一种制备聚氨酯拉挤复合材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种用聚氨酯拉挤成型工艺制备聚氨酯拉挤复合材料的方法、设备，所述方法所制得的聚氨酯拉挤复合材料及其用途。所制得的聚氨酯拉挤复合材料及其用途。所制得的聚氨酯拉挤复合材料及其用途。

【技术实现步骤摘要】
一种制备聚氨酯拉挤复合材料的方法


[0001]本专利技术属于聚氨酯拉挤工艺领域。具体地讲，本专利技术涉及一种用聚氨酯拉挤成型工艺制备聚氨酯拉挤复合材料的方法和设备，所述方法所制得的聚氨酯拉挤复合材料及其用途。

技术介绍

[0002]拉挤成型复合材料具有纤维含量高、质量均一等特点，深受业界关注。拉挤工艺简单高效，能实现连续生产，因而被广泛采用。拉挤工艺一般的具体操作方式为：连续不断地将纤维纱或者纤维织物从纱架中引出，通过开放式的浸胶槽或者密闭的浸润盒进行树脂浸润，纤维经树脂浸润后进入保持一定截面形状的模具中加热固化，然后再由牵引装置连续不断地拉出模具，最后在线切割成所需要的长度，从而制得相应的复合材料。
[0003]传统的拉挤工艺主要采用开放式的浸胶方式，即纤维、织物或毡经过带有压辊或者压杆的浸胶槽，带有树脂的纤维经预成型板逐级挤压之后进入加热的模具，而后固化。采用传统的开放式浸胶方式存在一系列的问题如高VOC(可挥发性有机物)挥发，较高的树脂浪费率以及成品气孔率含量高等。并且，停机以及更换产品规格所需的时间比较长，而且成本也是比较高的。
[0004]此外，目前的聚氨酯拉挤复合材料的表面一般为光滑的，不能满足需要一定粗糙度表面的从而可以进一步加工或拼接的聚氨酯产品的要求。
[0005]CN111169045A公开了一种风电叶片主梁片材拉挤成型浸胶装置、模具、设备及方法，拉挤成型浸胶装置包括：浸胶模具，浸胶模具包括封闭的第一模腔和设于第一模腔外的第一加热装置；第一模腔设有进料口和出料口，第一模腔上还设有贯穿入第一模腔内部的注胶口；多个注胶装置，多个注胶装置的出胶口与注胶口连接，适于向第一模腔中注射胶液。该风电叶片主梁片材拉挤成型浸胶装置、模具、设备及方法，可避免环境因素对胶液性能的影响，胶液现混现用，浓度均一性高，纤维定位走向精准可控，并通过进一步控制模具中各段长度和温度、控制纤维材料含量，保证浸胶效果和固化效果，制得的产品性能更好。
[0006]CN107405842B公开了一种拉挤成型设备。该设备包括用于接收纤维的部分(3)、将树脂注射进入纤维的部分(4)、浸渍树脂注射纤维的部分以及用于使浸渍纤维成形的部分，其中纤维在其通过接收部分后汇聚在树脂注射部分以接收树脂，在当纤维从注射部分行进通过浸渍部分时注射树脂后，树脂向外流动。
[0007]US2005221085 A1公开了一种聚合物包覆、包覆纤维复合材料、混杂复合材料的制备及其制造方法和装置。该文献提供了在不与固体介质发生物理接触的情况下，用熔融聚合物流对涂覆纤维的粗纱进行最大程度的喷涂和涂布，从而同时防止纤维表面受到损坏和剥离涂层。当使用该申请的复合材料制成的产品时，提高了电磁屏蔽性能。该文献的方法和装置使用具有多个孔的喷嘴式喷雾器组，以使热塑性或热固性聚合物能够更有效地渗透到纤维束中，从而提供对所有纤维的更均匀的部分覆盖。混杂复合材料可以由两种或多种增强体和一种或多种基体聚合物组成。
30mm，优选8-20mm。如图4所示，Y表示注胶流道的宽度。
[0022]优选的，所述注胶流道(4i)上有至少两个流道孔(4ia，4ib)和/或至少一个缝隙(4ic)，所述流道孔的直径为0.5-5mm，优选1-4mm，更优选1.5-3mm。
[0023]优选的，所述流道孔中最远的两个流道孔(4ia，4ib)的中心距为注胶流道长度的5％-90％，优选10％-80％，更优选15％-70％。
[0024]优选的，所述缝隙的宽度0.5-4mm，优选1-3mm，所述缝隙(4ic)的长度为注胶流道(4i)长度的5％-90％，优选10％-80％，更优选15％-70％。
