包括热塑性聚氨酯薄膜层的复合材料层压板制造技术

一种复合材料层压板结构包括一个或多个预浸料层和处于所述一个或多个预浸料的表面上的热塑性聚氨酯薄膜层。还提供了一种制造包括热塑性聚氨酯薄膜的复合材料层压板结构的方法。

Composite laminates including thermoplastic polyurethane film layers

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括热塑性聚氨酯薄膜层的复合材料层压板
本专利技术涉及包括热塑性聚氨酯薄膜层的复合材料层压板和制造这类物品的方法。物品包含一个或多个含有纤维的预浸料层，所述预浸料层具有与表面粘结的热塑性聚氨酯薄膜。本专利技术的结构和方法消除了将涂料施用在预浸料上，以赋予如颜色、耐UV性、耐磨性等性能的需要。
技术介绍
复合材料层压板结构是由堆积的预浸料片材制成。层压板结构通常在外表面上涂覆有一个或多个涂料层，以便提供特定的性能，如耐水性、耐溶剂性或耐UV性、耐候性、耐磨性和/或耐腐蚀性。涂料还可以根据应用为层压板提供装饰。涂料的制备和其在复合材料层压板结构上的施用可能是一个耗时且昂贵的工艺。此外，在一些情况下，涂料缺乏耐久性，并且必须定期重新施用或层压板必须进行更换。因此，需要提供一种耐用的复合材料层压板结构和制造具有所需和有益性能的复合材料层压板结构的方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种具有改善表面性能的复合材料层压板和制造该复合材料层压板的方法。该复合材料层压板包含一个或多个含有纤维的预浸料层和一个热塑性聚氨酯薄膜层。预浸料层包含这类已经用树脂(热塑性树脂或热固性树脂之一)浸渍的纤维基材。该预浸料层可以包括单向纤维、编织纤维或非编织织物或其组合。将热塑性薄膜层粘附至该预浸料层的外表面。除预浸料树脂和热塑性聚氨酯层外，本专利技术不需要其他附加的粘合剂材料。附图说明图1示出了制造复合材料层压板结构的一个现有技术工艺。图2示出了根据本专利技术一个实施例的制造复合材料层压板结构的工艺。图3示出了制造复合材料层压板结构的第二现有技术工艺。图4示出了根据本专利技术另一个实施例的制造复合材料层压板结构的工艺。具体实施方式本专利技术包含由一个或多个含有纤维的预浸料层和热塑性聚氨酯薄膜层制成的复合材料层压板结构。下面将更详细地描述复合材料层压板结构的每层和制造复合材料层压板结构的方法。含有纤维的预浸料如本文所用，术语“预浸料”是指用树脂浸渍的纤维片材。该预浸料包括纤维基材，其可以选自单向纤维、由编织纤维制成的织物或非编织织物。用于该纤维的材料(或制成纤维的细丝)可以选自本领域技术人员已知的任何材料，包括但不限于碳、石墨纤维、玻璃、矿物或甚至聚合物(如由聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯、芳纶、聚苯唑、聚氨酯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、液晶共聚酯、聚酰胺、聚酯或其组合)。为了形成预浸料片材，所选材料的单个或成束细丝形成的连续纤维可以进行线性取向，以形成单向纤维片材，或细丝或纤维可编织形成编织片材，这是本领域的普通技术人员所熟知的。然后用树脂浸渍纤维片材，以形成预浸料片材。用于形成预浸料的树脂可以包括本领域技术人员已知的任何树脂，例如，环氧树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺、聚酰亚胺、氰酸酯、聚碳酸酯、聚酯、聚苯乙烯、聚醚、丙烯腈、丁二烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚缩醛、聚砜、聚氨酯、热塑性聚氨酯及其混合物。有用的树脂可以是热固性树脂或热塑性树脂或其组合。用树脂浸渍纤维片材的方法在本领域是熟知的。在一个实施例中，预浸料中使用的树脂包含环氧树脂，例如热固性环氧树脂。在一个实施例中，本专利技术的复合材料层压板中使用的预浸料包含碳纤维。在另一个实施例中，复合材料层压板的预浸料层含有由碳纤维组成的纤维。此实施例中的碳纤维可以用环氧树脂浸渍。在一个实施例中，用热固性环氧树脂浸渍碳纤维。市售各种类型的预浸料购自氰特(Cytec)和卓尔泰克(Zoltek)(东丽(Toray))等公司，并且其销售名称为的预浸料、的预浸料、的预浸料、的预浸料、的预浸料、技术、BPS–主体面板系统(BodyPanelSystems)的预浸料和的预浸料。