CN107474214A - 一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于，按重量百分比，由以下组分组成：34.50％～37.99％废办公室A4纸、0.28％～0.46％双氧水、0.30％～0.44％氢氧化钠、0.47％～0.63％硅酸钠、0.39％～0.71％表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、0.50％～0.60％表面活性剂OP‑10、0.23％～0.73％脱墨后废纸纤维、36.86％～40.1％聚四氢呋喃醚二醇、8.26％～9.36％对苯二异氰酸酯、3.40％～4.2％1,4‑丁二醇、10.81％～12.56％N,N‑二甲基甲酰胺，上述组分重量百分比之和为100％；其制备方法：包括首先对废纸进行预处理，然后采用物理共混法和预聚体法制备废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料。本发明的复合材料达到了废纸回收再利用的目的，又为生产耐热性聚氨酯弹性体提供了一种途径。

Description

一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料制备技术领域，具体涉及一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料，本发明还涉及一种该复合材料的制备方法。
背景技术
近些年来，随着世界造纸工业的发展，全球纸和纸板的产量不断增长。从2013年开始全球纸与纸板产量总产量超过4亿吨大关，达到4.02亿吨，2014年增长至4.06亿吨，2015年纸与纸板产量比上年微增0.4％，达到4.076亿吨。而我国2015年全国纸及纸板生产量10710万吨，较上年增长2.29％。2006～2015年，纸及纸板生产量年均增长率5.71％。我国每年产生大约1400万吨的纸，回收利用率却很低。有关统计表明，我国目前废纸回收利用率不足30％，每年废旧纸张浪费量达到1000多万吨，价值超过100亿元。近年来，印刷包装用纸和纸板的生产量及消费量与日俱增，使得废纸的产生量迅猛上升。虽然近年来我国废纸资源利用率逐年上升，但比起发达国家60％至70％的回收率仍有很大差距。废纸，也称之为“二次纤维”，造纸行业利用废纸造纸可以减少原生植物纤维纸浆的使用，减少森林消耗，是维持生态平衡、减轻环境污染的一项有效措施。此外，废纸纤维结构和性质与天然植物纤维相似，其具有相对低廉的价格、较小的密度、较高的弹性模量，生物降解性和可再生性等，使其在新型材料的研发方面备受国内外关注。废纸质轻、易得、价格低廉等优点，可以满足作为聚合物复合材料有机填充料的所有条件。采用每天都大量产生的废纸作为原材料填料生产复合材料具有非常诱人的发展前景。
聚氨酯是指主链上含有大量氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)的高聚物，国际上称为Polyurethane，简称为聚氨酯。聚氨酯材料出现于20世纪三十年代。于1937年被德国的OttoBayer博士用六亚甲基二异氰酸酯和1,4-丁二醇首次成功合成。随之在聚氨酯材料中出现了比较特殊的一大类，即聚氨酯弹性体。1942年，德国化学家H.Piten首先报道了由聚己二酸多元醇酯和二异氰酸酯合成的“i-Rubber”异氰酸酯橡胶。40～50年代浇注型，混炼型及热塑性聚氨酯弹性体技术开始应用市场。60年代以后聚氨酯弹性体发展速度较快，已经成为重要的聚氨酯材料和特种合成橡胶品种。聚氨酯弹性体其模量介于一般橡胶和塑料之间，具有优异的综合性能，如耐磨性好，耐低温性能好，具有高强度和高伸长率，负载支撑容量大、耐油性能优异等，其中以耐磨性能最为突出，且聚氨酯弹性体的粘合性好，吸震能力强，硬度的可调范围较大。但是，聚氨酯弹性体的耐热性能较差，当使用温度较高时，其外观尺寸和力学性能会发生变化。一般情况下，聚氨酯弹性体的长期使用温度不超过80℃，短期使用温度不超过120℃，这便限制了聚氨酯弹性体在许多领域的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料，通过回收利用废纸来解决现有聚氨酯弹性体耐热性能差，无法在高温环境下长期使用的问题。
