【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于拉挤用聚氨酯树脂，尤其涉及一种拉挤用聚氨酯树脂的复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、拉挤复合材料由各种树脂和高性能纤维拉挤复合而成，现有的拉挤用树脂包括不饱和聚酯、环氧树脂、聚氨酯等。不饱和聚酯力学性能较差；环氧树脂是高性能的树脂，但其价格昂贵，固化速度缓慢，而且由于其交联度过高，材料硬脆，韧性不足；聚氨酯树脂韧性相对较差，在承受冲击力时的能力较弱，较易老化。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种拉挤用聚氨酯树脂的复合材料，旨在解决上述的问题。
2、本专利技术是这样实现的，一种拉挤用聚氨酯树脂的复合材料，包括增强纤维和聚氨酯树脂，所述聚氨酯树脂包括以下按照重量份的原料：异氰酸酯150-250份、聚合物多元醇90-110份、催化剂0.2-1份、除水剂1-3份、抗氧剂1-3份、抗紫外剂1-3份、链增长剂1-5份、脱模剂1-5份、改性气凝胶3-7份、改性聚乙二醇2-6份、纳米膨胀石墨1-5份。
3、优选地，所述聚氨酯树脂包括以下按照重量份的原料：异氰酸酯180-220份、聚合物多元醇95-105份、催化剂0.4-0.8份、除水剂1.5-2.5份、抗氧剂1.5-2.5份、抗紫外剂1.5-2.5份、链增长剂2-4份、脱模剂2-4份、改性气凝胶4-6份、改性聚乙二醇3-5份、纳米膨胀石墨2-4份。
4、优选地，所述聚氨酯树脂包括以下按照重量份的原料：异氰酸酯200份、聚合物多元醇100份、催化剂0.6份、除水剂2份、抗氧剂2份、抗紫外剂2份、
5、优选地，所述增强纤维为复合材料总重量的70-85％，所述聚氨酯树脂为复合材料总重量的15-30％。
6、优选地，所述增强纤维包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维中一种或多种组合，所述增强纤维使用前经质量百分比浓度为40-60％木质素衍生物水溶液浸润预处理，通过木质素衍生物水溶液浸润预处理增强纤维，进一步提高增强纤维的力学性能。
7、优选地，所述聚合物多元醇包括聚醚二元醇、聚醚三元醇、聚酯二元醇、聚酯三元醇中的一种或多种组合，所述催化剂包括有机金属锡、有机金属汞、有机金属铋中的一种或多种组合，所述除水剂包括碳二亚胺类除水剂，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种组合，所述脱模剂包括硬脂酸、石蜡粉和聚醚硅油中的一种或多种组合。
8、优选地，所述改性气凝胶的制备方法如下：按重量份计，取15-20份二氧化硅气凝胶，先进行抽真空及焙烧处理，冷却后制成纳米级颗粒，加入50-60份浓度为5-10mg/ml的多巴胺盐酸溶液，采用微波干燥装置烘干后得到改性气凝胶；先通过抽真空及焙烧处理去除二氧化硅气凝胶中的水分及易挥发性的杂质，然后加入多巴胺，利用多巴胺中的功能基团有利于增强纤维和气凝胶及其他组分之间结合，提高复合材料界面的连接性能，同时改性气凝胶能够提高符合材料的力学性能。
9、优选地，所述改性聚乙二醇的制备方法如下：按重量份计，将12-16份聚乙二醇加入到30-40份n，n-二甲基甲酰胺中，加入2-4份3-氨基-1，2-丙二醇、1-3份二乙胺中，升温至80-90℃搅拌30-50min，然后加入10-20份丁二酸酐继续搅拌20-40min后，用环己烷萃取，将得到的产物与二氯亚砜按质量比7-10:1混合，搅拌20-30min后，减压蒸馏，得改性聚乙二醇；通过在聚乙二醇端部接枝氨基，增强聚乙二醇的反应活性，然后加入丁二酸酐交联改性，使改性聚乙二醇能够与其他组分相互间反应形成大分子网络状结构，改善其他组分的界面性能，与增强纤维紧密结合，提高复合材料的力学性能。
10、本专利技术还提供上述拉挤用聚氨酯树脂的复合材料的制备方法，包括如下步骤：
11、按配比称取各原料；
12、将聚氨酯树脂的原料异氰酸酯置于注胶机a料筒；
13、将聚氨酯树脂的其他原料至于注胶机b料筒，混合均匀；
