一種回收碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種回收碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法。所述熱塑性聚氨酯彈性體按重量份數(shù)包括以下成分：聚酯多元醇40～60；二異氰酸酯35～58；回收碳纖維2～7；擴(kuò)鏈劑13～23。按配方量將聚酯多元醇和二異氰酸酯和回收碳纖維預(yù)聚；向得到的預(yù)聚體中加入擴(kuò)鏈劑，經(jīng)硫化、老化后得到回收碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯彈性體。本發(fā)明將特定含量的回收碳纖維用于制備熱塑性聚氨酯彈性體，能夠增強(qiáng)其機(jī)械性能，拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度及扯斷伸長(zhǎng)率等相對(duì)于未添加回收碳纖維的聚氨酯彈性體均得到較大增長(zhǎng)，耐熱性能也得到很大提高。
【專利說明】一種回收碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聚氨酯彈性體制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種回收碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚 氨酯彈性體及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 碳纖維是一種含碳量高于90%的無機(jī)高分子纖維，具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐高 溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能。碳纖維作為一種輕質(zhì)高強(qiáng)的 高性能材料而被廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車、建筑、鐵路、通訊、醫(yī)藥器材等行業(yè)。隨著新型 飛機(jī)和汽車的大量投產(chǎn)及日常生活中"低碳"觀念的普及，碳纖維的需求量正在逐年大幅度 增加。但碳纖維復(fù)合材料的廣泛使用，也產(chǎn)生了大量的邊角料和廢棄料，一方面這些邊角 料和廢棄料等，給環(huán)境保護(hù)帶來了巨大壓力；另一方面，復(fù)合材料中含有的高價(jià)值碳纖維成 分，如果簡(jiǎn)單的進(jìn)行焚燒等處理，也會(huì)造成資源的浪費(fèi)。因此，碳纖維的回收利用是一個(gè)極 具吸引力的市場(chǎng)，它不僅以經(jīng)濟(jì)影響為向?qū)В瑯佑捎谄鋵?duì)環(huán)境的正面影響而受到各國(guó)政 府的關(guān)注。
[0003] 聚氨酯材料是一種介于橡膠和塑料之間的合成材料，具有高機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)惰性、 高耐磨、低溫性能、粘結(jié)性能和彈性良好等一系列優(yōu)異的性能，但其本身具有耐熱性差、軟 化和熱分解溫度低的缺陷，隨著科技的發(fā)展與應(yīng)用的拓展，須對(duì)聚氨酯進(jìn)行增強(qiáng)改性，提高 其性能。因此，致力于開發(fā)機(jī)械性能、耐熱性能優(yōu)異的聚氨酯復(fù)合材料成為聚氨酯領(lǐng)域研究 的重要課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種回收碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法。
[0005] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種回收碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯彈性體，所述熱塑性聚氨酯彈性體按重量份數(shù) 包括以下成分：
[0007] 聚酯多元醇 40?60 二異氰酸酯 35?58 回收碳纖維 2?7 擴(kuò)鏈劑 13?23。
[0008] 所述聚酯多元醇的重量份數(shù)可選擇40. 02?59. 8,43?56,46. 8?54. 2,49? 51. 5, 50. 6等，皆可用于實(shí)施本發(fā)明。
[0009] 所述二異氰酸酯的重量份數(shù)可選擇35. 03?57. 8, 38?54,40. 7?50,43?48. 5， 45等，皆可用于實(shí)施本發(fā)明。
[0010] 所述回收碳纖維的重量份數(shù)可選擇2. 01?6. 8, 2. 3?6. 4, 3?6, 3. 4?5. 1，4? 4. 7,4. 3等，皆可用于實(shí)施本發(fā)明。
[0011] 所述擴(kuò)鏈劑的重量份數(shù)可選擇13. 02?22. 8,15?21，16. 4?20. 4,17?19,18. 4 等，皆可用于實(shí)施本發(fā)明。
[0012] 隨著回收碳纖維含量的增加，聚氨酯彈性體的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率 均是先升高后降低。其中當(dāng)回收碳纖維的重量份數(shù)為2?7時(shí)，其機(jī)械性能最優(yōu)。這是因 為回收碳纖維含量的增加相當(dāng)于提高了聚氨酯彈性體鏈段中硬段的濃度，因而提高了其機(jī) 械性能。但隨著回收碳纖維含量的增加，其在聚氨酯彈性體中的分散難度增大，也發(fā)生了團(tuán) 聚現(xiàn)象，造成聚氨酯彈性體性能的下降。
[0013] 所述聚酯多元醇為聚己二酸酯、聚壬二酸酯、聚丁酸酯或聚碳酸酯中的一種或至 少兩種的混合物。典型但非限制性的例子包括但不限于：聚己二酸酯，聚壬二酸酯，聚丁酸 酯，聚碳酸酯，聚己二酸酯和聚壬二酸酯，聚丁酸酯和聚碳酸酯，聚己二酸酯、聚壬二酸酯和 聚丁酸酯，聚己二酸酯、聚壬二酸酯、聚丁酸酯和聚碳酸酯等。