本发明的另一个目的是提供一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料，按重量百分比，由以下组分组成：34.50％～37.99％废办公室A4纸、0.28％～0.46％双氧水、0.30％～0.44％氢氧化钠、0.47％～0.63％硅酸钠、0.39％～0.71％表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、0.50％～0.60％表面活性剂OP-10、0.23％～0.73％脱墨后废纸纤维、36.86％～40.1％聚四氢呋喃醚二醇、8.26％～9.36％对苯二异氰酸酯、3.40％～4.2％1,4-丁二醇、10.81％～12.56％N,N-二甲基甲酰胺，上述组分重量百分比之和为100％。
本发明所采用的另一个技术方案是，一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按重量份分别称取以下组分：34.50％～37.99％废办公室A4纸、0.28％～0.46％双氧水、0.30％～0.44％氢氧化钠、0.47％～0.63％硅酸钠、0.39％～0.71％表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、0.50％～0.60％表面活性剂OP-10、0.23％～0.73％脱墨后废纸纤维、36.86％～40.1％聚四氢呋喃醚二醇、8.26％～9.36％对苯二异氰酸酯、3.40％～4.2％1,4-丁二醇、10.81％～12.56％N,N-二甲基甲酰胺，上述组分重量百分比之和为100％。
步骤2，对废纸进行预处理；
步骤2.1，将称量好的双氧水、氢氧化钠、硅酸钠、表面活性剂配置成溶液A；
步骤2.2，将称量好的废纸粉碎，放在步骤2.1配置好的溶液A中浸泡；
步骤2.3，将步骤2.2中浸泡好的废纸进行脱墨疏解纸纤维；
步骤2.4，清洗步骤2.3得到的废纸纤维，烘干；
步骤2.5，将步骤2.4得到的废纸纤维粉碎10～30s、封装，备用。
步骤3，制备废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料；
步骤3.1，将聚四氢呋喃醚二醇真空脱水；
步骤3.2，将步骤2.4得到的废纸纤维烘干，随后加入到聚四氢呋喃醚二醇中，然后再加入N,N-二甲基甲酰胺，超声分散得到液体B；其中此次加入的N，N-二甲基甲酰胺占总N，N-二甲基甲酰胺用量的百分比为30％～50％；
步骤3.3，在氮气保护下向步骤3.2得到的液体B中加入对苯异氰酸酯，水浴条件下搅拌，然后再加入剩余的N,N-二甲基甲酰胺进行反应，即得废纸纤维基聚氨酯弹性体预聚体；
步骤3.4，将1,4-丁二醇烘干后加入到废纸纤维基聚氨酯弹性体预聚体中，搅拌进行扩链反应得到乳液C；
步骤3.5，将步骤4得到的乳液C倒入提前预热的聚四氟乙烯模具中流延成膜，扩链、固化即得到废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料。
本发明的特点还在于：
步骤2.2中废纸粉碎成15mm×4mm～20mm×10mm的碎片，在配置好的溶液A中浸泡的时间为30min～60min。
步骤2.3中纸浆解离机的转速为8000～10000r/min，脱墨疏解纸纤维的时间为10min～15min。
步骤2.4中废纸纤维的烘干时间为12h～24h，烘干温度为70℃～80℃。
步骤3.1中加热真空脱水的过程为：加热至100℃～110℃后真空脱水2.5h～3h，随后降温至50℃～60℃停止抽真空。
步骤3.2中预处理的废纸纤维80℃下干燥1h～2h，液体B在60℃～70℃下，超声分散时间为30min～60min。
步骤3.3中水浴的温度为75℃～80℃，控制反应温度为70℃～75℃，反应时间为2.5h～3h。
步骤3.4中烘干温度为100℃～110℃，烘干时间为1h～1.5h，搅拌时间为30s～60s。
步骤3.5中提前预热聚四氟乙烯模具70℃～75℃，扩链温度为70℃～75℃，扩链时间为1h，固化温度为100℃～110℃，固化时间为24h。
本发明一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的有益效果是通过物理共混法和预聚体法合成聚氨酯弹性体复合材料，即达到了废纸回收再利用的目的，又为生产耐热性聚氨酯弹性体提供了一种途径。
