基于疏水性多元醇的复合部件制造技术

技术编号:14763936 阅读:120 留言:0更新日期:2017-03-03 17:52
本发明专利技术涉及疏水性多元醇在制备基于聚氨酯/聚异氰脲酸酯反应混合物的纤维复合部件的用途,涉及制备复合部件的方法以及该复合部件本身。根据本发明专利技术的方法在节省材料成本和时间成本方面是特别经济的,并且所获得的复合部件的特征在于出色的视觉和材料性质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及纤维增强的复合部件,其基于包含疏水性多元醇的聚氨酯/聚异氰脲酸酯反应混合物,并涉及其制备方法。纤维增强的塑料用作结构材料,因为它们具有高机械强度和低重量。纤维复合材料可用于例如飞机制造中、汽车制造中或风力涡轮机的转子叶片中。在这种情况中,基质材料通常由不饱和聚酯树脂(UP)、乙烯基酯树脂(VE)和环氧树脂(EP)构成。可以使用已知的用于生产纤维复合部件的方法,例如手动层压、注射压制、树脂注射法(=树脂传递模塑)或真空辅助灌注法,例如VARTM(真空辅助树脂传递模塑)或预浸料技术。特别优选真空辅助灌注法,因为由此可以制造大型部件,例如在EP1310351A1中所描述的。借助这种方法,可以实现树脂的快速且均匀的扩散。这里重要的是,纤维尽可能完全地被树脂材料浸渍,并且它不会过早地固化。在此决定性的是,反应性树脂混合物为非常稀薄的/流动性好的并且长时间保持为非常稀薄的/流动性好的,以便快速和完全地浸渍纤维。另一方面,固化时间应尽可能短,以减少循环时间,由此提高该方法的经济性。此外,出于经济原因,期望低的固化温度,因为由此可以节约能量成本。成品纤维复合部件应当具有高的热稳定性,因为它们可例如被阳光强烈加热,并且在该过程中不允许失去它们的机械稳定性。用于生产复合部件(例如用于风能工业的转子叶片)的聚氨酯(PUR)树脂或聚异氰脲酸酯(PIR)树脂的使用预示着相对于使用不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂和环氧树脂的一些工艺技术和模具技术方面的优点。这些包括反应混合物的较低粘度和树脂的更好的流动性,以及所获得的复合材料的改进的疲劳特性。WO2011/081622A1描述了用于复合结构的聚氨酯组合物。该复合结构可以用于风力涡轮机的转子叶片。OH/NCO比为至少1,即,存在至少与NCO基团一样多的OH基团。在WO2011/081622A1中描述的方法的缺点是反应混合物的高粘度和短的加工时间,这使得大型部件的填充非常困难。WO2013/057070A1描述了用于风力涡轮机中的纤维复合部件,其中使用聚氨酯/聚异氰脲酸酯组合物(PUR/PIR)作为塑料基质。异氰酸酯基团的数量与异氰酸酯反应性基团的数量的比率优选为1.6-6.0。然而,与常见的树脂如EP或UP相反,PUR/PIR具有在与水接触时形成泡沫的缺点。这可能导致不希望的部件中的气体夹杂或缺陷;纤维连接也可能受到不利影响。这是有问题的,因为经常用于复合材料芯的材料如轻木等通常含有水,因此必须在用作芯材料之前进行干燥。这与较高的供应复杂性以及干燥的时间和能量成本相关联。仍然存在于轻木或纤维中的残留水分也导致泡沫形成。在通过施加真空辅助灌注时,气体夹杂的现象甚至进一步增强。然而,真空是必需的,以便在灌注之前将夹杂的气体从层片结构中除去并且以便用反应树脂最佳地浸渍或润湿纤维。因此,本专利技术的目的是提供一种基质材料,其可以与包含水分的材料一起使用,并且同时能够良好地浸渍和润湿纤维并快速固化,而不会产生现有技术已知方法的上述缺点。此外,该复合部件应具有好的机械性能和好的热稳定性。所述目的可以令人惊奇地通过可由纤维层和反应生成聚氨酯/聚异氰脲酸酯(PUR/PIR)材料的反应混合物获得的纤维复合部件实现,该反应混合物包含至少一种疏水性多元醇。本专利技术提供了一种纤维复合部件,其包括具有聚氨酯/聚异氰脲酸酯的纤维层,其中所述聚氨酯/聚异氰脲酸酯可由包含下述组分的反应混合物获得A)异氰酸酯组分B)多元醇组分C)任选的添加剂,其中多元醇组分B)包含至少一种疏水性多元醇,特别是油脂化学多元醇。本专利技术还提供了用于制备本专利技术的复合部件的方法,包括以下步骤:a)提供层结构,其包括芯、纤维织物、任选的助流结构(Fließhilfe),b)使所述层结构与包含以下组分的反应混合物接触:异氰酸酯组分A),多元醇组分B),任选的添加剂C),c)固化该反应混合物,其中所述多元醇组分包含至少一种疏水性多元醇,特别是油脂化学多元醇。本专利技术同样提供了用于风力涡轮机的转子叶片,其包括具有以下层的层结构:-芯和具有聚氨酯/聚异氰脲酸酯的纤维层,任选的其它层,其中使用疏水性多元醇,特别是聚醚酯多元醇获得所述具有聚氨酯/聚异氰脲酸酯的纤维层。本专利技术还提供了用于通过真空灌注生产芯复合部件的反应混合物,其基于包含异氰酸酯组分A)和多元醇组分B)的聚氨酯/聚异氰脲酸酯反应混合物,其中该反应混合物优选地以基于该反应混合物的总重量计≥10至≤40重量%的比例包含疏水性多元醇,特别是油脂化学聚醚酯多元醇。本专利技术还提供疏水性多元醇,特别是油脂化学聚醚酯多元醇,用于制备聚氨酯/聚异氰脲酸酯复合材料,特别是芯复合部件的用途。合适的疏水性多元醇特别是由于其长的烃链而具有疏水作用的油脂化学多元醇。在此同样可能的是,多元醇具有带有具有不同疏水和亲水作用的基团的(嵌段)结构,并且总体上产生多元醇的疏水特性。油脂化学多元醇可得自动物或植物脂肪和油。特别地,这被理解为是指除羟基而外也包含化学引入的脂肪酸残基的多元醇。羟基可以例如是聚醚、聚醚酯或聚酯结构的端基,但它们也可以是直接键合到脂肪酸残基上的,无论是通过使用例如蓖麻油酸(衍生物)还是通过化学途径在脂肪酸链上用羟基改性的脂肪酸(衍生物)。以下详细说明本专利技术。在此,各种实施方式可以彼此任意组合,只要对于本领域技术人员而言根据上下文没有明确反对。该复合部件优选具有层结构,其包括具有PUR/PIR的纤维层和其它任选层。在一种优选实施方式中,该复合部件在此包括芯或间隔材料层。芯也可以以芯层的形式构成,或者间隔材料层可以包括芯,但也可以包括其它间隔材料。例如,间隔材料层由轻木、PVC泡沫、PET泡沫或PUR泡沫构成。间隔材料层可以形成在纤维层的全部或部分区域上。此外,其可以在该区域上具有不同的厚度。优选地,芯或间隔材料层至少分段地与具有PUR/PIR的纤维层直接邻接,并且通过芯与具有PUR/PIR的纤维层的连接而使彼此牢固地结合。本专利技术的复合部件优选在含PUR/PIR的纤维层的两侧中的一侧上具有间隔材料层和任选的附加的邻接间隔材料层的第二含PUR/PIR的纤维层,其优选包含与前述纤维层相同的PUR/PIR材料。可以使用已知的用于生产纤维复合部件的方法,例如手动层压、注射压制、树脂注射法(=树脂传递模塑)或真空辅助灌注法(例如VARTM(真空辅助树脂传递模塑))或预浸料技术。特别优选真空辅助灌注法。优选的纤维复合部件在前述含有PUR/PIR的纤维层的两侧的另一侧上具有一个或多个保护层和/或装饰层。保护层优选为一个或多个凝胶涂层,优选由聚氨酯(PUR)树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂或乙烯基酯树脂构成。优选的纤维复合部件在含PUR/PIR的纤维层的与凝胶涂层相对的一侧上具有间隔材料层,其后是另外的含PUR/PIR的纤维层,其优选包含与前述纤维层相同的PUR/PIR材料。作为纤维材料可以使用上浆(geschlichtete)或未上浆的纤维,例如玻璃纤维、碳纤维、钢或铁纤维、天然纤维、芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维或玄武岩纤维。特别优选玻璃纤维。优选通过使用连续纤维获得的连续纤维增强的复合部件。纤维层中的纤维可以单向、无规分布或交织地布置。在具有由多层片构本文档来自技高网...

