[发明专利]一种回收碳纤维增强热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法

权利要求书

1.一种回收碳纤维增强热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，回收碳纤维增强热塑性聚氨酯弹性体按照重量份计算，由以下成分组成：

35~63份异氰酸酯，42~69份低聚物多元醇，1~6份改性碳纤维回收料，1~3份扩链剂和0.01～0.05份催化剂；

其中，改性碳纤维回收料按照重量份计算，包括：10份碳纤维回收料，4.8~7.3份4-二甲氨基苯异氰酸酯和5.2~8.5份1,4-丁烷磺内酯；

所述回收碳纤维增强热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，按量称取所述碳纤维回收料，依次经过高温处理、纯化处理和羟基化处理后，得到碳纤维羟基化处理物；

步骤2，分别按量称取所述4-二甲氨基苯异氰酸酯和所述1,4-丁烷磺内酯进行反应，得到含有磺酰基团的异氰酸酯/磺内酯结合物；

步骤3，将异氰酸酯/磺内酯结合物与碳纤维羟基化处理物进行反应，得到氨基酯/磺内酯的聚合物与碳纤维的复合物，即改性碳纤维回收料；

步骤4，分别按量称取所述异氰酸酯、所述低聚物多元醇、所述扩链剂与所述催化剂混合反应后，再加入改性碳纤维回收料进行结合反应，得到回收碳纤维/聚氨酯弹性体初步产物；

步骤5，将回收碳纤维/聚氨酯弹性体初步产物浇筑到模具之中，固化处理后脱模，然后再经过硫化处理，得到回收碳纤维增强热塑性聚氨酯弹性体。

2.根据权利要求1所述的一种回收碳纤维增强热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述异氰酸酯为二异氰酸酯；所述低聚物多元醇数均分子量为500~5000；所述扩链剂为二醇类扩链剂或二胺类扩链剂；所述催化剂为胺类催化剂或有机锡类催化剂。

3.根据权利要求2所述的一种回收碳纤维增强热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、环己烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、间苯二甲基异氰酸酯中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种回收碳纤维增强热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述碳纤维回收料包括碳纤维废丝、碳纤维织物边角料、碳纤维毡和碳纤维粉末中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种回收碳纤维增强热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，高温处理过程为：将所述碳纤维回收料置于马弗炉中，以2~10℃/min的速率升温至500～600℃后，保温处理0.5~2h，随炉冷却至室温，得到碳纤维回收料热处理物；

纯化处理过程为：将所述碳纤维回收料热处理物与质量分数为50~70%的乙醇水溶液混合，超声分散至均匀后，置于水浴50～60℃的温度下搅拌3~5h，过滤并收集固体产物，将固体产物置于烘箱中干燥处理，得到碳纤维回收料纯化物；

羟基化处理的过程为：称取羟基封端聚甲基硅油加入至去离子水中，搅拌分散至均匀后，加入所述碳纤维回收料纯化物，超声分散至均匀后，升温至50~70℃，搅拌处理3~6h，自然冷却至室温后，抽滤并收集固体物，将固体物先使用纯化水洗涤3~5次，再置于干燥箱中干燥处理，得到所述碳纤维羟基化处理物；

其中，羟基封端聚甲基硅油与去离子水的重量比为1:15~20；所述碳纤维回收料纯化物与去离子水的重量比为1:10~15份。

6.根据权利要求1所述的一种回收碳纤维增强热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述步骤2的制备过程为：

称取所述4-二甲氨基苯异氰酸酯与所述1,4-丁烷磺内酯加入至二甲苯中，通入惰性气体作为保护气，在室温下搅拌至均匀后，移入40~50℃水浴条件下，继续搅拌2~5h，自然冷却至室温后，置于4~10℃的环境下静置2~5h，旋蒸除去溶剂并收集固体产物，将固体产物置于烘箱中干燥处理，得到所述异氰酸酯/磺内酯结合物；

其中，4-二甲氨基苯异氰酸酯与二甲苯的重量比为1:15~20。