附图说明
图1是本发明实施例4的全反射红外图；
图2是本发明实施例5的扫描电镜图；
图3是聚氨酯弹性体和实施例4、实施例5制备得到的废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的热重分析图；
图4是聚氨酯弹性体和实施例4、实施例5制备得到的废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的的差示扫描量热分析图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料，按重量百分比，由以下组分组成：34.50％～37.99％废办公室A4纸、0.28％～0.46％双氧水、0.30％～0.44％氢氧化钠、0.47％～0.63％硅酸钠、0.39％～0.71％表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、0.50％～0.60％表面活性剂OP-10、0.23％～0.73％脱墨后废纸纤维、36.86％～40.1％聚四氢呋喃醚二醇、8.26％～9.36％对苯二异氰酸酯、3.40％～4.2％1,4-丁二醇、10.81％～12.56％N,N-二甲基甲酰胺，上述组分重量百分比之和为100％。
上述的一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法为物理共混法和预聚体法相结合的工艺，括以下步骤：
步骤1，按重量份分别称取以下组分：34.50％～37.99％废办公室A4纸、0.28％～0.46％双氧水、0.30％～0.44％氢氧化钠、0.47％～0.63％硅酸钠、0.39％～0.71％表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、0.50％～0.60％表面活性剂OP-10、0.23％～0.73％脱墨后废纸纤维、36.86％～40.1％聚四氢呋喃醚二醇、8.26％～9.36％对苯二异氰酸酯、3.40％～4.2％1,4-丁二醇、10.81％～12.56％N,N-二甲基甲酰胺，上述组分重量百分比之和为100％；
步骤2，对废纸进行预处理；
步骤2.1，将称量好的双氧水、氢氧化钠、硅酸钠、表面活性剂配置成溶液A；
步骤2.2，将称量好的废纸粉碎，放在步骤2.1配置好的溶液A中浸泡；其中废纸粉碎成15mm×4mm～20mm×10mm的碎片，在配置好的溶液A中浸泡的时间为30min～60min；
步骤2.3，将步骤2.2中浸泡好的废纸进行脱墨疏解纸纤维；其中纸浆解离机的转速为8000～10000r/min，脱墨疏解纸纤维的时间为10min～15min；
步骤2.4，清洗步骤2.3得到的废纸纤维，烘干；其中废纸纤维的烘干时间为12h～24h，烘干温度为70℃～80℃；
步骤2.5，将步骤2.4得到的废纸纤维粉碎10～30s、封装，备用。
步骤3，制备废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料；
步骤3.1，将聚四氢呋喃醚二醇真空脱水；其中加热真空脱水的过程为：加热至100℃～110℃后真空脱水2.5h～3h，随后降温至50℃～60℃停止抽真空；
步骤3.2，将步骤2.4得到的废纸纤维烘干，随后加入到聚四氢呋喃醚二醇中，然后再加入N,N-二甲基甲酰胺，超声分散得到液体B；其中此次加入的N，N-二甲基甲酰胺占总N，N-二甲基甲酰胺用量的百分比为30％～50％；其中预处理的废纸纤维80℃下干燥1h～2h，液体B在60℃～70℃下，超声分散时间为30min～60min；
步骤3.3，在氮气保护下向步骤3.2得到的液体B中加入对苯异氰酸酯，水浴条件下搅拌，然后再加入剩余的N,N-二甲基甲酰胺进行反应，即得废纸纤维基聚氨酯弹性体预聚体；其中水浴的温度为75℃～80℃，控制反应温度为70℃～75℃，反应时间为2.5h～3h；
步骤3.4，将1,4-丁二醇烘干后加入到废纸纤维基聚氨酯弹性体预聚体中，搅拌进行扩链反应得到乳液C；其中烘干温度为100℃～110℃，烘干时间为1h～1.5h，搅拌时间为30s～60s；