热塑性聚氨酯薄膜本专利技术的复合材料层压板包括热塑性聚氨酯薄膜层。该热塑性聚氨酯(TPU)通过聚异氰酸酯、多元醇中间体和任选的扩链剂组分反应而获得。在此反应中，必要时使用催化剂。本领域中技术人员已知的任何聚异氰酸酯均可以用于制造本专利技术中有用的TPU组合物。在一些实施例中，聚异氰酸酯组分包括一种或多种二异氰酸酯，其可以选自芳香族二异氰酸酯或脂肪族二异氰酸酯或其组合。有用的聚异氰酸酯实例包括但不限于芳香族二异氰酸酯(如4,4'-亚甲基双(苯基异氰酸酯)(MDI)、间二甲苯二异氰酸酯(XDI)、亚苯基-1,4-二异氰酸酯、3,3'-二甲基-4,4'-亚联苯二异氰酸酯(TODI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)和甲苯二异氰酸酯(TDI))；以及脂肪族二异氰酸酯(如异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、1,4-环己基二异氰酸酯(CHDI)、癸烷-1,10-二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯(LDI)、1,4-丁烷二异氰酸酯(BDI)、五亚甲基二异氰酸酯(PDI)和二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(H12MDI))。可以使用两种或更多种聚异氰酸酯的混合物。如本领域技术人员所理解的，本专利技术中用于制造有用TPU薄膜的异氰酸酯将取决于最终复合材料层压板结构的所需性能。本专利技术中有用的TPU组合物也是使用多元醇中间体组分制成的。多元醇中间体包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚硅氧烷多元醇及其组合。合适的羟基封端聚酯中间体包括线性聚酯，其具有约300至约10000、约400至约5000或约500至约4000的数均分子量(Mn)。通过测定末端官能团测定分子量，并且其是与数均分子量相关。聚酯中间体可以通过以下来生成：(1)一个或多个二醇与一个或多个二羧酸或酸酐的酯化反应或(2)酯交换反应，即一个或多个二醇与二羧酸酯的反应。通常超过一个二醇/酸摩尔比的摩尔比是优选的，以获得具有优势末端羟基的线性链。合适的聚酯中间体还包括各种内酯，如聚己内酯，其通常由ε-己内酯和双官能引发剂(如二乙二醇)制成。所需聚酯的二羧酸可以是脂肪族的二羧酸、脂环族的二羧酸、芳香族的二羧酸或其组合。可以单独使用或以混合物使用的合适二羧酸通常具有4至15的总碳原子，并且包括：琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、环己烷二羧酸等。也可以使用上述二羧酸的酸酐，如邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐等。己二酸是优选的酸。反应形成理想聚酯中间体的二醇可以是脂肪族的二醇、芳香族的二醇或其组合，其包括上述扩链剂段中的任何二醇，并且具有2至20或2至12的总碳原子。合适的实例包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-环己烷二甲醇、十亚甲基乙二醇、十二亚甲基乙二醇及其混合物。在一些实施例中，二聚体脂肪酸可以用于制备聚酯多元醇，该聚酯多元醇可以用于制造本专利技术中有用的TPU组合物。可以用于制备聚酯多元醇的二聚体脂肪酸的实例包括购自Croda市售的PriplastTM聚酯二醇/多元醇和购自Oleon市售的聚酯二醇。该多元醇组分还可以包含一个或多个聚己内酯聚酯多元醇。本文所述技术中有用的聚己内酯聚酯多元醇包括源自己内酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合层压制品，包含：/n(a)一个或多个预浸料片层，其中所述预浸料片层包含用树脂浸渍的纤维；和/n(b)热塑性聚氨酯薄膜层，/n其中所述预浸料层与所述热塑性聚氨酯薄膜层不使用单独粘合剂组分而粘结在一起。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170829 US 62/551,278;20170912 US 62/557,3351.一种复合层压制品，包含：
(a)一个或多个预浸料片层，其中所述预浸料片层包含用树脂浸渍的纤维；和
(b)热塑性聚氨酯薄膜层，
其中所述预浸料层与所述热塑性聚氨酯薄膜层不使用单独粘合剂组分而粘结在一起。


