[发明专利]碳纤维增强的聚氨酯发泡塑料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种碳纤维增强的聚氨酯材料，属于塑料领域。 

背景技术

 聚氨酯发泡塑料经常用来做包装类材料，但纯泡沫材料的压缩强度、压缩模量、冲击强度和损耗因子很难同时达标，需要采用其他来改性、增强的方法以提高材料的有关性能。 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种碳纤维增强的聚氨酯发泡塑料。 

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的 

一种碳纤维增强的硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于包括以下组份：

A料：聚醚多元醇100份、阻燃剂5-15份、发泡剂7-15份、泡沫稳定剂1.5-2.5份、碳纤维5-15份、催化剂1.5-2.5份、水0.01-0.15份、环氧树脂；

B料：异氰酸酯，粗MDI，指数为100-105，20-30份；

所述的阻燃剂是氢氧化铝与磷酸三氯丙酯的混合物；

发泡剂是CFC-11或者杂戊烷；

催化剂为叔铵盐类催化剂与有机锡的混合物，如三乙醇胺：氧化锡=0.1-0.5：0.7-1.0；

泡沫稳定剂为有机硅酮类，如硅油。

制备方法如下：是先将碳纤维与环氧树脂混炼，混合均匀，形成类似球状的碳纤维，然后将碳纤维与A料、B料混合后一次浇注成型。 

本发明有以下积极的效果： 

催化剂双（二甲氨基乙基）醚有利于发泡反应，增加物料流动性，M50能够缩短脱模时间，延迟起发时间并使凝胶后的泡沫快速固化，提高制品的表面性能和制品强度。

发泡剂是CFC-11或者杂戊烷，泡沫体的闭孔率和强度等指标都较好，且杂戊烷能在自然环境下分解，且价格实惠。 

有机硅酮类泡沫稳定剂能够降低各组份的表面张力，增加各组份的互溶性，助于气泡的形成以及泡孔大小的控制，防止泡孔的崩塌，当用量低于1.5时，泡孔较粗，泡沫块明显分节，上部密实而下部疏松，当高于2.5时，泡孔很细，泡沫发软。 

增加碳纤维后，冲击强度明显提高，同时泡沫体的压缩模量基本保持不变，碳纤维用量大于15份后，产品中出现成团的碳纤维和大的气泡，致使泡沫体的力学性能下降。 

本发明制备的聚氨酯材料密度在0.49g·cm^-3，压缩模量为550MPa，冲击强度为1.5kJ·m^-2，实现密度、压缩模量、冲击强度等理化参数的同时达标。 

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。 

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。 

本发明所涉及到的比例以及含量单位均采用重量为单位，即重量比，重量份。 

以下实施例所采用的材料介绍如下： 

    短切碳纤维 长度为3mm，拉伸强度为0.4-0.6CPa，购自鞍山东亚碳纤维有限公司；聚醚多元醇、环氧树脂购自天津有机化工实验厂；阻燃剂 、发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂、异氰酸酯均购自北京东盛富田聚氨酯有限公司。

实施例1 

一种碳纤维增强的硬质聚氨酯泡沫塑料，包括以下组份：

A料：聚醚多元醇100份、阻燃剂5份、发泡剂7份、泡沫稳定剂1.5份、碳纤维5份、催化剂1.5份、水0.01份、环氧树脂 5份；

B料：异氰酸酯，粗MDI，指数为100-105，20份；

所述的阻燃剂是氢氧化铝与磷酸三氯丙酯的混合物；发泡剂是杂戊烷；催化剂为三乙醇胺：氧化锡=0.1：0.7的混合物；泡沫稳定剂为硅油。

制备方法如下：是先将碳纤维与环氧树脂混炼，混合均匀，形成类似球状的碳纤维，然后将碳纤维与A料、B料混合后一次浇注成型。 

实施例2 

一种碳纤维增强的硬质聚氨酯泡沫塑料，包括以下组份：

A料：聚醚多元醇100份、阻燃剂15份、发泡剂15份、泡沫稳定剂2.5份、碳纤维15份、催化剂2.5份、水0.15份、环氧树脂2份；

B料：异氰酸酯，粗MDI，指数为100-105，30份；

所述的阻燃剂是氢氧化铝与磷酸三氯丙酯的混合物；发泡剂是CFC-11；催化剂为三乙醇胺：氧化锡=0.5：1.0；泡沫稳定剂为硅油。

制备方法如下：是先将碳纤维与环氧树脂混炼，混合均匀，形成类似球状的碳纤维，然后将碳纤维与A料、B料混合后一次浇注成型。 

实施例3 

一种碳纤维增强的硬质聚氨酯泡沫塑料，包括以下组份：