步骤3.5，将步骤4得到的乳液C倒入提前预热的聚四氟乙烯模具中流延成膜，扩链、固化即得到废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料；其中提前预热聚四氟乙烯模具70℃～75℃，扩链温度为70℃～75℃，扩链时间为1h，固化温度为100℃～110℃，固化时间为24h。
其中：废纸，收集的办公室废打印A4纸；双氧水(H2O2)，分析纯，天津市富宇精细化工有限公司；氢氧化钠(NaOH)，分析纯，天津市天力化学试剂有限公司；硅酸钠(NaSiO3)，分析纯，天津市天力化学试剂有限公司；十二烷基苯磺酸钠，分析纯，天津市天力化学试剂有限公司；OP-10，分析纯，天津永晟精细化工有限公司；去离子水，分析纯，东莞市纳百川水处理设备有限公司；聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG Mn＝2000g/mol羟值54.7mgKOH/g-57.5mgKOH/g)，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；对苯二异氰酸酯(PPDI)，分析纯，西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司；1,4丁二醇(1,4-BDO)，分析纯，天津福晨化学试剂厂；N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，分析纯，天津市天力化学试剂有限公司。
实施例1
一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按重量份分别称取以下组分：34.50％废办公室A4纸、0.28％双氧水、0.30％氢氧化钠、0.47％硅酸钠、0.39％表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、0.50％表面活性剂OP-10、0.23％脱墨后废纸纤维、40.1％聚四氢呋喃醚二醇、8.26％对苯二异氰酸酯、3.40％1,4-丁二醇、11.57％N,N-二甲基甲酰胺，上述组分重量百分比之和为100％。
步骤2，废纸的预处理
步骤2.1，将称量好的双氧水、氢氧化钠、硅酸钠、表面活性剂配置成溶液A；
步骤2.2，用碎纸机将称量好的废纸粉碎成15mm×4mm的碎片，并在步骤2配置好的溶液A中浸泡30min；
步骤2.3，将浸泡好的废纸转移至纸浆解离机中，在8000r/min的转速下脱墨疏解纸纤维15min；
步骤2.4，用水反复清洗从废纸纤维上脱离下来的油墨粒子，直至得到白度和纯度较高的废纸纤维，并将其在80℃的烘箱中干燥12h；
步骤2.5，将步骤5得到的废纸纤维用万能粉碎机粉碎10s，得到较细的纤维，采用密封袋封装，并在干燥器中保存，备用。
步骤3，废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备
步骤3.1，向备有搅拌器、温度传感器、真空接口的三口圆底烧瓶中加入聚四氢呋喃醚二醇，加热至110℃后真空脱水2.5h，随后降温至60℃停止抽真空；
步骤3.2，将预处理的废纸纤维在80℃的烘箱中干燥2h，随后加入到聚四氢呋喃醚二醇中，并加入一定量的N,N-二甲基甲酰胺，在60℃的超声波清洗仪中强力搅拌并分散30min，得到液体B；
步骤3.3，在氮气保护下向步骤3.2得到的液体B中加入对苯二异氰酸酯，并在75℃水浴下搅拌30min，随后，缓慢降温并控温为70℃，反应过程中通过加入一定量的N,N-二甲基甲酰胺调节产物黏度，反应2h停止反应，即得废纸纤维基聚氨酯弹性体预聚体；
步骤3.4，称取一定量的1,4-丁二醇，并在110℃的烘箱中干燥1h，随后加入到废纸纤维基聚氨酯弹性体预聚体中，在剧烈搅拌下扩链30s，得到乳液C；
步骤3.5，将步骤4得到的乳液C倒入提前预热至70℃的聚四氟乙烯模具中流延成膜，放置70℃的烘箱中扩链反应1h，缓慢升温至110℃并固化24h，即得到废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料。
实施例2
一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按重量份分别称取以下组分：36.99％废办公室A4纸、0.36％双氧水、0.34％氢氧化钠、0.63％硅酸钠、0.71％表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、0.60％表面活性剂OP-10、0.73％脱墨后废纸纤维、36.86％聚四氢呋喃醚二醇、8.26％对苯二异氰酸酯、3.53％1,4-丁二醇、10.99％N,N-二甲基甲酰胺，上述组分重量百分比之和为100％。
