[发明专利]一种碳纤维改性无溶剂聚氨酯面层树脂

说明书

本发明属于复合材料领域，尤其是一种碳纤维改性无溶剂聚氨酯面层树脂，针对现有的耐热性能差，热分解温度低的问题，产品使用寿命短的问题，现提出如下解决方案，包括主料和辅料，所述主料包括树脂、碳纤维、无机溶剂、多元醇，所述辅料包括交联剂、稳定剂、固化剂、消泡剂、氧化剂和混合添加填料。通过使用环氧树脂、聚酰树脂和酚醛树脂与碳纤维混合，并添加相应的氧化剂使其充分反应，增加了碳纤维的表面积，同时提高了碳纤维的表面化学性能，碳纤维表面的羧基、羟基等含氧基团得到明显的增加，能够在制备产品使用后大大提高成品的低温、高温耐用性能，同时增加产品的防腐化性能。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种碳纤维改性无溶剂聚氨酯面层树脂。

背景技术

聚氨酯材料是一种介于橡胶和塑料之间的合成材料，具有高机械强度、化学惰性、高耐磨、低温性能、粘结性能和弹性良好等一系列优异的性能，但其本身具有耐热性差、软化和热分解温度低等缺点，随着科技的发展和应用的拓展，需对聚氨酯进行增强改性，提高其性能。因此，致力于开发耐热性能优异的聚氨酯复合材料成为聚氨酯领域研究的重要课题。

CN201610128326的发明专利提供了一种改性碳纤维聚氨酯复合材料及其制备方法，通过聚烯烃嵌段式共聚物，可以有效提高复合材料的柔韧性和抗冲击性能，碳纤维、空心玻璃微珠在交联剂的交联下，可以稳定分散在复合材料中，从而大大提高材料的韧性和强度，制备得到的复合材料不易开裂，且该复合材料制备方法简单，条件温和，成本低。

但是该种复合材料运用在生活产品中存在的问题是，虽然韧性和强度有所提高，但是并没有很好的解决耐热性能差，热分解温度低的问题，产品使用寿命短。

发明内容

本发明提出的一种碳纤维改性无溶剂聚氨酯面层树脂，解决了耐热性能差，热分解温度低的问题，产品使用寿命短的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种碳纤维改性无溶剂聚氨酯面层树脂，包括主料和辅料，所述主料包括树脂、碳纤维、无机溶剂、多元醇，所述辅料包括交联剂、稳定剂、固化剂、消泡剂、氧化剂和混合添加填料，其中各成分按照质量份数采用以下配比：树脂30-45份、碳纤维20-25份、无机溶剂15-20份、多元醇15-25份、交联剂2-4份、稳定剂3-5份、固化剂1-3份、消泡剂1-2份、氧化剂3-5份、混合添加填料4-6份

优选的，所述树脂包括环氧树脂、聚酰树脂和酚醛树脂，所述环氧树脂、聚酰树脂和酚醛树脂的比例为3:2:1。

优选的，所述多元醇为低聚物二元醇、有机硅多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇其中一种或多种的混合物，所述无机溶剂为硫酸、硝酸、液态二氧化硫、亚硫酰氯、硫酰氯其中一种或多种的混合物。

优选的，所述固化剂为TDI、IPDI、HDI及IPDI异氰脲酸酯固化剂其中一种或多种的混合物，所述混合添加填料由氧化镁和氧化铝混合制成，所述氧化镁和氧化铝的比例为2:3。

优选的，本发明还提供了一种碳纤维改性无溶剂聚氨酯面层树脂的制备方法，具体制备步骤为：

步骤一：将反应釜进行干燥处理，随后向反应釜中添加多元醇进行加热，保持温度在110-130℃持续加热1-2h后，在0.05-0.1MPa真空条件下进行脱水，脱水完成后向反应釜中添加固化剂、消泡剂、交联剂和稳定剂，并将反应釜温度降低至65-95℃进行反应，反应完成后得到物料A；

步骤二：将树脂加入另一反应釜内进行加热，加热温度保持在70-90℃，并向反应釜中加入碳纤维，将碳纤维均匀的浸泡在树脂内进行加热，加热过程中对物料进行不间断搅拌，加热3-4h后得到物料B；

步骤三：将物料A缓慢添加至物料B内并进行充分搅拌加热，加热温度保持在130-160℃，加热过程中添加氧化剂和混合添加填料，同时对反应釜进行不间断搅拌除去气泡；