2.根据权利要求1所述的制品，其中所述热塑性聚氨酯薄膜由热塑性聚氨酯组合物制成，所述组合物包含多元醇组分、聚异氰酸酯组分和任选的扩链剂组分的反应产物。


3.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述多元醇组分包含聚酯多元醇。


4.根据权利要求3所述的制品，其中所述聚酯多元醇组分包含聚己内酯聚酯多元醇。


5.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述多元醇组分包含聚碳酸酯多元醇。


6.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述多元醇组分包含聚醚多元醇。


7.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述多元醇组分包含聚硅氧烷多元醇。


8.根据权利要求1或2所述的制品，其中所述多元醇组分包含遥爪聚酰胺多元醇。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的制品，其中所述聚异氰酸酯包含芳香族二异氰酸酯。


10.根据权利要求9所述的制品，其中所述芳香族二异氰酸酯包含4,4'-亚甲基双(苯基异氰酸酯)。


11.根据权利要求1至8中任一项所述的制品，其中所述聚异氰酸酯包含脂肪族二异氰酸酯。


12.根据权利要求11所述的制品，其中所述脂肪族二异氰酸酯包含H12MDI、HDI或其混合物。


13.根据权利要求1至12中任一项所述的制品，其中所述热塑性聚氨酯薄膜层含有一种或多种添加剂，所述添加剂选自由以下组成的群组：抗氧化剂，抗微生物剂，杀真菌剂，抗菌剂，增容剂，电耗散或抗静电添加剂，填充剂和增强剂，阻燃剂，冲击改性剂，如蜡、脂肪和油的脱模剂，颜料和着色剂、增塑剂、聚合物、流变改性剂、滑移添加剂和UV稳定剂。


14.根据权利要求1至13中任一项所述的制品，其中所述纤维是由选自以下组成的群组的材料制成：碳、石墨、玻璃、矿物或聚合物。


15.根据权利要求1至14中任一项所述的制品，其中所述纤维是碳纤维。


16.根据权利要求15所述的制品，其中所述预浸料片含有单向碳纤维。


17.根据权利要求15所述的制品，其中所述预浸料片含有编织碳纤维。


18.根据权利要求1至17中任一项所述的制品，其中所述复合层压制品包含含有单向碳纤维的第一预浸料片和含有编织碳纤维的第二预浸料片。


19.根据权利要求1至19中任一项所述的制品，其中所述预浸料片的树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺、聚酰亚胺、氰酸酯、聚碳酸酯、聚酯、聚苯乙烯、聚醚、苯乙烯、丙烯腈、丁二烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚缩醛、聚砜、聚氨酯、热塑性聚氨酯及其混合物。


20.根据权利要求17所述的制品，其中所述树脂是热固性环氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·尼斯塔拉，J·J·小翁托西克，G·S·奈斯勒罗德，J·奇特拉诺三世，
申请(专利权)人：路博润先进材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US