[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

说明书

本发明涉及一种回收碳纤维增强热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，所述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。本发明制备的回收碳纤维增强热塑性聚氨酯弹性体具有强度更高、耐高温老化性更强的优点。碳纤维选用的是碳纤维废丝、碳纤维织物边角料、碳纤维毡和碳纤维粉末等边角废料，能够有效地利用资源，符合可持续的发展战略。

技术领域

本发明涉及聚氨酯弹性体领域，具体涉及一种回收碳纤维增强热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。

背景技术

碳纤维是一种含碳量高于90％的无机高分子纤维，具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、热膨胀系数小等一系列优异性能。碳纤维作为一种轻质高强的高性能材料而被广泛应用于航天航空、汽车、建筑、铁路、通讯、医药器材等行业。随着新型飞机和汽车的大量投产及日常生活中“低碳”观念的普及，碳纤维的需求量正在逐年大幅度增加。但碳纤维复合材料的广泛使用，也产生了大量的边角料和废弃料，一方面这些边角料和废弃料等，给环境保护带来了巨大压力；另一方面，复合材料中含有的高价值碳纤维成分，如果简单的进行焚烧等处理，也会造成资源的浪费。因此，碳纤维的回收利用是一个极具吸引力的市场，它不仅以经济影响为向导，同样由于其对环境的正面影响而受到各国政府的关注。

热塑性聚氨酯弹性体具有优良的延伸回复性，耐寒、耐油、耐折弯、耐臭氧老化、拉伸强度高，伸长率大，长期压缩永久变形率低等特点，广泛应用于汽车、电线电缆、医药、制鞋业等工业领域中；虽然热塑性聚氨酯弹性体具有良好的耐候性以及耐高能射线性能的优点，但是由于其强度不高、耐高温老化性差，在高温下容易发生软化、分解，使机械性能急剧下降，一般情况下它的长期使用温度不能超过80℃，短期使用温度不能超过120℃，这大大限制了它的应用范围，生产出的热塑性聚氨酯弹性体也无法满足现有技术的需要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种回收碳纤维增强热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种回收碳纤维增强热塑性聚氨酯弹性体，其中，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。

优选地，所述异氰酸酯为二异氰酸酯；其中，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。

优选地，所述低聚物多元醇为聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、端羟基聚丁二烯多元醇中的一种或多种；其中，低聚物多元醇的数均分子量为500～5000。

优选地，所述扩链剂为二醇类扩链剂或二胺类扩链剂。

优选地，所述催化剂为胺类催化剂或有机锡类催化剂。

优选地，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。

第二方面，本发明提供一种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；