[發明專利]一種回收碳纖維增強熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法

在審

• 申請號: 201410479981.2
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN104231208A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 王一良;何健雄
• 申請（專利權）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
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/42;C08G18/10;C08K7/06;C08K3/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;楊晞

技術領域

本發明涉及聚氨酯彈性體制備技術領域，具體涉及一種回收碳纖維增強熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法。

背景技術

碳纖維是一種含碳量高于90％的無機高分子纖維，具有高比強度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、熱膨脹系數小等一系列優異性能。碳纖維作為一種輕質高強的高性能材料而被廣泛應用于航天航空、汽車、建筑、鐵路、通訊、醫藥器材等行業。隨著新型飛機和汽車的大量投產及日常生活中“低碳”觀念的普及，碳纖維的需求量正在逐年大幅度增加。但碳纖維復合材料的廣泛使用，也產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，給環境保護帶來了巨大壓力；另一方面，復合材料中含有的高價值碳纖維成分，如果簡單的進行焚燒等處理，也會造成資源的浪費。因此，碳纖維的回收利用是一個極具吸引力的市場，它不僅以經濟影響為向導，同樣由于其對環境的正面影響而受到各國政府的關注。

聚氨酯材料是一種介于橡膠和塑料之間的合成材料，具有高機械強度、化學惰性、高耐磨、低溫性能、粘結性能和彈性良好等一系列優異的性能，但其本身具有耐熱性差、軟化和熱分解溫度低的缺陷，隨著科技的發展與應用的拓展，須對聚氨酯進行增強改性，提高其性能。因此，致力于開發機械性能、耐熱性能優異的聚氨酯復合材料成為聚氨酯領域研究的重要課題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種回收碳纖維增強熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種回收碳纖維增強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包括以下成分：

所述聚酯多元醇的重量份數可選擇40.02～59.8，43～56，46.8～54.2，49～51.5，50.6等，皆可用于實施本發明。

所述二異氰酸酯的重量份數可選擇35.03～57.8，38～54，40.7～50，43～48.5，45等，皆可用于實施本發明。

所述回收碳纖維的重量份數可選擇2.01～6.8，2.3～6.4，3～6，3.4～5.1，4～4.7，4.3等，皆可用于實施本發明。

所述擴鏈劑的重量份數可選擇13.02～22.8，15～21，16.4～20.4，17～19，18.4等，皆可用于實施本發明。

隨著回收碳纖維含量的增加，聚氨酯彈性體的拉伸強度、撕裂強度和扯斷伸長率均是先升高后降低。其中當回收碳纖維的重量份數為2～7時，其機械性能最優。這是因為回收碳纖維含量的增加相當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，也發生了團聚現象，造成聚氨酯彈性體性能的下降。

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。

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-聯苯二異氰酸酯、三苯基甲烷三異氰酸酯或對苯二異氰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：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-聯苯二異氰酸酯，三苯基甲烷三異氰酸酯和對苯二異氰酸酯，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、對苯二異氰酸酯和二苯基甲烷二異氰酸酯等，皆可用于實施本發明。

所述擴鏈劑包含以下化合物：OH-(CH₂)_x-OH，其中x為5至26的整數。

所述回收碳纖維的長度為2～6mm，優選4mm。例如可選擇2.01～5.9mm，2.3～5.2mm，2.8～5mm，3.2～4.7mm，3.8～4.3mm，4.1mm等，皆可用于實施本發明。

作為本發明的優選技術方案，所述熱塑性聚氨酯彈性體按重量份數包括以下成分：

所述擴鏈劑包含以下化合物：OH-(CH₂)_x-OH，其中x為8至14的整數。

作為本發明最優選的技術方案，所述熱塑性聚氨酯彈性體按重量份數包括以下成分：