本申请涉及聚氨酯材料制备及应用，更具体地说，它涉及一种耐磨型聚氨酯及其制备方法。
背景技术：
1、聚氨酯作为一种多功能的高分子材料，由异氰酸酯与羟基化合物聚合而成。由于含有强极性的氨基甲酸酯基，不溶于非极性基团，具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性。聚氨酯能够用于制作聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯橡胶、聚氨酯涂料、聚氨酯粘合剂、聚氨酯弹性体、聚氨酯防水材料等，广泛应用于家居、建筑、交通、医疗等领域。
2、聚氨酯在汽车制造领域中，常用于制作衬套、缓冲垫等，为汽车零部件减缓冲击力，减缓磨损等，但是由于聚氨酯本身的使用情况，聚氨酯制作的衬套、缓冲垫等也时常会收到摩擦和冲击，汽车制造领域中，对聚氨酯的耐磨性能和弹性有着更高的要求。
技术实现思路
1、为了增强聚氨酯的耐磨性和弹性，本申请提供一种耐磨型聚氨酯及其制备方法。
2、第一方面，本申请提供一种耐磨型聚氨酯，采用如下的技术方案：
3、一种耐磨型聚氨酯，包括以下重量份的原料：聚酯多元醇45-78份、二异氰酸酯20-35份、扩链剂6-11.5份、增强填料1-2.75份。
4、通过采用上述技术方案，聚酯多元醇、二异氰酸酯和扩链剂之间互相反应，聚酯多元醇与二异氰酸酯之间发生交联，使得交联形成的聚氨酯具有良好的弹性和机械强度，而增强填料能够有效的提高聚氨酯的机械强度，使得聚氨酯具有良好的耐磨性，同时增强填料对聚氨酯有增强补韧的效果，增强填料能够吸收冲击力，将冲击力向四周传导，减少聚氨酯受到的冲击力，从而提高聚氨酯的耐磨性和弹性。
5、优选的，所述扩链剂由质量比为(7.9-8.2):(1.9-2.1)的1,4-丁二醇和氢醌双(2-羟乙基)醚组成。
6、通过采用上述技术方案，扩链剂由1,4-丁二醇和氢醌双(2-羟乙基)醚复合而成，两者在聚酯多元醇和二异氰酸酯反应过程中，互相协同，制得的聚氨酯具有更加优良的拉伸强度和弹性。
7、优选的，所述增强填料包括纳米纤维素晶须修饰的纳米空心碳纤维。
8、通过采用上述技术方案，碳纤维的添加能够有效的提高聚氨酯的力学性能，从而提高聚氨酯的耐磨性，而空心结构能够让碳纤维更好的吸收冲击力，提高聚氨酯的弹性，纳米纤维素晶须修饰后，能够使得聚氨酯受到的冲击力沿纳米纤维素晶须向外分散延伸，进而减少了聚氨酯受到的冲击力。
9、优选的，所述纳米纤维素晶须修饰的纳米空心纤维的制备方法，包括以下步骤：将纳米纤维素晶须溶解在n,n-二甲基甲酰胺中，超声获得均匀的悬浮液，加入聚丙烯腈粉末后，在60-65℃下搅拌均匀后，制得壳层纺丝液，将聚甲基丙烯酸甲酯溶解于n,n-二甲基甲酰胺中，制得芯层纺丝液，壳层纺丝液和芯层纺丝液同轴静电纺丝，形成复合纳米纤维，复合纳米纤维经过预氧化后进行碳化，制得纳米纤维素晶须修饰的纳米空心碳纤维。
10、通过采用上述技术方案，同轴静电纺丝经过碳化后，芯层的聚甲基丙烯酸甲酯蒸发形成中空结构，而聚丙烯腈碳化形成碳纤维，纳米纤维素晶须在碳化过程中与碳纤维互相结合，形成纳米纤维素晶须修饰的纳米空心碳纤维。
11、优选的，所述壳层纺丝液中，纳米纤维素晶须与聚丙烯腈的质量比为(0.5-0.7):(2.3-2.5)。
12、通过采用上述技术方案，控制纳米纤维素晶须与聚丙烯腈的质量比，使得纳米纤维素晶须在聚丙烯腈纤维中均匀分布，进而碳化后，能够在碳纤维表面均分分布，纳米纤维素晶须不易发生团聚现象，分布均匀有利于对冲击能量进行传导和削弱。
13、优选的，所述纳米纤维素晶须修饰的纳米空心碳纤维还经过以下后处理：将纳米纤维素晶须修饰的纳米空心碳纤维超声分散于水中，添加过硫酸钾作为引发剂引发10-12min后，加入丙烯酸单体反应6-6.2h后，乙酸乙酯萃取48-50h后，蒸发提纯。
14、通过采用上述技术方案，纳米纤维素晶须修饰的纳米空心碳纤维经过处理后，丙烯酸单体能够接枝于纳米纤维素晶须和纳米空心碳纤维中，丙烯酸单体为极性单体，与聚氨酯有良好的相容性，接枝后的纳米空心碳纤维在聚氨酯中的分散性更优。
15、优选的，所述纳米纤维素晶须修饰的纳米空心碳纤维与丙烯酸单体的质量比为1:(0.1-0.15)。
16、通过采用上述技术方案，通过纳米空心碳纤维与丙烯酸单体的质量比，能够有效的提高丙烯酸单体的接枝率，丙烯酸单体存在自聚现象，丙烯酸单体的浓度过高，易使得自聚反应增加，接枝率降低。