14、将a料筒中的组分和b料筒中的组分以1-2:1的重量比经注胶机混合注入注胶盒，对增强纤维进行浸润，并将其拉挤成型，得到复合材料，其中，所述拉挤成型的工艺参数为一区温度80-100℃，二区温度150-170℃、三区温度110-130℃，拉挤速度为1-3m/min。
15、具体的，通过在聚氨酯树脂原料中加入纳米膨胀石墨，一方面，纳米膨胀石墨具有良好耐压性、柔韧性、可塑性和自润滑性，能够提高复合材料的力学性能，另一方面，在拉挤成型时，高温能够使其体积膨胀，有效填充复合材料内部孔隙结构，进一步提高复合材料力学性能。
16、优选地，所述改性气凝胶和膨胀石墨加入注胶机b料筒之前经过发酵预处理，所述发酵预处理的方法为：将改性气凝胶和膨胀石墨混合，装入培养器皿中并注入细菌纤维素发酵液，包扎好，25-30℃静置培养2-5天，将培养产物用去离子水润洗，清除残留的培养液，用去离子水浸泡至无色，最后过滤、干燥得到改性气凝胶和膨胀石墨混合发酵预处理产物，通过对改性气凝胶和膨胀石墨发酵预处理，发酵过程中细菌纤维素向改性气凝胶和膨胀石墨中长入，与之形成交错的互穿网络，与其他组分及增强纤维充分结合，提高复合材料力学性能。
17、其中，所述细菌纤维素发酵液的制备方法如下：接种葡糖醋杆菌菌种到培养液中，温度24-28℃，搅拌速度200-240r/min，培养时间24-36小时，得到种子液；将体积为培养液的8-12％的种子液接入培养液中，混匀备用，得到细菌纤维素发酵液。
18、与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：
19、本专利技术所提供的拉挤用聚氨酯树脂的复合材料通过异氰酸酯与聚合物多元醇反应速度快，拉挤快速成型，可以形成交联，增强力学强度，通过加入改性气凝胶，提高复合材料界面的连接性能，同时改性气凝胶能够提高符合材料的力学性能，通过加入改性聚乙二醇，能够与其他组分相互间反应形成大分子网络状结构，改善其他组分的界面性能，与增强纤维紧密结合，提高复合材料的力学性能，通过加入纳米膨胀石墨，具有良好耐压性、柔韧性、可塑性和自润滑性，能够提高复合材料的力学性能，在拉挤成型时，高温能够使其体积膨胀，有效填充复合材料内部孔隙结构，进一步提高复合材料力学性能。
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1.一种拉挤用聚氨酯树脂的复合材料，其特征在于，包括增强纤维和聚氨酯树脂，所述聚氨酯树脂包括以下按照重量份的原料：异氰酸酯150-250份、聚合物多元醇90-110份、催化剂0.2-1份、除水剂1-3份、抗氧剂1-3份、抗紫外剂1-3份、链增长剂1-5份、脱模剂1-5份、改性气凝胶3-7份、改性聚乙二醇2-6份、纳米膨胀石墨1-5份。
2.如权利要求1所述的拉挤用聚氨酯树脂的复合材料，其特征在于，所述聚氨酯树脂包括以下按照重量份的原料：异氰酸酯180-220份、聚合物多元醇95-105份、催化剂0.4-0.8份、除水剂1.5-2.5份、抗氧剂1.5-2.5份、抗紫外剂1.5-2.5份、链增长剂2-4份、脱模剂2-4份、改性气凝胶4-6份、改性聚乙二醇3-5份、纳米膨胀石墨2-4份。
3.如权利要求2所述的拉挤用聚氨酯树脂的复合材料，其特征在于，所述聚氨酯树脂包括以下按照重量份的原料：异氰酸酯200份、聚合物多元醇100份、催化剂0.6份、除水剂2份、抗氧剂2份、抗紫外剂2份、链增长剂3份、脱模剂3份、改性气凝胶5份、改性聚乙二醇4份、纳米膨胀石墨3份。p>
4.如权利要求1所述的拉挤用聚氨酯树脂的复合材料，其特征在于，所述增强纤维为复合材料总重量的70-85％，所述聚氨酯树脂为复合材料总重量的15-30％。
5.如权利要求1所述的拉挤用聚氨酯树脂的复合材料，其特征在于，所述增强纤维包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维中一种或多种组合，所述增强纤维使用前经质量百分比浓度为40-60％木质素衍生物水溶液浸润预处理。