步骤2，废纸的预处理
步骤2.1，将称量好的双氧水、氢氧化钠、硅酸钠、表面活性剂配置成溶液A；
步骤2.2，用碎纸机将称量好的废纸粉碎成20mm×10mm的碎片，并在步骤2配置好的溶液A中浸泡60min；
步骤2.3，将浸泡好的废纸转移至纸浆解离机中，在10000r/min的转速下脱墨疏解纸纤维10min；
步骤2.4，用水反复清洗从废纸纤维上脱离下来的油墨粒子，直至得到白度和纯度较高的废纸纤维，并将其在70℃的烘箱中干燥24h；
步骤2.5，将步骤5得到的废纸纤维用万能粉碎机粉碎30s，得到较细的纤维，采用密封袋封装，并在干燥器中保存，备用。
步骤3，废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备
步骤3.1，向备有搅拌器、温度传感器、真空接口的三口圆底烧瓶中加入聚四氢呋喃醚二醇，加热至100℃后真空脱水3h，随后降温至60℃停止抽真空；
步骤3.2，将预处理的废纸纤维在80℃的烘箱中干燥2h，随后加入到聚四氢呋喃醚二醇中，并加入一定量的N,N-二甲基甲酰胺，在60℃的超声波清洗仪中强力搅拌并分散30min，得到液体B；
步骤3.3，在氮气保护下向步骤3.2得到的液体B中加入对苯二异氰酸酯，并在80℃水浴下搅拌30min，随后，缓慢降温并控温为75℃，反应过程中通过加入一定量的N,N-二甲基甲酰胺调节产物黏度，反应2h停止反应，即得废纸纤维基聚氨酯弹性体预聚体；
步骤3.4，称取一定量的1,4-丁二醇，并在100℃的烘箱中干燥1.5h，随后加入到废纸纤维基聚氨酯弹性体预聚体中，在剧烈搅拌下扩链60s，得到乳液C；
步骤3.5，将步骤4得到的乳液C倒入提前预热至75℃的聚四氟乙烯模具中流延成膜，放置75℃的烘箱中扩链反应1h，缓慢升温至110℃并固化24h，即得到废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料。
实施例3
一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按重量份分别称取以下组分：37.99％废办公室A4纸、0.30％双氧水、0.33％氢氧化钠、0.50％硅酸钠、0.41％表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、0.50表面活性剂OP-10、0.25％脱墨后废纸纤维、36.86％聚四氢呋喃醚二醇、8.36％对苯二异氰酸酯、3.65％1,4-丁二醇、10.85％N,N-二甲基甲酰胺，上述组分重量百分比之和为100％。
步骤2，废纸的预处理
步骤2.1，将称量好的双氧水、氢氧化钠、硅酸钠、表面活性剂配置成溶液A；
步骤2.2，用碎纸机将称量好的废纸粉碎成18mm×7mm的碎片，并在步骤2配置好的溶液A中浸泡45min；
步骤2.3，将浸泡好的废纸转移至纸浆解离机中，在9000r/min的转速下脱墨疏解纸纤维13min；
步骤2.4，用水反复清洗从废纸纤维上脱离下来的油墨粒子，直至得到白度和纯度较高的废纸纤维，并将其在75℃的烘箱中干燥30h；
步骤2.5，将步骤5得到的废纸纤维用万能粉碎机粉碎45s，得到较细的纤维，采用密封袋封装，并在干燥器中保存，备用。
步骤3，废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备
步骤3.1，向备有搅拌器、温度传感器、真空接口的三口圆底烧瓶中加入聚四氢呋喃醚二醇，加热至105℃后真空脱水3h，随后降温至60℃停止抽真空；
步骤3.2，将预处理的废纸纤维在80℃的烘箱中干燥2h，随后加入到聚四氢呋喃醚二醇中，并加入一定量的N,N-二甲基甲酰胺，在60℃的超声波清洗仪中强力搅拌并分散30min，得到液体B；
步骤3.3，在氮气保护下向步骤3.2得到的液体B中加入对苯二异氰酸酯，并在78℃水浴下搅拌30min，随后，缓慢降温并控温为73℃，反应过程中通过加入一定量的N,N-二甲基甲酰胺调节产物黏度，反应2h停止反应，即得废纸纤维基聚氨酯弹性体预聚体；
