[发明专利]一种碳纤维增强聚氨酯泡沫塑料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种碳纤维增强聚氨酯泡沫塑料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯泡沫塑料，是异氰酸酯和羟基化合物经聚合发泡制成，按其硬度可分为软质和硬质两类，其中软质为主要品种。一般来说，它具有极佳的弹性、柔软性、伸长率和压缩强度；化学稳定性好，耐许多溶剂和油类；耐磨性优良，较天然海绵大20倍；还有优良的加工性、绝热性、粘合性等性能，是一种性能优良的缓冲材料，但价格较高。

聚氨酯泡沫塑料除了价格昂贵，原料紧缺之外，最大的缺陷是其耐温性能和防火性能较差，温度高于100℃的环境下使用，较为不利。

改性聚氨酯泡沫塑料，是增强聚氨酯泡沫塑料性能的有效方式之一，尤其是弥补聚氨酯泡沫塑料的耐温性能。

碳纤维，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。

碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。

碳纤维与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。

发明内容

本发明解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种碳纤维增强聚氨酯泡沫塑料及其制备方法。

本发明的技术方案：一种碳纤维增强聚氨酯泡沫塑料，由以下重量份数的原料制备而成：

聚氨酯乳液66-80份、碳纤维8-18份、过氧化甲乙酮2-5份、乙酰丙酮钛3-8份、三甲氧基硅烷5-10份、磺酸钙2-6份和纳米碳酸钙10-18份。

作为优选，所述泡沫塑料由以下质量份数的各个组分制备而成：聚氨酯乳液70-78份、碳纤维10-16份、过氧化甲乙酮3-4份、乙酰丙酮钛5-7份、三甲氧基硅烷6-9份、磺酸钙3-5份和纳米碳酸钙12-17份。

作为优选，所述泡沫塑料由以下质量份数的各个组分制备而成：聚氨酯乳液74份、碳纤维15份、过氧化甲乙酮3份、乙酰丙酮钛6份、三甲氧基硅烷7份、磺酸钙4份和纳米碳酸钙16份。

一种碳纤维增强聚氨酯泡沫塑料的制备方法，制备步骤如下：

（1）准确称取各个原料；

（2）将原料混合均匀后放入注射成型机中成型，料筒温度150℃-265℃，注射压力75-135Mpa，模具温度45℃-75℃，保压时间35-90s，冷却时间45-120s；

（3）经注射成型机冷却成型之后，即得到碳纤维增强聚氨酯泡沫塑料。

作为优选，步骤（2）中注射压力为110Mpa，保压时间45s。

有益效果：本发明提供的碳纤维增强聚氨酯泡沫塑料，是利用碳纤维优异的物理性能、化学稳定性能和易加工性能，在形成的聚氨酯泡沫塑料孔壁内均匀分布碳纤维，不仅保持了聚氨酯泡沫塑料柔软的性能，而且显著提高了聚氨酯泡沫塑料的机械强度和化学耐腐蚀性能，同时，弥补了聚氨酯泡沫塑料在防火性能上的不足，扩大了聚氨酯泡沫塑料温度使用区间，使其在较高的温度下依然可以保持良好的性能。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解， 这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例 1：

一种碳纤维增强聚氨酯泡沫塑料，由以下重量份数的原料制备而成：

聚氨酯乳液80份、碳纤维18份、过氧化甲乙酮5份、乙酰丙酮钛8份、三甲氧基硅烷10份、磺酸钙6份和纳米碳酸钙18份。

一种碳纤维增强聚氨酯泡沫塑料的制备方法，制备步骤如下：

（1）准确称取各个原料；

（2）将原料混合均匀后放入注射成型机中成型，料筒温度245℃，注射压力115Mpa，模具温度65℃，保压时间65s，冷却时间110s；

（3）经注射成型机冷却成型之后，即得到碳纤维增强聚氨酯泡沫塑料。