本发明涉及聚氨酯材料领域，具体是一种聚氨酯复合材料。
背景技术：
聚氨酯为主链含—nhcoo—重复结构单元的一类聚合物，英文缩写pu，包括硬质聚氨酯塑料、软质聚氨酯塑料、聚氨酯弹性体等多种形态，并分为热塑性和热固性两大类。聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等领域，是应用广泛的高分子材料，聚氨酯具有良好的物理和力学性能，硬度范围宽、强度高，具有耐磨、耐油、耐化学腐蚀、耐撕裂、耐臭氧、耐辐射、吸震能力强、黏合性好、加工方式多样，在许多工业领域都有广泛的应用。但是现有的聚氨酯耐老化性能达不到人们的使用需求，这就为人们的使用带来了不便。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种聚氨酯复合材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种聚氨酯复合材料，由以下原料按照重量份组成：铝粉1-3份、玻璃纤维2-5份、竹粉0.5-1.5份、氧化石墨烯1-4份、陶土4-8份、芳族聚碳酸酯树脂60-75份、硅油0.1-0.5份、乙二醇硬脂酸酯0.2-0.8份、碳纤维0.2-0.6份、热塑性聚氨酯弹性体115-128份、异氰酸酯1.5-4份、石蜡3-5份、硼酸锌1-1.5份、聚酰亚胺2-4份、硅橡胶5-12份、炭黑1-3份、抗氧化剂0.5-2份和固化剂12-20份。
作为本发明进一步的方案：硅油采用甲基乙烯基硅油，炭黑采用乙炔炭黑。
作为本发明进一步的方案：固化剂采用常温固化剂或者中温固化剂，抗氧化剂采用兼容性抗氧化剂。
所述聚氨酯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将陶土在650-720摄氏度下煅烧1-2小时，冷却至常温并且磨成150-240目粉末，向其中加入竹粉和铝粉，加入混合物总重量10-15倍的去离子水并且搅拌均匀得到第一混合溶液，再将第一混合溶液加热至80-93摄氏度后，加入聚酰亚胺，保温25-40分钟并且搅拌，得到陶土分散液；
步骤二，向芳族聚碳酸酯树脂中加入氢氧化钠溶液，搅拌均匀后加入硼酸锌，升温至75-95摄氏度并且保温1.5-3小时，将产物水洗3-6次并且在50-72摄氏度下干燥，得到第一混合物；将炭黑、硅橡胶和氧化石墨烯混合后进行超细粉碎，再向其中加入第一混合物并且搅拌均匀，得到第二混合物；
步骤三，将碳纤维在氮气保护氛围和450-560摄氏度下进行高温退浆处理，将得到的产物放入60-80摄氏度的电解液中电解120-145秒，水洗2-5次后在110-140摄氏度下干燥至水分低于3％，再与热塑性聚氨酯弹性体、乙二醇硬脂酸酯和异氰酸酯混合，球磨1-2小时得到第三混合物，备用；
步骤四，将玻璃纤维放在丙酮中浸泡0.5-1小时，水洗3-5次，再向其中加入硅油和石蜡，在58-65摄氏度下超声处理15-35分钟，再向其中加入陶土分散液，搅拌均匀，过滤，将沉淀水洗3-6次并且在32-45摄氏度下干燥，得到第四混合物；
步骤五，将第二混合物、第三混合物、第四混合物、抗氧化剂和固化剂混合并且搅拌均匀，将混合产物送入模具中，在150-180摄氏度下保温45-70分钟，再以5-10摄氏度/分钟的升温速率升温至680-780摄氏度，保温3-4.5小时，即可得到成品。