6.如权利要求1所述的拉挤用聚氨酯树脂的复合材料，其特征在于，所述聚合物多元醇包括聚醚二元醇、聚醚三元醇、聚酯二元醇、聚酯三元醇中的一种或多种组合，所述催化剂包括有机金属锡、有机金属汞、有机金属铋中的一种或多种组合，所述除水剂包括碳二亚胺类除水剂，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种组合，所述脱模剂包括硬脂酸、石蜡粉和聚醚硅油中的一种或多种组合。
7.如权利要求1所述的拉挤用聚氨酯树脂的复合材料，其特征在于，所述改性气凝胶的制备方法如下：按重量份计，取15-20份二氧化硅气凝胶，先进行抽真空及焙烧处理，冷却后制成纳米级颗粒，加入50-60份浓度为5-10mg/ml的多巴胺盐酸溶液，采用微波干燥装置烘干后得到改性气凝胶。
8.如权利要求1所述的拉挤用聚氨酯树脂的复合材料，其特征在于，所述改性聚乙二醇的制备方法如下：按重量份计，将12-16份聚乙二醇加入到30-40份N，N-二甲基甲酰胺中，加入2-4份3-氨基-1，2-丙二醇、1-3份二乙胺中，升温至80-90℃搅拌30-50min，然后加入10-20份丁二酸酐继续搅拌20-40min后，用环己烷萃取，将得到的产物与二氯亚砜按质量比7-10:1混合，搅拌20-30min后，减压蒸馏，得改性聚乙二醇。
9.如权利要求1-8任一所述的拉挤用聚氨酯树脂的复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.如权利要求9所述的拉挤用聚氨酯树脂的复合材料的制备方法，其特征在于，所述改性气凝胶和膨胀石墨加入注胶机B料筒之前经过发酵预处理，所述发酵预处理的方法为：将改性气凝胶和膨胀石墨混合，装入培养器皿中并注入细菌纤维素发酵液，包扎好，25-30℃静置培养2-5天，将培养产物用去离子水润洗，清除残留的培养液，用去离子水浸泡至无色，最后过滤、干燥得到改性气凝胶和膨胀石墨混合发酵预处理产物。
...【技术特征摘要】
1.一种拉挤用聚氨酯树脂的复合材料，其特征在于，包括增强纤维和聚氨酯树脂，所述聚氨酯树脂包括以下按照重量份的原料：异氰酸酯150-250份、聚合物多元醇90-110份、催化剂0.2-1份、除水剂1-3份、抗氧剂1-3份、抗紫外剂1-3份、链增长剂1-5份、脱模剂1-5份、改性气凝胶3-7份、改性聚乙二醇2-6份、纳米膨胀石墨1-5份。
2.如权利要求1所述的拉挤用聚氨酯树脂的复合材料，其特征在于，所述聚氨酯树脂包括以下按照重量份的原料：异氰酸酯180-220份、聚合物多元醇95-105份、催化剂0.4-0.8份、除水剂1.5-2.5份、抗氧剂1.5-2.5份、抗紫外剂1.5-2.5份、链增长剂2-4份、脱模剂2-4份、改性气凝胶4-6份、改性聚乙二醇3-5份、纳米膨胀石墨2-4份。
3.如权利要求2所述的拉挤用聚氨酯树脂的复合材料，其特征在于，所述聚氨酯树脂包括以下按照重量份的原料：异氰酸酯200份、聚合物多元醇100份、催化剂0.6份、除水剂2份、抗氧剂2份、抗紫外剂2份、链增长剂3份、脱模剂3份、改性气凝胶5份、改性聚乙二醇4份、纳米膨胀石墨3份。
4.如权利要求1所述的拉挤用聚氨酯树脂的复合材料，其特征在于，所述增强纤维为复合材料总重量的70-85％，所述聚氨酯树脂为复合材料总重量的15-30％。
5.如权利要求1所述的拉挤用聚氨酯树脂的复合材料，其特征在于，所述增强纤维包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维中一种或多种组合，所述增强纤维使用前经质量百分比浓度为40-60％木质素衍生物水溶液浸润预处理。
6.如权利要求1所述的拉挤用聚氨酯树脂的复合材料，其特征在于，所述聚合物多元醇包括聚醚二元醇、聚醚三元醇、聚酯二元醇、...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏飞，杨国刚，
申请(专利权)人：浙江联洋先进材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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