步骤3.4，称取一定量的1,4-丁二醇，并在105℃的烘箱中干燥1.5h，随后加入到废纸纤维基聚氨酯弹性体预聚体中，在剧烈搅拌下扩链60s，得到乳液C；
步骤3.5，将步骤4得到的乳液C倒入提前预热至73℃的聚四氟乙烯模具中流延成膜，放置73℃的烘箱中扩链反应1h，缓慢升温至110℃并固化24h，即得到废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料。
实施例4
一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按重量份分别称取以下组分：36.70％废办公室A4纸、0.37％双氧水、0.37％氢氧化钠、0.55％硅酸钠、0.55％表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、0.55％表面活性剂OP-10、0.48％脱墨后废纸纤维、36.7％聚四氢呋喃醚二醇、8.81％对苯二异氰酸酯、3.4％1,4-丁二醇、11.52％N,N-二甲基甲酰胺，上述组分重量百分比之和为100％。
步骤2，废纸的预处理
步骤2.1，将称量好的双氧水、氢氧化钠、硅酸钠、表面活性剂配置成溶液A；
步骤2.2，用碎纸机将称量好的废纸粉碎成15mm×4mm的碎片，并在步骤2配置好的溶液A中浸泡30min；
步骤2.3，将浸泡好的废纸转移至纸浆解离机中，在10000r/min的转速下脱墨疏解纸纤维10min；
步骤2.4，用水反复清洗从废纸纤维上脱离下来的油墨粒子，直至得到白度和纯度较高的废纸纤维，并将其在80℃的烘箱中干燥12h；
步骤2.5，将步骤5得到的废纸纤维用万能粉碎机粉碎10s，得到较细的纤维，采用密封袋封装，并在干燥器中保存，备用。
步骤3，废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备
步骤3.1，向备有搅拌器、温度传感器、真空接口的三口圆底烧瓶中加入聚四氢呋喃醚二醇，加热至110℃后真空脱水2.5h，随后降温至60℃停止抽真空；
步骤3.2，将预处理的废纸纤维在80℃的烘箱中干燥2h，随后加入到聚四氢呋喃醚二醇中，并加入一定量的N,N-二甲基甲酰胺，在60℃的超声波清洗仪中强力搅拌并分散30min，得到液体B；
步骤3.3，在氮气保护下向步骤3.2得到的液体B中加入对苯二异氰酸酯，并在75℃水浴下搅拌30min，随后，缓慢降温并控温为70℃，反应过程中通过加入一定量的N,N-二甲基甲酰胺调节产物黏度，反应2h停止反应，即得废纸纤维基聚氨酯弹性体预聚体；
步骤3.4，称取一定量的1,4-丁二醇，并在110℃的烘箱中干燥1h，随后加入到废纸纤维基聚氨酯弹性体预聚体中，在剧烈搅拌下扩链30s，得到乳液C；
步骤3.5，将步骤4得到的乳液C倒入提前预热至70℃的聚四氟乙烯模具中流延成膜，放置70℃的烘箱中扩链反应1h，缓慢升温至110℃并固化24h，即得到废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料。
实施例5
一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按重量份分别称取以下组分：35.60％废办公室A4纸、0.40％双氧水、0.40％氢氧化钠、0.54％硅酸钠、0.54％表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、0.54％表面活性剂OP-10、0.73％脱墨后废纸纤维、36.86％聚四氢呋喃醚二醇、8.64％对苯二异氰酸酯、3.40％1,4-丁二醇、12.35％N,N-二甲基甲酰胺，上述组分重量百分比之和为100％。
步骤2，废纸的预处理
步骤2.1，将称量好的双氧水、氢氧化钠、硅酸钠、表面活性剂配置成溶液A；
步骤2.2，用碎纸机将称量好的废纸粉碎成15mm×4mm的碎片，并在步骤2配置好的溶液A中浸泡30min；
步骤2.3，将浸泡好的废纸转移至纸浆解离机中，在10000r/min的转速下脱墨疏解纸纤维10min；
步骤2.4，用水反复清洗从废纸纤维上脱离下来的油墨粒子，直至得到白度和纯度较高的废纸纤维，并将其在80℃的烘箱中干燥12h；
步骤2.5，将步骤5得到的废纸纤维用万能粉碎机粉碎10s，得到较细的纤维，采用密封袋封装，并在干燥器中保存，备用。