17、优选的，所述增强填料还包括中空纳米二氧化硅微球，中空纳米二氧化硅微球的添加量为纳米纤维素晶须修饰的纳米空心碳纤维的20-27wt％。
18、通过采用上述技术方案，中空二氧化硅微球具有良好的力学性能，能够有效提高聚氨酯的力学性能，而中空的纳米二氧化硅微球，其中空结构能够有效的吸收冲击带来的能量，提高聚氨酯的弹性，同时中空纳米二氧化硅微球与纳米空心碳纤维互相协同，填补聚氨酯中的缝隙，进一步增强了聚氨酯的机械性能和弹性。
19、第二方面，本申请提供一种耐磨型聚氨酯的制备方法，采用如下的技术方案：
20、一种耐磨型聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
21、将聚酯多元醇、二异氰酸酯混合，在75-85℃下反应2-3.5h后，制得预聚体；
22、将预聚体、扩链剂和增强填料混合搅拌均匀后，在110-120℃下，聚合10-12.5h，制得耐磨性聚氨酯。
23、通过采用上述技术方案，成品聚氨酯的成型效果良好，且具有良好的耐磨性和弹性，使用该聚氨酯制得衬套和缓冲垫等，具有更好的耐磨和缓冲效果，且使用寿命更长。
24、综上所述，本申请具有以下有益效果：
25、1、由于本申请采用纳米纤维素晶须修饰的纳米空心碳纤维作为增强填料，碳纤维的添加能够有效的提高聚氨酯的力学性能，从而提高聚氨酯的耐磨性，而空心结构能够让碳纤维更好的吸收冲击力，提高聚氨酯的弹性，纳米纤维素晶须修饰后，能够使得聚氨酯受到的冲击力沿纳米纤维素晶须向外分散延伸，进而减少了聚氨酯受到的冲击力。
26、2、本申请中对纳米纤维素晶须修饰的纳米空心碳纤维进行丙烯酸单体接枝，丙烯酸单体为极性单体，与聚氨酯有良好的相容性，接枝后的纳米空心碳纤维在聚氨酯中的分散性更优。
27、3、本申请中还添加了中空纳米二氧化硅微球，中空二氧化硅微球具有良好的力学性能，能够有效提高聚氨酯的力学性能，而中空的纳米二氧化硅微球，其中空结构能够有效的吸收冲击带来的能量，提高聚氨酯的弹性，同时中空纳米二氧化硅微球与纳米空心碳纤维互相协同，填补聚氨酯中的缝隙，进一步增强了聚氨酯的机械性能和弹性。
1.一种耐磨型聚氨酯，其特征在于：包括以下重量份的原料：聚酯多元醇45-78份、二异氰酸酯20-35份、扩链剂6-11.5份、增强填料1-2.75份。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨型聚氨酯，其特征在于：所述扩链剂由质量比为(7.9-8.2):(1.9-2.1)的1,4-丁二醇和氢醌双(2-羟乙基)醚组成。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨型聚氨酯，其特征在于：所述增强填料包括纳米纤维素晶须修饰的纳米空心碳纤维。
4.根据权利要求2所述的一种耐磨型聚氨酯，其特征在于：所述纳米纤维素晶须修饰的纳米空心纤维的制备方法，包括以下步骤：将纳米纤维素晶须溶解在n,n-二甲基甲酰胺中，超声获得均匀的悬浮液，加入聚丙烯腈粉末后，在60-65℃下搅拌均匀后，制得壳层纺丝液，将聚甲基丙烯酸甲酯溶解于n,n-二甲基甲酰胺中，制得芯层纺丝液，壳层纺丝液和芯层纺丝液同轴静电纺丝，形成复合纳米纤维，复合纳米纤维经过预氧化后进行碳化，制得纳米纤维素晶须修饰的纳米空心碳纤维。
5.根据权利要求4所述的一种耐磨型聚氨酯，其特征在于：所述壳层纺丝液中，纳米纤维素晶须与聚丙烯腈的质量比为(0.5-0.7):(2.3-2.5)。
6.根据权利要求3所述的一种耐磨型聚氨酯，其特征在于：所述纳米纤维素晶须修饰的纳米空心碳纤维还经过以下后处理：将纳米纤维素晶须修饰的纳米空心碳纤维超声分散于水中，添加过硫酸钾作为引发剂引发10-12min后，加入丙烯酸单体反应6-6.2h后，乙酸乙酯萃取48-50h后，蒸发提纯。
7.根据权利要求6所述的一种耐磨型聚氨酯，其特征在于：所述纳米纤维素晶须修饰的纳米空心碳纤维与丙烯酸单体的质量比为1:(0.1-0.15)。
8.根据权利要求3所述的一种耐磨型聚氨酯，其特征在于：所述增强填料还包括中空纳米二氧化硅微球，中空纳米二氧化硅微球的添加量为纳米纤维素晶须修饰的纳米空心碳纤维的20-27wt%。
9.权利要求1-8任一项所述的一种耐磨型聚氨酯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：