一种碳纤维增强的TPU材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维增强TPU材料及其制备方法。本发明专利技术的一种碳纤维增强TPU材料，按质量比百分比包括以下组分：TPU树脂40～60%，相容剂5～10%，抗氧剂0.3～0.5%,润滑剂0.3～0.5%，碳纤维30～50%。本发明专利技术通过浸润包覆工艺，添加碳纤维，极大地提升TPU的机械性能，填补市场空白，拓宽碳纤维增强TPU的应用领域，使其广泛应用于电动工具、汽车、军工、航天等领域。域。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维增强的TPU材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于TPU材料领域，具体涉及一种碳纤维增强的TPU材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]热塑性聚氨酯弹性体（TPU）是目前国际上发展最快的热塑性材料之一，主要品种为聚醚型和聚酯型。由异氰酸酯构成硬段，多元醇构成软段，在同一份子链上存在这种结构，使材料兼具刚性与韧性。结构上的特点使TPU具有优异的耐磨性，弹性，强度，硬度范围广，得到广泛应用。
[0003]但是由于我国对TPU的需求主要依赖进口，特别是改性产品几乎完全依赖进口，碳纤维增强TPU就是其中之一。
[0004]碳纤维增强的TPU材料使得材料的机械性能得到大幅提升，同时由于TPU本身具有优异的耐磨耐油等性能，使碳纤维增强TPU材料具有了优异的综合性能。广泛应用于电动工具、汽车、军工、航天等领域。
[0005]目前我国碳纤维增强TPU材料的研究尚处于起步阶段，市场几乎空白。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种碳纤维增强的TPU材料，进一步地，提供该材料的制备方法，方案如下：一种碳纤维增强的TPU材料，按质量比百分比如下：。
[0007]进一步地，所述的TPU树脂为聚醚型，熔融指数为40
‑
60g/10min（250℃/2.16kg），邵氏硬度为70
‑
85D。
[0008]进一步地，所述的相容剂为GMA
‑
g
‑
POE，优选地GMA质量接枝率为2
‑/>3％、熔融指数为3
‑
10g/10min(190℃，2.16kg)的甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯
‑
辛烯共聚物。
[0009]进一步地，所述的抗氧剂为二缩三乙二醇双[β
‑
(3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基
‑5‑
甲基苯基)丙酸酯、N,N'
‑
双
‑
(3
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酰基)己二胺、四[β
‑
(3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一种。
[0010]进一步地，所述的润滑剂为滑石粉、碳酸钙，硅酮粉中的至少一种。
[0011]进一步地，所述的碳纤维为连续长碳纤，直径5
‑
7um。
[0012]一种碳纤维增强的TPU材料及其制备方法，包括下列步骤：
S1、除了碳纤维外，按照配比配置底料，依次将TPU树脂、相容剂、抗氧剂、润滑剂投入混料器中混合均匀，并加热至60℃后保温10分钟，得到预混料；S2、将步骤S1得到的预混料一起加入双螺杆挤出机的加料斗中，同时将碳纤维在侧喂料口进行添加；将碳纤维材料从浸润模具中穿过并被浸润模具中熔融混合物浸润和包覆；混合物料在拉力作用下继续前进，经过水冷、除湿、风干后进入牵引机和切粒机中，经切粒机切粒后获得颗粒产品；所述的双螺杆挤出机从喂料口到机头分为九区、开车阀、过渡管、内侧板、后板、外板、上模、下模、模口1、模口2，其中一至九区温度分别为200～205℃、210～215℃、220～225℃、230～235℃、240～245℃、240～245℃、250～255℃、250℃～255℃、250～255℃，开车阀温度为260℃，过渡管温度为260℃，内侧板温度为285℃，后板温度为290～300℃，外板温度为260～270℃，上模温度为260℃，下模温度为260℃，模口1温度为260℃，模口2温度为260℃，螺杆转速为300～350r/min，喂料量为49.5kg/h，切粒机速度为14.5HZ，牵引线速度为14m/min。
[0013]本专利技术的有益效果：本专利技术制备的碳纤维增强的TPU材料，弥补了我国碳纤维增强TPU的市场空白，具有较高的强度、较低的密度、低翘曲、低收缩率等性能，易于成型加工、制作工艺简单，应用范围和市场广阔。
具体实施方式
[0014]本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。
[0015]一种碳纤维增强的TPU材料，按质量比百分比如下：。
[0016]上述的TPU树脂为聚醚型，熔融指数为40
‑
60g/10min（250℃/2.16kg），邵氏硬度为70
‑
85D。
[0017]上述的相容剂为GMA
‑
g
‑
POE，优选地GMA质量接枝率为2
‑
3％、熔融指数为3
‑
10g/10min(190℃，2.16kg)的甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯
‑
辛烯共聚物。
[0018]上述的抗氧剂为二缩三乙二醇双[β
‑
(3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基
‑5‑
甲基苯基)丙酸酯、N,N'
‑
双
‑
(3
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酰基)己二胺、四[β
‑
(3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一种。
[0019]上述的润滑剂为滑石粉、碳酸钙，硅酮粉中的至少一种。
[0020]上述的碳纤维为连续长碳纤，直径5
‑
7um。
[0021]实施例1
按质量百分比组成，配比为：TPU树脂50kg、相容剂5kg、抗氧剂0.3kg、润滑剂0.3kg，混合均匀后一起加入到双螺杆挤出机的加料斗中，同时将碳纤维材料40kg从浸润模具中穿过并浸润模具中的熔融混合物浸润和包裹；混合物料在拉力作用下继续前进，经过水冷，除湿，风干后进入牵引机和切粒机中，经切粒机切粒后获得颗粒产品；所述的双螺杆挤出机从喂料口到模口分为九区、开车阀、过渡管、内侧板、后板、外板、上模、下模、模口1、模口2，其中一至九区温度分别为200～205℃、210～215℃、220～225℃、230～235℃、240～245℃、240～245℃、250～255℃、250℃～255℃、250～255℃，开车阀温度为260℃，过渡管温度为260℃，内侧板温度为285℃，后板温度为290～300℃，外板温度为260～270℃，上模温度为260℃，下模温度为260℃，模口1温度为260℃，模口2温度为260℃，螺杆转速为300～350r/min，喂料量为49.5kg/h，切粒机速度为14.5HZ，牵引线速度为14m/min。
[0022]实施例2按质量百分比组成，配比为：TPU树脂50kg、相容剂5kg、抗氧剂0.5kg、润滑剂0.5kg，混合均匀后一起加入到双螺杆挤出机的加料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维增强的TPU材料，其特征在于，按以下质量百分比组成：。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强的TPU材料，其特征在于，所述的TPU树脂为聚醚型TPU树脂，熔融指数为40
‑
60g/10min（250℃/2.16kg），邵氏硬度为70
‑
85D。3.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强的TPU材料，其特征在于，相容剂为GMA
‑
g
‑
POE，优选地GMA质量接枝率为2
‑
3％、熔指为3
‑
10g/10min(190℃，2.16kg)的甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯
‑
辛烯共聚物。4.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强的TPU材料，其特征在于，所述的抗氧剂为二缩三乙二醇双[β
‑
(3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基
‑5‑
甲基苯基)丙酸酯、N,N'
‑
双
‑
(3
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酰基)己二胺、四[β
‑
(3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一种。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张标通，冀明元，
申请(专利权)人：长纤厦门新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：