步骤3，废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备
步骤3.1，向备有搅拌器、温度传感器、真空接口的三口圆底烧瓶中加入聚四氢呋喃醚二醇，加热至110℃后真空脱水2.5h，随后降温至60℃停止抽真空；
步骤3.2，将预处理的废纸纤维在80℃的烘箱中干燥2h，随后加入到聚四氢呋喃醚二醇中，并加入一定量的N,N-二甲基甲酰胺，在60℃的超声波清洗仪中强力搅拌并分散30min，得到液体B；
步骤3.3，在氮气保护下向步骤3.2得到的液体B中加入对苯二异氰酸酯，并在75℃水浴下搅拌30min，随后，缓慢降温并控温为70℃，反应过程中通过加入一定量的N,N-二甲基甲酰胺调节产物黏度，反应2h停止反应，即得废纸纤维基聚氨酯弹性体预聚体；
步骤3.4，称取一定量的1,4-丁二醇，并在110℃的烘箱中干燥1h，随后加入到废纸纤维基聚氨酯弹性体预聚体中，在剧烈搅拌下扩链30s，得到乳液C；
步骤3.5，将步骤4得到的乳液C倒入提前预热至70℃的聚四氟乙烯模具中流延成膜，放置70℃的烘箱中扩链反应1h，缓慢升温至110℃并固化24h，即得到废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料。
使用全反射傅里叶变换红外光谱仪(ATR-FTIR)对是实施例4制备的废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的官能团进行了检测；使用场发射扫描电镜(SEM)对实施例5制备的废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的断面形貌进行了观察；使用热重分析仪(TGA)和差示扫描量热法(DSC)对实施例4和实施例5制备的废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的热性能进行了检测。图1中3320cm-1处N-H的拉伸及弯曲振动、1695cm-1处C＝O的伸缩振动、1600cm-1处C-N的振动以及1554cm-1处C-N伸缩振动+N-H弯曲振动等特征峰的出现，证实了氨基甲酸酯基NHCOO的生成，即聚氨酯弹性体的顺利合成。图2中直径在5um左右的棒状物为纸纤维，说明废纸纤维已成功加入到聚氨酯弹性体中。由图3可知，聚氨酯弹性体的热分解为二段式分解，分别对应聚氨酯弹性体的硬段成分和软段成分，此外，聚氨酯弹性体的起始分解温度约为288℃，终止分解温度约为437℃，添加了废纸纤维的聚氨酯弹性体即实施例4和和实施例5的起始分解温度分别约为298℃和301℃，终止分解温度约为450℃，并且相比之下，实施例5的热解剩余质量最大，说明添加一定量的聚氨酯弹性体，可提高其耐热性。此外，观察图4不难发现，聚氨酯弹性体和实施列4、实施列5分别在13℃和19℃出现明显的吸热峰，该峰为聚氨酯中部分软段结晶所致。相比之下，实施例4和实施例5峰值推后，部分结晶软段的熔融温度升高，说明废纸纤维在一定程度上可提高聚氨酯软段的规整性。所以本发明成功合成了废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料。
本发明的一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料有如下优点：通过共混法合成聚氨酯弹性体复合材料，即达到了废纸回收再利用的目的，又为生产耐热性聚氨酯弹性体提供了一种途径。

Claims (10)

1.一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于，按重量百分比，由以下组分组成：34.50％～37.99％废办公室A4纸、0.28％～0.46％双氧水、0.30％～0.44％氢氧化钠、0.47％～0.63％硅酸钠、0.39％～0.71％表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、0.50％～0.60％表面活性剂OP-10、0.23％～0.73％脱墨后废纸纤维、36.86％～40.1％聚四氢呋喃醚二醇、8.26％～9.36％对苯二异氰酸酯、3.40％～4.2％1,4-丁二醇、10.81％～12.56％N,N-二甲基甲酰胺，上述组分重量百分比之和为100％。