[0014] 所述二異氰酸酯包括甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、1，5-萘二異氰酸 酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、3, 3' -二甲基-4, 4-聯(lián)苯二異氰酸酯、三苯基甲烷三異氰酸酯 或?qū)Ρ蕉惽杷狨ブ械囊环N或至少兩種的混合物。典型但非限制性的例子包括但不限于： 甲苯二異氰酸酯，二苯基甲烷二異氰酸酯，1，5-萘二異氰酸酯，苯二亞甲基二異氰酸酯， 3, 3' -二甲基-4, 4-聯(lián)苯二異氰酸酯，苯二亞甲基二異氰酸酯和3, 3' -二甲基-4, 4-聯(lián)苯 二異氰酸酯，三苯基甲烷三異氰酸酯和對(duì)苯二異氰酸酯，甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異 氰酸酯和1，5-萘二異氰酸酯，1，5-萘二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、對(duì)苯二異氰酸 酯和二苯基甲烷二異氰酸酯等，皆可用于實(shí)施本發(fā)明。
[0015] 所述擴(kuò)鏈劑包含以下化合物：0H-(CH2)x-0H，其中X為5至26的整數(shù)。
[0016] 所述回收碳纖維的長(zhǎng)度為2?6mm，優(yōu)選4mm。例如可選擇2. 01?5. 9mm，2. 3? 5. 2臟，2. 8?5臟，3. 2?4. 7臟，3. 8?4. 3臟，4. 1臟等，皆可用于實(shí)施本發(fā)明。
[0017] 作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述熱塑性聚氨酯彈性體按重量份數(shù)包括以下成 分：
[0018] 聚碳酸醋 48?55 二苯基甲烷二異氰酸酯 42?53 2?6mm回收碳纖維 3?6 擴(kuò)鏈劑 17?20，
[0019] 所述擴(kuò)鏈劑包含以下化合物：0H-(CH2)x-0H，其中X為8至14的整數(shù)。
[0020] 作為本發(fā)明最優(yōu)選的技術(shù)方案，所述熱塑性聚氨酯彈性體按重量份數(shù)包括以下成 分：
[0021] 聚碳酸酯 50 二苯基甲烷二異氰酸酯 50 4mm回收碳纖維 5 擴(kuò)鏈劑 18，
[0022] 所述擴(kuò)鏈劑包含以下化合物：0H- (CH2) 1(Γ0Η。
[0023] 本發(fā)明所述的"包括"，意指其除所述組分外，還可以包括其他組分，這些其他組分 賦予所述熱塑性聚氨酯彈性體不同的特性。除此之外，本發(fā)明所述的"包括"，還可以替換為 封閉式的"為"或"由……組成"。
[0024] -種所述的熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，所述方法包括以下步驟：
[0025] 1)按配方量將聚酯多元醇和二異氰酸酯和回收碳纖維預(yù)聚；
[0026] 2)向得到的預(yù)聚體中加入擴(kuò)鏈劑，經(jīng)硫化、老化后得到回收碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚 氨酯彈性體。
[0027] 與已有技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0028] 本發(fā)明將特定含量的回收碳纖維用于制備熱塑性聚氨酯彈性體，能夠增強(qiáng)其機(jī)械 性能，拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度及扯斷伸長(zhǎng)率等相對(duì)于未添加回收碳纖維的聚氨酯彈性體均得 到較大增長(zhǎng)，耐熱性能也得到很大提高。
[0029] 另外，利用回收碳纖維制備熱塑性聚氨酯彈性體能夠有效利用資源，環(huán)保性強(qiáng)。
[0030] 下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。但下述的實(shí)例僅僅是本發(fā)明的簡(jiǎn)易例子，并不代 表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0032] 為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的 實(shí)施例如下：
[0033] 實(shí)施例1
[0034] 一種回收碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯彈性體，所述熱塑性聚氨酯彈性體按重量份數(shù) 包括以下成分：
[0035] 聚丁酸酯 60 1，5-萘二異氰酸酯 35 回收碳纖維 7 擴(kuò)鏈劑 23。
[0036] 所述擴(kuò)鏈劑為 OH- (CH2) 5-0H。
[0037] 1)按配方量將聚酯多元醇和二異氰酸酯和回收碳纖維預(yù)聚；
[0038] 2)向得到的預(yù)聚體中加入擴(kuò)鏈劑，經(jīng)硫化、老化后得到回收碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚 氨酯彈性體。
[0039] 實(shí)施例2
[0040] 一種回收碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯彈性體，所述熱塑性聚氨酯彈性體按重量份數(shù) 包括以下成分：
[0041] 聚己二酸酯 40 甲苯二異氰酸酯 58 回收碳纖維 2 擴(kuò)鏈劑 13。
[0042] 所述擴(kuò)鏈劑為 OH- (CH2) 26-0H。
[0043] 其制備方法同實(shí)施例1。
[0044] 實(shí)施例3
[0045] 一種回收碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯彈性體，所述熱塑性聚氨酯彈性體按重量份數(shù) 包括以下成分：
[0046] 聚碳酸酯 55 二苯基甲烷二異氰酸酯 53 6mm回收碳纖維 3 擴(kuò)鏈劑 17，
[0047] 所述擴(kuò)鏈劑為 OH- (CH2) 14-0H。
[0048] 其制備方法同實(shí)施例1。
[0049] 實(shí)施例4
[0050] -種回收碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯彈性體，所述熱塑性聚氨酯彈性體按重量份數(shù) 包括以下成分：
[0051] 聚碳酸酯 48 二苯基甲烷二異氰酸酯 42 2mm回收碳纖維 6 擴(kuò)鏈劑 20
[0052] 所述擴(kuò)鏈劑為 OH- (CH2) 8-0H。
