CN115141355A - 清扫器用高性能pu/cf复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种清扫器用高性能PU/CF复合材料及其制备方法，该复合材料的组成和配比如下：二异氰酸酯10～20份，聚醚多元醇60～75份，1,4‑丁二醇1～8份，酸化碳纤维0.5～5份，偶联剂0.1～1份，抗氧剂0.1～2份。该复合材料耐磨性更为优异，耐高温，制备方法简单，成本低，且其他物性指标都符合清扫器用聚氨酯弹性体复合材料的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及碳纤维增强复合材料领域，具体涉及一种酸化碳纤维改性的高性能聚氨酯复合材料及其制备方法，特别涉及一种清扫器用高性能聚氨酯弹性体复合材料。
背景技术
聚氨酯弹性体是一种由刚性链段和柔性软段嵌段而成的高分子材料，具有独特的微相分离结构，兼具塑料和橡胶的特性，其最大特点是在高硬度下仍保持弹性，且有着优良的耐磨性，良好的机械强度，耐油、耐低温、耐臭氧老化等性能。然而，作为矿用输送带、托辊、清扫器等用途时，人们仍旧在挑战聚氨酯制品的更强耐磨性以期获得更长的使用寿命。此外，聚氨酯弹性体内生热较大，长期使用温度在80℃以下，短期使用温度在120℃以下，耐高温性能较差，在高温下就会失去使用价值。因此，研究制备耐磨性更为优异以及耐高温的聚氨酯弹性体材料显得尤为重要。
为了提高聚氨酯弹性体材料的耐磨性和耐高温性能，国内外的研究者们利用物理改性或化学改性的方法，如向弹性体基体内加入各类填料、与其他聚合物共混、采用特殊单体以调整分子链结构以及接枝共聚等，以望制得性能更为优异的聚氨酯弹性体材料，使其更好的运用于矿用工业、汽车工业、工程配件等领域。
碳纤维是一类无机高分子纤维，由于具有优异的耐磨性、高比强度、高比模量、耐高温、耐疲劳、抗蠕变而常常用作聚合物的增强材料。用碳纤维增强聚氨酯弹性体可制得集纤维的刚性和弹性体的弹性为一体的复合材料而用作特殊的应用。然而未经改性的碳纤维表面活性基团少，其与聚氨酯弹性体相容性差，制得的复合材料的机械性能、耐热性和摩擦磨损性能等并未得到明显的改善。因此，需对碳纤维进行表面处理，方能制备出性能更为优异的碳纤维/聚氨酯弹性体复合材料。
公开号为CN105237731A的发明专利，公布了一种以聚己二酸乙二醇酯、甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、六氟双酚、二邻氯二苯胺甲胺、纳米SiO2、异氰酸酯基丙基甲氧基硅烷和二月桂酸二丁基锡为原料制备耐热耐磨聚氨酯材料，然而该复合材料所用原料较多，且以甲苯二异氰酸酯为原料制得的聚氨酯材料的耐高温性能不足、强度偏低、不耐冲击，致使其难以满足使用要求。公开号为CN105694436A的发明专利，公开了一种以改性聚氨酯弹性体为主料，以氯丁橡胶、丁基橡胶和三元乙丙橡胶等为增强成分，制备出耐热耐磨抗撕裂改性聚氨酯橡胶电缆材料，但是该复合材料所用原料达29种之多，此外还存在生产效率低下和实际生产成本较高的缺陷。公开号为CN107629442A的发明专利，公布了一种以甲苯二异氰酸酯、聚碳酸酯二醇、聚环氧丙烷二醇、聚醚醚酮、苯基硅橡胶、酚醛树脂、扩链剂、醇胺、碳纤维、纳米钢渣、纳米TiO2、六甲基二硅氮烷等为原料制备印染胶辊专用耐热耐磨聚氨酯复合材料，该方案的最大优点是胶辊的强度和耐磨性显著提高，但是复合材料的耐热性不足，且成本偏高，难以实现工业化生产。公开号为CN108250725A的发明专利，公开了一种用超高分子量聚乙烯对通用型TPU进行减摩、抗高温改性的方案，并通过添加相容剂进行接枝改性，以解决超高分子量聚乙烯和TPU极性不同而相容性较差的问题，然而该体系的耐高温性能还有待提高，难以适用于苛刻高温环境。公开号为CN105384891A的发明专利，公布了一种以二苯基甲烷二异氰酸酯、聚四氢呋喃二醇、丁二醇、无胶碳纤维、偶联剂和抗氧剂为原料制备碳纤维/聚氨酯复合材料，该方案的最大优点是聚氨酯的刚性和热稳定性显著改善，但是复合材料的强度和耐磨性还有待提高，难以用作高性能型聚氨酯清扫器。