2.一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，按重量份分别称取以下组分：34.50％～37.99％废办公室A4纸、0.28％～0.46％双氧水、0.30％～0.44％氢氧化钠、0.47％～0.63％硅酸钠、0.39％～0.71％表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、0.50％～0.60％表面活性剂OP-10、0.23％～0.73％脱墨后废纸纤维、36.86％～40.1％聚四氢呋喃醚二醇、8.26％～9.36％对苯二异氰酸酯、3.40％～4.2％1,4-丁二醇、10.81％～12.56％N,N-二甲基甲酰胺，上述组分重量百分比之和为100％；
步骤2，对废纸进行预处理；
步骤2.1，将称量好的双氧水、氢氧化钠、硅酸钠、表面活性剂配置成溶液A；
步骤2.2，将称量好的废纸粉碎，放在步骤2.1配置好的溶液A中浸泡；
步骤2.3，将步骤2.2中浸泡好的废纸进行脱墨疏解纸纤维；
步骤2.4，清洗步骤2.3得到的废纸纤维，烘干；
步骤2.5，将步骤2.4得到的废纸纤维粉碎10～30s、封装，备用。
步骤3，制备废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料；
步骤3.1，将聚四氢呋喃醚二醇真空脱水；
步骤3.2，将步骤2.4得到的废纸纤维烘干，随后加入到聚四氢呋喃醚二醇中，然后再加入N,N-二甲基甲酰胺，超声分散得到液体B；其中此次加入的N，N-二甲基甲酰胺占总N，N-二甲基甲酰胺用量的百分比为30％～50％；
步骤3.3，在氮气保护下向步骤3.2得到的液体B中加入对苯异氰酸酯，水浴条件下搅拌，然后再加入剩余的N,N-二甲基甲酰胺进行反应，即得废纸纤维基聚氨酯弹性体预聚体；
步骤3.4，将1,4-丁二醇烘干后加入到废纸纤维基聚氨酯弹性体预聚体中，搅拌进行扩链反应得到乳液C；
步骤3.5，将步骤4得到的乳液C倒入提前预热的聚四氟乙烯模具中流延成膜，扩链、固化即得到废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2.2中废纸粉碎成15mm×4mm～20mm×10mm的碎片，在配置好的溶液A中浸泡的时间为30min～60min。
4.根据权利要求2所述的一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2.3中纸浆解离机的转速为8000～10000r/min，脱墨疏解纸纤维的时间为10min～15min。
5.根据权利要求2所述的一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2.4中废纸纤维的烘干时间为12h～24h，烘干温度为70℃～80℃。
6.根据权利要求2所述的一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3.1中加热真空脱水的过程为：加热至100℃～110℃后真空脱水2.5h～3h，随后降温至50℃～60℃停止抽真空。
7.根据权利要求2所述的一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3.2中预处理的废纸纤维80℃下干燥1h～2h，液体B在60℃～70℃下，超声分散时间为30min～60min。
8.根据权利要求2所述的一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3.3中水浴的温度为75℃～80℃，控制反应温度为70℃～75℃，反应时间为2.5h～3h。
9.根据权利要求2所述的一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3.4中烘干温度为100℃～110℃，烘干时间为1h～1.5h，搅拌时间为30s～60s。
10.根据权利要求2所述的一种废纸纤维/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3.5中提前预热聚四氟乙烯模具70℃～75℃，扩链温度为70℃～75℃，扩链时间为1h，固化温度为100℃～110℃，固化时间为24h。
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