作为本发明进一步的方案：步骤三中的球磨温度为45-60摄氏度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该产品原料来源广泛，各组分之间的相容性好并且各组分之间起协同作用，不仅可以提高成品的抗热老化和抗光老化性能，还可以提高产品的综合力学性能，使用寿命长，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种聚氨酯复合材料，由以下原料按照重量份组成：铝粉1份、玻璃纤维2份、竹粉0.5份、氧化石墨烯1份、陶土4份、芳族聚碳酸酯树脂60份、甲基乙烯基硅油0.1份、乙二醇硬脂酸酯0.2份、碳纤维0.2份、热塑性聚氨酯弹性体115份、异氰酸酯1.5份、石蜡3份、硼酸锌1份、聚酰亚胺2份、硅橡胶5份、乙炔炭黑1份、抗氧化剂0.5份和固化剂12份。
所述聚氨酯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将陶土在650摄氏度下煅烧1小时，冷却至常温并且磨成150目粉末，向其中加入竹粉和铝粉，加入混合物总重量12倍的去离子水并且搅拌均匀得到第一混合溶液，再将第一混合溶液加热至84摄氏度后，加入聚酰亚胺，保温25分钟并且搅拌，得到陶土分散液；
步骤二，向芳族聚碳酸酯树脂中加入氢氧化钠溶液，搅拌均匀后加入硼酸锌，升温至78摄氏度并且保温1.5小时，将产物水洗3次并且在56摄氏度下干燥，得到第一混合物；将乙炔炭黑、硅橡胶和氧化石墨烯混合后进行超细粉碎，再向其中加入第一混合物并且搅拌均匀，得到第二混合物；
步骤三，将碳纤维在氮气保护氛围和480摄氏度下进行高温退浆处理，将得到的产物放入65摄氏度的电解液中电解125秒，水洗3次后在120摄氏度下干燥至水分低于3％，再与热塑性聚氨酯弹性体、乙二醇硬脂酸酯和异氰酸酯混合，球磨1.5小时得到第三混合物，备用；
步骤四，将玻璃纤维放在丙酮中浸泡0.5小时，水洗3次，再向其中加入甲基乙烯基硅油和石蜡，在60摄氏度下超声处理18分钟，再向其中加入陶土分散液，搅拌均匀，过滤，将沉淀水洗5次并且在35摄氏度下干燥，得到第四混合物；
步骤五，将第二混合物、第三混合物、第四混合物、抗氧化剂和固化剂混合并且搅拌均匀，将混合产物送入模具中，在156摄氏度下保温52分钟，再以6摄氏度/分钟的升温速率升温至690摄氏度，保温3小时，即可得到成品。
将实施例1的成品在150摄氏度下进行2000小时的老化实验，拉伸强度变化率为12％，弯曲强度变化率为9％，冲击强度变化率为6％，满足损失率小于25％的要求；将实施例1的成品进行2000小时的光老化实验，拉伸强度变化率为16％，弯曲强度变化率为13％，冲击强度变化率为10％，满足损失率小于30％的要求。
实施例2
一种聚氨酯复合材料，由以下原料按照重量份组成：铝粉1.8份、玻璃纤维3.5份、竹粉0.9份、氧化石墨烯2份、陶土5.5份、芳族聚碳酸酯树脂66份、硅油0.3份、乙二醇硬脂酸酯0.5份、碳纤维0.4份、热塑性聚氨酯弹性体120份、异氰酸酯3份、石蜡4份、硼酸锌1.3份、聚酰亚胺3份、硅橡胶9份、炭黑2份、兼容性抗氧化剂1.2份和常温固化剂16份。
所述聚氨酯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将陶土在695摄氏度下煅烧1.5小时，冷却至常温并且磨成190目粉末，向其中加入竹粉和铝粉，加入混合物总重量12倍的去离子水并且搅拌均匀得到第一混合溶液，再将第一混合溶液加热至87摄氏度后，加入聚酰亚胺，保温32分钟并且搅拌，得到陶土分散液；
步骤二，向芳族聚碳酸酯树脂中加入氢氧化钠溶液，搅拌均匀后加入硼酸锌，升温至84摄氏度并且保温2小时，将产物水洗4次并且在65摄氏度下干燥，得到第一混合物；将炭黑、硅橡胶和氧化石墨烯混合后进行超细粉碎，再向其中加入第一混合物并且搅拌均匀，得到第二混合物；
步骤三，将碳纤维在氮气保护氛围和510摄氏度下进行高温退浆处理，将得到的产物放入71摄氏度的电解液中电解134秒，水洗4次后在125摄氏度下干燥至水分低于3％，再与热塑性聚氨酯弹性体、乙二醇硬脂酸酯和异氰酸酯混合，在48摄氏度下球磨2小时得到第三混合物，备用；