因此，迫切需要研发出一种耐磨性更为优异以及耐高温的清扫器用高性能聚氨酯弹性体复合材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种清扫器用高性能聚氨酯弹性体复合材料，该体系在通过分子设计选择合适单体合成聚氨酯以提升聚氨酯性能的基础上，再利用碳纤维改性聚氨酯弹性体，提供一种耐磨性更为优异，且更耐高温，以及其他物性指标都符合使用要求的清扫器用高性能聚氨酯弹性体复合材料。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
本发明第一方面提供一种清扫器用高性能PU/CF复合材料，按重量计，包含以下原材料：二异氰酸酯10～20份，聚醚多元醇60～75份，1,4-丁二醇1～8份，酸化碳纤维0.5～5份，偶联剂0.1～1份，抗氧剂0.1～2份。
优选地，所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯中的一种或几种。
优选地，所述的异氰酸酯为对苯二异氰酸酯。
优选地，所述的聚醚多元醇为聚环氧乙烷二醇、聚环氧丙烷二醇、聚四氢呋喃醚二醇中的一种或几种。
优选地，所述的聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚二醇。
优选地，所述的酸化碳纤维为聚丙烯腈基无胶碳纤维，直径为5～8um，粒径为50～500目，具体为经过浓硝酸氧化处理过的碳纤维，增加了其表面的粗糙度和活性基团的数目。
优选地，所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种。
优选地，所述的偶联剂具体为硅烷偶联剂KH-550、KH-560、KH-570中的一种或几种。
本发明第二方面还提供了上述清扫器用高性能PU/CF复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取一定量的酸化碳纤维加入配置好的硅烷偶联剂的乙醇溶液中，搅拌反应4h，然后过滤转入80℃鼓风干燥箱中烘干，待用。
(2)将聚醚多元醇和改性好的碳纤维混合搅拌均匀，在60～100℃真空脱水2～4h。
(3)加入定量的二异氰酸酯，控制反应温度60～90℃，反应时间为2～5h，然后加入1,4-丁二醇和抗氧剂且快速混合加压硫化，脱模即可。
下面对本发明的内容做进一步的解释和说明：
传统单一的聚氨酯弹性体材料用作矿用输送带、胶辊、清扫器等用途时，其强度、耐磨性和耐高温性能等难以满足现有苛刻工况条件下的实际使用要求。当前，提高聚合物性能的最普遍、最简单的方法是对其进行增强改性，常用填料有纤维类填料、无机非金属填料和金属粉末填料。本发明中先通过分子设计选择合适单体合成聚氨酯以提升聚氨酯的耐磨和高温性能，再利用碳纤维增强材料进一步提升其综合性能。同时，为了改善碳纤维与基体之间的界面粘合强度，必须对其进行表面处理，本发明中采用先硝酸氧化再接上硅烷偶联剂改性碳纤维，从而使得二者之间的界面性能得到改善，也提高了复合材料的强度、耐磨性和耐热性能等性能。
为了更好地改善复合材料的耐磨性和耐高温性能，本方案中采用PPDI/BDO体系聚氨酯弹性体为基体，使其更好地应用于矿用输送带、胶辊、清扫器等用途。相比于传统的TDI/MOCA和MDI/BDO体系聚氨酯弹性体，PPDI型聚氨酯弹性体具有更为优良的动态力学性能、耐磨性、耐高温性和耐疲劳挠曲性等，其动态力学性能比NDI型聚氨酯弹性体更佳，这归功于PPDI的紧凑而对称的分子结构，在聚氨酯中形成更为致密的硬段和产生高度的微相分离，使其具有优异的耐磨性、动态力学性能和高温性能。
本发明的有益效果是：利用碳纤维增强聚氨酯弹性体，并通过添加偶联剂的方式改善碳纤维在弹性体基体中的分散性和相容性，进而综合碳纤维和聚氨酯弹性体两者之间的性能优势，制得的复合材料，其拉伸强度≥12MPa，远高于未增强的≤8MPa，阿克隆磨耗、耐热性、硬度等其他物性指标都符合使用要求的清扫器用高性能聚氨酯弹性体复合材料。
具体实施方式
下面结合一些实施例对本发明作进一步解释和说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
一种清扫器用高性能PU/CF复合材料，按重量计，包含以下成分：聚四氢呋喃二醇74份、对苯二异氰酸酯17份、1,4-丁二醇5.8份、酸化碳纤维1.5份、偶联剂0.13份、抗氧剂1.57份。
