇30份，
[0041 ]碳纤维2份，空心玻璃微珠4份，
[0042]交联剂1份，稳定剂2份；
[0043] B 组份：
[0044]异氰酸酯20份，
[0045] 聚烯烃嵌段式共聚物OBCsl. 5份。
[0046] 其制备方法包括以下步骤：
[0047] (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 °C下，超声lh，得到组分A;
[0048] (2)将异氰酸酯、聚烯烃嵌段式共聚物OBCs混合均匀，在100°C下，超声lh，得到组 分B;
[0049] (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。
[0050] 实施例2
[0051] -种改性碳纤维/聚氨酯复合材料，以重量份计，包括以下组分：
[0052] A 组分：
[0053] 聚酯多元醇50份，聚醚多元醇50份，
[0054]碳纤维5份，空心玻璃微珠8份，
[0055] 交联剂2份，稳定剂3份；
[0056] B 组份：
[0057]异氰酸酯30份，
[0058] 聚烯烃嵌段式共聚物OBCs 3份。
[0059]其制备方法包括以下步骤：
[0060] (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100 °C下，超声2h，得到组分A;
[0061] (2)将异氰酸酯、聚烯烃嵌段式共聚物OBCs混合均匀，在120°C下，超声2h，得到组 分B;
[0062] (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。
[0063] 实施例3
[0064] -种改性碳纤维/聚氨酯复合材料，以重量份计，包括以下组分：
[0065] A 组分：
[0066] 聚酯多元醇35份，聚醚多元醇35份，
[0067]碳纤维3份，空心玻璃微珠5份，
[0068]交联剂1.2份，稳定剂2.2份；
[0069] B 组份：
[0070]异氰酸酯22份，
[0071] 聚烯烃嵌段式共聚物OBCs 1.8份。
[0072]其制备方法包括以下步骤：