【技术保护点】
纤维复合部件,其包括具有聚氨酯/聚异氰脲酸酯的纤维层、任选的芯和其它层,其中所述聚氨酯/聚异氰脲酸酯可由包含下述组分的反应混合物获得,异氰酸酯组分A),多元醇组分B),任选的添加剂C),其特征在于:多元醇组分B)包含至少一种疏水性多元醇,特别是油脂化学多元醇。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.26 EP 14174523.21.纤维复合部件,其包括具有聚氨酯/聚异氰脲酸酯的纤维层、任选的芯和其它层,其中所述聚氨酯/聚异氰脲酸酯可由包含下述组分的反应混合物获得,异氰酸酯组分A),多元醇组分B),任选的添加剂C),其特征在于:多元醇组分B)包含至少一种疏水性多元醇,特别是油脂化学多元醇。2.根据权利要求1所述的纤维复合部件,其中所述至少一种疏水性多元醇是聚醚酯多元醇。3.根据权利要求2所述的纤维复合部件,其中所述聚醚酯多元醇可通过在脂肪酸酯的存在下具有泽尔维季诺夫活性氢原子的起始剂化合物与氧化烯的碱性催化反应获得。4.根据权利要求3所述的纤维复合部件,其中为制备所述聚醚酯多元醇使用其脂肪酸残基不具有游离OH基团的脂肪酸酯。5.根据权利要求2至4中任一项所述的纤维复合部件,其中基于所述聚醚酯多元醇的总重量计,所述聚醚酯多元醇具有5至85重量%的脂肪酸残基含量。6.用于制造复合部件的方法,包括以下步骤:a)提供包括芯、纤维织物、任选的助流结构的层结构,b)使所述层结构与包含以下组分的反应混合物接触:异氰酸酯组分A),多元醇组分B),任选的添加剂C),c)固化该反应混合物,其特征在于:所述多元醇组分包含至少一种疏水性多元醇,特别是油脂化学多元醇。7.根据权利要求6所述的用于制造复合部件的方法,其中所述疏水性多元醇...

【专利技术属性】
技术研发人员:S林德纳K洛伦茨M许策F胡普卡D帕斯曼P诺尔德曼
申请(专利权)人:科思创德国股份有限公司
类型:发明
国别省市:德国;DE

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