其制备方法包括以下步骤：将聚四氢呋喃二醇和改性好的碳纤维混合搅拌均匀，在60～100℃真空脱水2～4h。然后加入定量的对苯二异氰酸酯，控制反应温度60～90℃，反应时间为2～5h，接着加入1,4-丁二醇和抗氧剂且快速混合加压硫化，脱模即可。制得的复合材料的主要性能指标：阿克隆磨耗<0.03g，拉伸强度≥12MPa，断裂伸长率≥300％，硬度≥92A，T5％≥310℃，均满足高性能型清扫器的使用要求。
实施例2
一种清扫器用高性能PU/CF复合材料，按重量计，包含以下成分：聚四氢呋喃二醇70份、对苯二异氰酸酯20份、1,4-丁二醇7.5份、酸化碳纤维1.5份、偶联剂0.13份、抗氧剂0.87份。
其制备方法包括以下步骤：将聚四氢呋喃二醇和改性好的碳纤维混合搅拌均匀，在60～100℃真空脱水2～4h。然后加入定量的对苯二异氰酸酯，控制反应温度60～90℃，反应时间为2～5h，接着加入1,4-丁二醇和抗氧剂且快速混合加压硫化，脱模即可。制得的复合材料的主要性能指标：阿克隆磨耗<0.03g，拉伸强度≥12MPa，断裂伸长率≥300％，硬度≥92A，T5％≥310℃，均满足高性能型清扫器的使用要求。
实施例3
一种清扫器用高性能PU/CF复合材料，按重量计，包含以下成分：聚四氢呋喃二醇75份、对苯二异氰酸酯16份、1,4-丁二醇5.2份、酸化碳纤维2份、偶联剂0.17份、抗氧剂1.63份。
其制备方法包括以下步骤：将聚四氢呋喃二醇和改性好的碳纤维混合搅拌均匀，在60～100℃真空脱水2～4h。然后加入定量的对苯二异氰酸酯，控制反应温度60～90℃，反应时间为2～5h，接着加入1,4-丁二醇和抗氧剂且快速混合加压硫化，脱模即可。制得的复合材料的主要性能指标：阿克隆磨耗<0.03g，拉伸强度≥12MPa，断裂伸长率≥300％，硬度≥92A，T5％≥310℃，均满足高性能型清扫器的使用要求。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (7)
1.一种清扫器用高性能PU/CF复合材料，其特征在于，按重量计，包含以下：二异氰酸酯10～20份，聚醚多元醇60～75份，1,4-丁二醇1～8份，酸化碳纤维0.5～5份，偶联剂0.1～1份，抗氧剂0.1～2份。
2.根据权利要求1所述的清扫器用高性能PU/CF复合材料，其特征在于，所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的清扫器用高性能PU/CF复合材料，其特征在于，所述的聚醚多元醇为聚环氧乙烷二醇、聚环氧丙烷二醇、聚四氢呋喃醚二醇中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的清扫器用高性能PU/CF复合材料，其特征在于，所述的酸化碳纤维为聚丙烯腈基无胶碳纤维，直径为5～8um，粒径为50～500目。
5.根据权利要求1所述的清扫器用高性能PU/CF复合材料，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的清扫器用高性能PU/CF复合材料，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、KH-560、KH-570中的一种或几种。
7.一种权利要求1所述的清扫器用高性能PU/CF复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将酸化碳纤维加入配置好的硅烷偶联剂的乙醇溶液中，搅拌反应4h，过滤，转入80℃鼓风干燥箱中烘干；
(2)将聚醚多元醇和改性好的碳纤维混合搅拌均匀，在60～100℃真空中脱水2～4h；
(3)加入二异氰酸酯，控制反应温度60～90℃，反应时间为2～5h，然后加入1,4-丁二醇和抗氧剂且快速混合加压硫化，脱模。
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR100943195B1 (ko) * | 2009-06-10 | 2010-02-19 | 한국신발피혁연구소 | 내마모성 폴리우레탄 엘라스토머의 제조 방법 |
| CN105384891A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-03-09 | 合肥仲农生物科技有限公司 | 一种碳纤维聚氨酯复合材料 |
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