[发明专利]一种碳纤维增强微球复合聚氨酯泡沫材料及制备方法

说明书

本发明涉及复合泡沫材料制备技术领域，且公开了一种碳纤维增强微球复合聚氨酯泡沫材料及制备方法，包括：经过混合强酸氧化处理的碳纤维表面形成了羟基和羧基等活性基团，碳纤维表面的活性基团与多官能度AG80环氧树脂中的活性基团发生分子间键合作用，与表面上包裹有硅烷偶联剂的空心玻璃微珠，一起加入到聚氨酯树脂基体中，在固化剂的作用下，组分间发生交联固化反应，制备出碳纤维增强微球复合聚氨酯泡沫材料。本发明解决了目前碳纤维增强微球复合聚氨酯泡沫材料，由于碳纤维表面的润湿性能比较差，所以碳纤维与基体树脂之间不能够形成良好的界面结合，导致材料整体无法进行连续的应力传递，从而使得材料整体的压缩强度降低的技术问题。

技术领域

本发明涉及复合泡沫材料制备技术领域，具体为一种碳纤维增强微球复合聚氨酯泡沫材料及制备方法。

背景技术

固体浮力材料是一种低密度、高强度、吸水性小的复合材料，广泛应用于深海开发的各个领域。随着科学技术的发展，深潜器潜水深度的增大，对固体浮力材料的性能要求也越来越高，尤其是在压缩强度方面。而复合泡沫材料是实际深海工程中使用较多的一种固定浮力材料，它主要是通过空心玻璃微珠添加到高强度树脂中固化成型。

为了进一步提高材料的压缩强度，常采用添加增强相的方法，其中碳纤维以其高强度、高模量、自重轻、价格低廉的技术优点广泛应用于增强聚合物基复合材料。但是，由于碳纤维表面的润湿性能比较差，所以碳纤维与基体树脂之间不能够形成良好的界面结合，导致材料整体无法进行连续的应力传递，从而使得材料整体的压缩强度降低。

本发明提供一种碳纤维增强微球复合聚氨酯泡沫材料及制备方法，旨在解决目前碳纤维增强微球复合聚氨酯泡沫材料，由于碳纤维表面的润湿性能比较差，所以碳纤维与基体树脂之间不能够形成良好的界面结合，导致材料整体无法进行连续的应力传递，从而使得材料整体的压缩强度降低的技术问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种碳纤维增强微球复合聚氨酯泡沫材料及制备方法，解决了目前碳纤维增强微球复合聚氨酯泡沫材料，由于碳纤维表面的润湿性能比较差，所以碳纤维与基体树脂之间不能够形成良好的界面结合，导致材料整体无法进行连续的应力传递，从而使得材料整体的压缩强度降低的技术问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种碳纤维增强微球复合聚氨酯泡沫材料，包括以下重量份数配比的原料：10～20份平均粒径≤10um的碳纤维粉、3～8份多官能度AG80环氧树脂、8～15份烷偶联剂、100～130份空心玻璃微珠、400份聚环氧丙烷二元醇、10～15有机锡催化剂、5～8份有机硅消泡剂、30～50份稀释剂、30份固化剂；

经过混合强酸氧化处理的碳纤维表面形成了羟基和羧基等活性基团，碳纤维表面的活性基团与多官能度AG80环氧树脂中的活性基团发生分子间键合作用，之后，与表面上包裹有硅烷偶联剂的空心玻璃微珠，一起加入到聚氨酯树脂基体中，在固化剂的作用下，组分间发生交联固化反应，制备出碳纤维增强微球复合聚氨酯泡沫材料。

优选的，所述空心玻璃微珠的平均粒径≤10um。

优选的，还包括以下重量份数配比的原料：5～10份由乙二醇、1,4-丁二醇、乙二胺及三羟甲基丙烷按照等质量组成的扩链交联剂。

一种碳纤维增强微球复合聚氨酯泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备10～20份平均粒径≤10um的经过混合强酸氧化处理且表面上包裹有3～8份多官能度AG80环氧树脂的碳纤维粉；

(2)制备100～130份表面上包裹有硅烷偶联剂的空心玻璃微珠；