一種回收碳纖維增強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聚；向得到的預聚體中加入擴鏈劑，經(jīng)硫化、老化后得到回收碳纖維增強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，能夠增強其機械性能，拉伸強度、撕裂強度及扯斷伸長率等相對于未添加回收碳纖維的聚氨酯彈性體均得到較大增長，耐熱性能也得到很大提高。
【專利說明】一種回收碳纖維增強熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)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】
[0002] 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(shù)小等一系列優(yōu)異性能。碳纖維作為一種輕質(zhì)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(yī)藥器材等行業(yè)。隨著新型 飛機和汽車的大量投產(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(jīng)濟影響為向?qū)?，同樣由于其對環(huán)境的正面影響而受到各國政 府的關注。
[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(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(fā)機械性能、耐熱性能優(yōu)異的聚氨酯復合材料成為聚氨酯領域研究 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熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法。
[0005] 為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案：
[0006] -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(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，皆可用于實施本發(fā)明。
[0011] 所述擴鏈劑的重量份數(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(shù)為2?7時，其機械性能最優(yōu)。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(fā)生了團 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(fā)明。
[0015] 所述擴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，皆可用于實施本發(fā)明。
[0017] 作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，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 擴鏈劑 17?20，
[0019] 所述擴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 擴鏈劑 18，
[0022] 所述擴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聚；
[0026] 2)向得到的預聚體中加入擴鏈劑，經(jīng)硫化、老化后得到回收碳纖維增強熱塑性聚 氨酯彈性體。
[0027] 與已有技術方案相比，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，能夠增強其機械 性能，拉伸強度、撕裂強度及扯斷伸長率等相對于未添加回收碳纖維的聚氨酯彈性體均得 到較大增長，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。
[0030] 下面對本發(fā)明進一步詳細說明。但下述的實例僅僅是本發(fā)明的簡易例子，并不代 表或限制本發(fā)明的權利保護范圍，本發(fā)明的保護范圍以權利要求書為準。

【具體實施方式】
[0031] 下面通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0032] 為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術方案，本發(fā)明的典型但非限制性的 實施例如下：
[0033] 實施例1
[0034] 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(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 擴鏈劑 23。
[0036] 所述擴鏈劑為 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聚；
[0038] 2)向得到的預聚體中加入擴鏈劑，經(jīng)硫化、老化后得到回收碳纖維增強熱塑性聚 氨酯彈性體。
[0039] 實施例2
[0040] 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(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 擴鏈劑 13。
[0042] 所述擴鏈劑為 OH- (CH2) 26-0H。
[0043] 其制備方法同實施例1。
[0044] 實施例3
[0045] 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(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 擴鏈劑 17，
[0047] 所述擴鏈劑為 OH- (CH2) 14-0H。
[0048] 其制備方法同實施例1。
[0049] 實施例4
[0050] -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(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 擴鏈劑 20
[0052] 所述擴鏈劑為 OH- (CH2) 8-0H。
[0053] 其制備方法同實施例1。
[0054] 實施例5
[0055] -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(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 擴鏈劑 18，
[0057] 所述擴鏈劑為 OH- (CH2) 1(Γ0Η。
[0058] 其制備方法同實施例1。
[0059] 通過本發(fā)明所制備的回收碳纖維增強熱塑性聚氨酯彈性體的機械性能相比未添 加回收碳纖維的聚氨酯彈性體的機械性能得到較大增強，拉伸強度增加25%，撕裂強度增 加52%，扯斷伸長率增加8%。回收碳纖維對熱塑性聚氨酯彈性體起到了增強增韌的作用。
[0060] 申請人:聲明，所屬【技術領域】的技術人員在上述實施例的基礎上，將上述實施例某 組分的具體含量點值，與
【發(fā)明內(nèi)容】
部分的技術方案相組合，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，本申請為使說明書簡明，不再羅列這些數(shù)值范圍。
[0061] 申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(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施。所屬【技術領域】的技術人員 應該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(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)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
[0062] 以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中 的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，這 些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0063] 另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛 盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可 能的組合方式不再另行說明。
[0064] 此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本 發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權利要求】
1. 一種回收碳纖維增強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 長度為2?6mm，優(yōu)選4mm。
6. 如權利要求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： 所述擴鏈劑包含以下化合物：〇H- (CH2) 1(Γ0Η。
8. -種如權利要求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聚； 2) 向得到的預聚體中加入擴鏈劑，經(jīng)硫化、老化后得到回收碳纖維增強熱塑性聚氨酯 彈性體。
【文檔編號】C08G18/66GK104231208SQ201410479981
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權日:2014年9月18日
【發(fā)明者】王一良, 何健雄 申請人: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