[0053] 其制備方法同實(shí)施例1。
[0054] 實(shí)施例5
[0055] -種回收碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯彈性體，所述熱塑性聚氨酯彈性體按重量份數(shù) 包括以下成分：
[0056] 聚碳酸酯 50 二苯基甲烷二異氰酸酯 50 4mm回收碳纖維 5 擴(kuò)鏈劑 18，
[0057] 所述擴(kuò)鏈劑為 OH- (CH2) 1(Γ0Η。
[0058] 其制備方法同實(shí)施例1。
[0059] 通過本發(fā)明所制備的回收碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯彈性體的機(jī)械性能相比未添 加回收碳纖維的聚氨酯彈性體的機(jī)械性能得到較大增強(qiáng)，拉伸強(qiáng)度增加25%，撕裂強(qiáng)度增 加52%，扯斷伸長(zhǎng)率增加8%。回收碳纖維對(duì)熱塑性聚氨酯彈性體起到了增強(qiáng)增韌的作用。
[0060] 申請(qǐng)人:聲明，所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，將上述實(shí)施例某 組分的具體含量點(diǎn)值，與
【發(fā)明內(nèi)容】
部分的技術(shù)方案相組合，從而產(chǎn)生的新的數(shù)值范圍，也是 本發(fā)明的記載范圍之一，本申請(qǐng)為使說明書簡(jiǎn)明，不再羅列這些數(shù)值范圍。
[0061] 申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的，但本發(fā)明并不局限于上述 操作步驟，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述操作步驟才能實(shí)施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員 應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明所選用原料的等效替換及輔助成分的添加、具體 方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
[0062] 以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中 的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這 些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0063] 另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛 盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可 能的組合方式不再另行說明。
[0064] 此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本 發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1. 一種回收碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述熱塑性聚氨酯彈性體 按重量份數(shù)包括以下成分：
2. 如權(quán)利要求1所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述聚酯多元醇為聚己二 酸酯、聚壬二酸酯、聚丁酸酯或聚碳酸酯中的一種或至少兩種的混合物。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述二異氰酸酯包 括甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、1，5-萘二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、 3, 3' -二甲基-4, 4-聯(lián)苯二異氰酸酯、三苯基甲烷三異氰酸酯或?qū)Ρ蕉惽杷狨ブ械囊环N 或至少兩種的混合物。
4. 如權(quán)利要求1-3之一所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述擴(kuò)鏈劑包含以 下化合物=OH-(CH2) x-OH,其中X為5至26的整數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1-4之一所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述回收碳纖維的 長(zhǎng)度為2?6mm，優(yōu)選4mm。
6. 如權(quán)利要求1-5之一所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述熱塑性聚氨酯 彈性體按重量份數(shù)包括以下成分：
所述擴(kuò)鏈劑包含以下化合物：〇H-(CH2)x-OH,其中X為8至14的整數(shù)。
7. 如權(quán)利要求1-6之一所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述熱塑性聚氨酯 彈性體按重量份數(shù)包括以下成分： 所述擴(kuò)鏈劑包含以下化合物：〇H- (CH2) 1(Γ0Η。
8. -種如權(quán)利要求1-7之一所述的熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于，所 述方法包括以下步驟： 1) 按配方量將聚酯多元醇和二異氰酸酯和回收碳纖維預(yù)聚； 2) 向得到的預(yù)聚體中加入擴(kuò)鏈劑，經(jīng)硫化、老化后得到回收碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯 彈性體。
【文檔編號(hào)】C08G18/66GK104231208SQ201410479981
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】王一良, 何健雄 申請(qǐng)人:東莞市吉鑫高分子科技有限公司, 蘇州市雄林新材料科技有限公司