步骤四，将玻璃纤维放在丙酮中浸泡0.8小时，水洗5次，再向其中加入硅油和石蜡，在62摄氏度下超声处理24分钟，再向其中加入陶土分散液，搅拌均匀，过滤，将沉淀水洗5次并且在39摄氏度下干燥，得到第四混合物；
步骤五，将第二混合物、第三混合物、第四混合物、兼容性抗氧化剂和常温固化剂混合并且搅拌均匀，将混合产物送入模具中，在165摄氏度下保温60分钟，再以8摄氏度/分钟的升温速率升温至730摄氏度，保温3.5小时，即可得到成品。
将实施例2的成品在150摄氏度下进行2000小时的老化实验，拉伸强度变化率为8％，弯曲强度变化率为6％，冲击强度变化率为5％，满足损失率小于25％的要求；将实施例2的成品进行2000小时的光老化实验，拉伸强度变化率为14％，弯曲强度变化率为10％，冲击强度变化率为8％，满足损失率小于30％的要求
实施例3
一种聚氨酯复合材料，由以下原料按照重量份组成：铝粉3份、玻璃纤维5份、竹粉1.5份、氧化石墨烯4份、陶土7.5份、芳族聚碳酸酯树脂73份、甲基乙烯基硅油0.5份、乙二醇硬脂酸酯0.8份、碳纤维0.6份、热塑性聚氨酯弹性体126份、异氰酸酯3.6份、石蜡4.8份、硼酸锌1.5份、聚酰亚胺4份、硅橡胶11份、乙炔炭黑3份、兼容性抗氧化剂2份和常温固化剂19份。
所述聚氨酯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将陶土在710摄氏度下煅烧2小时，冷却至常温并且磨成200目粉末，向其中加入竹粉和铝粉，加入混合物总重量14倍的去离子水并且搅拌均匀得到第一混合溶液，再将第一混合溶液加热至92摄氏度后，加入聚酰亚胺，保温34分钟并且搅拌，得到陶土分散液；
步骤二，向芳族聚碳酸酯树脂中加入氢氧化钠溶液，搅拌均匀后加入硼酸锌，升温至92摄氏度并且保温3小时，将产物水洗5次并且在70摄氏度下干燥，得到第一混合物；将乙炔炭黑、硅橡胶和氧化石墨烯混合后进行超细粉碎，再向其中加入第一混合物并且搅拌均匀，得到第二混合物；
步骤三，将碳纤维在氮气保护氛围和540摄氏度下进行高温退浆处理，将得到的产物放入75摄氏度的电解液中电解140秒，水洗5次后在136摄氏度下干燥至水分低于3％，再与热塑性聚氨酯弹性体、乙二醇硬脂酸酯和异氰酸酯混合，在55摄氏度下球磨2小时得到第三混合物，备用；
步骤四，将玻璃纤维放在丙酮中浸泡0.8小时，水洗5次，再向其中加入甲基乙烯基硅油和石蜡，在62摄氏度下超声处理30分钟，再向其中加入陶土分散液，搅拌均匀，过滤，将沉淀水洗5次并且在42摄氏度下干燥，得到第四混合物；
步骤五，将第二混合物、第三混合物、第四混合物、兼容性抗氧化剂和常温固化剂混合并且搅拌均匀，将混合产物送入模具中，在175摄氏度下保温65分钟，再以8摄氏度/分钟的升温速率升温至760摄氏度，保温4小时，即可得到成品。
将实施例3的成品在150摄氏度下进行2000小时的老化实验，拉伸强度变化率为11％，弯曲强度变化率为5％，冲击强度变化率为5％，满足损失率小于25％的要求；将实施例3的成品进行2000小时的光老化实验，拉伸强度变化率为10％，弯曲强度变化率为8％，冲击强度变化率为11％，满足损失率小于30％的要求。
本发明中芳族聚碳酸酯树脂放入氢氧化钠溶液中浸泡并且采用硼酸锌进行包覆，电解后的碳纤维与热塑性聚氨酯弹性体、乙二醇硬脂酸酯和异氰酸酯混合，可以增强聚氨酯的力学性能、自润滑性和导电性能，玻璃纤维表面包覆有硅油和石蜡并且与陶土分散液混合，得到改性填料，可以提高其他组分与聚氨酯的相容性，提高了在聚氨酯中的分散性，将各组分采用两段式保温，即可得到抗老化性能好的成品。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。