[发明专利]一种石墨烯聚氨酯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯聚氨酯复合材料及其制备方法，由聚氨酯树脂复合纤维增强材料并拉挤成型，其中，所述聚氨酯树脂还混合有石墨烯纳米材料。本发明所提供的石墨烯聚氨酯复合材料及其制备方法，通过在双组份的聚氨酯原料中加入少量石墨烯纳米材料，经过充分混合均匀后，再与纤维增强材料复合，经过拉挤和固化成型后，所获得的石墨烯聚氨酯复合材料，在保持平行于纤维方向的材料弯曲强度或模量等力学性能不减的同时，大大提高了垂直于纤维方向的所述力学性能，从而帮助了解决聚氨酯复合材料的拉挤工艺中所生成的聚氨酯复合材料的横向性能不足的缺点。

技术领域

本发明涉及聚氨酯复合材料及其制备方法，尤其涉及的是一种石墨烯聚氨酯复合材料及其制备方法的改进。

背景技术

目前使用的复合材料，很多都是有机高聚物材料作为基体，复合作为增强体的无机或有机纤维增强材料，包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，通过拉挤成型。其原理是，通过所述有机高聚物材料对通常平行排列的所述纤维增强材料进行编织绑定。因此，一般复合材料都表现出各向异性的物理性能，其在平行排列的所述纤维增强材料的长度方向上，即纵向方向上具有很高的强度，其力学性能通常比较好，而在垂直方向上即横向强度则比较薄弱，其力学性能则较差。在通常的拉挤成型工艺中，一般可以通过加入纤维毡或纤维布来提高横向强度，但是这样一来，其对横向强度的提高程度有限，二来，同时会降低纵向方向上的强度。

聚氨酯树脂因为具有上佳的弹性，对纤维增强材料表面通常具有非常好的粘接力，同时其本体的强度也比较高，因此是复合材料中的基体材料的良好选择，但是使用单纯的聚氨酯树脂来复合纤维增强材料时，因为聚氨酯树脂的材料强度或模量等力学性能还是远远低于大部分纤维增强材料的纤维长度方向的力学性能，尤其是玻璃纤维或碳纤维增强材料等无机纤维增强材料，故所生成的复合材料在平行于纤维长度方向上和垂直纤维长度方向上的材料强度或模量等力学性能差异依然很大，导致所述复合材料在实际应用中很容易沿着其内部的纤维方向被撕裂，极大地影响到聚氨酯复合材料的应用范围。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种石墨烯聚氨酯复合材料及其制备方法，使得所生产的石墨烯聚氨酯复合材料在垂直纤维方向上的材料强度或模量等力学性能大大提高，弥补现有拉挤工艺所形成材料的横向性能不够之缺点。

本发明的技术方案如下：

一种石墨烯聚氨酯复合材料，由聚氨酯树脂复合一纤维增强材料经拉挤成型，其中，所述聚氨酯树脂还混合有石墨烯纳米材料;

所述的石墨烯聚氨酯复合材料，其中，以重量份计算，所述纤维增强材料含量为65-80份，所述聚氨酯树脂含量为20-35份，所述石墨烯纳米材料含量为0.00002-0.04份;

所述的石墨烯聚氨酯复合材料，其中，所述纤维增强材料包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和玄武岩纤维；

所述的石墨烯聚氨酯复合材料，其中，所述纤维增强材料是玻璃纤维，包括玻璃纤维粗纱;

所述的石墨烯聚氨酯复合材料，其中，所述玻璃纤维还包括玻璃纤维毡和/或玻璃纤维布，以重量份计算，所述玻璃纤维粗纱为50-80份，所述玻璃纤维毡为10-20份，所述玻璃纤维布为10-30份;

所述的石墨烯聚氨酯复合材料，其中，所述聚氨酯树脂由双组份聚氨酯原料合成，包括：异氰酸酯和多元醇按重量比1.2 :1至1.4 :1合成;

一种以上任一所述的石墨烯聚氨酯复合材料的制备方法，其中，包括以下步骤：

a. 将所述纤维增强材料穿过一预成型板，进入一密闭的注射盒；

b. 将充分混合有石墨烯纳米材料的多元醇液体和异氰酸酯液体按照按重量比1.2 :1至1.4 :1进入到静态混合器中充分混合，形成液态聚氨酯树脂；