[0025]优选的，所述方法还包括使用自动计量混合装置混合聚氨酯组合物。
[0026]优选的，所述聚氨酯组合物包括如下组分：
[0027]组分A，包括一种或多种有机多异氰酸酯；
[0028]组分B，包括：
[0029]B1)一种或多种有机多元醇，所述多元醇的含量为21-60wt.％，优选21-40wt％，基于所述聚氨酯组合物总重量按100wt.％计；
[0030]B2)基于所述聚氨酯组合物总重量按100wt.％计含量为0-35wt％，优选4.6-35wt％的一种或多种具有式(I)结构的化合物
[0031][0032]其中，R1选自氢、甲基或乙基；R2选自具有2-6个碳原子的亚烷基、2，2-二(4-亚苯基)-丙烷、1，4-二(亚甲基)苯、1，3-二(亚甲基)苯、1，2-二(亚甲基)苯；n为选自1-6的整数；以及
[0033]组分C，自由基引发剂。
[0034]优选的，所述有机多元醇的官能度为1.7-6，优选1.9-4.5，羟值为150-1100mgKOH/g，优选150-550mgKOH/g。
[0035]优选的，所述B2)组分选自：甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯或其组合。
[0036]优选的，所述聚氨酯组合物在25℃下凝胶时间为10-40分钟，优选15-30分钟，更优选16-28分钟。
[0037]优选的，所述纤维增强材料(1)选自玻璃纤维、碳纤维、聚酯纤维、天然纤维、芳香族聚酰胺纤维、尼龙纤维、玄武岩纤维、硼纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、金属纤维或其组合。
[0038]优选的，所述纤维增强材料(1)的厚度≥2mm，优选≥3mm，更优选2-8mm。
[0039]优选的，所述浸润盒(5)是密闭的，浸润盒(5)中的压力优选0.1-15bar。
[0040]优选的，所述浸润盒(5)上设有观察窗。
[0041]优选的，所述浸润盒(5)前或浸润盒(5)后还设有导纱板(3
’
)。
[0042]优选的，所述浸润盒(5)前或浸润盒(5)后还设有预成型板(3)。
[0043]优选的，所述聚氨酯拉挤复合材料在150-220℃下固化时间为15-90秒，优选18-80
秒。
[0044]通过反复实验，我们意外的发现，本专利技术的制备聚氨酯拉挤复合材料的方法，可以简单、高效的制备具有满意品质的、满足需要的非平滑或粗糙表面的聚氨酯拉挤复合材料。
[0045]尤其对具有一定厚度的纤维增强材料，本专利技术的方法，可以实现良好的浸润的同时，还能制得具有满意的表面性质的聚氨酯拉挤复合材料。
[0046]本专利技术的另一个方面，是提供一种用于本专利技术前述的制备聚氨酯拉挤复合材料的方法的设备(10)，包括注胶装置(4)和浸润盒(5)，所述注胶装置(4)包括至少两个注胶口(4a，4b)，所述注胶口(4a，4b)位于浸润盒(5)的相对的两侧(5m，5n，或，5i，5j)。
[0047]本专利技术的方法，将聚氨酯组合物直接注入纤维增强材料中。本专利技术所述注胶口应靠近未被脱模布覆盖的纤维增强材料，而不是靠近被脱模布覆盖的纤维增强材料，以确保聚氨酯组合物直接注入纤维增强材料，而不会经脱模布浸入纤维增强材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备聚氨酯拉挤复合材料的方法，包括：将至少一脱模布(2)和至少一纤维增强材料(1)置于一包括一个入口(5a)和一个出口(5b)的浸润盒(5)中；其中，所述脱模布(2)部分覆盖所述纤维增强材料(1)；将一聚氨酯组合物经未被脱模布(2)覆盖的纤维增强材料(1)部分浸润所述纤维增强材料(1)；将经浸润的纤维增强材料(1)和脱模布(2)牵引通过一模具(6)，固化成型后制得所述聚氨酯拉挤复合材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述至少一脱模布(2)为两脱模布(2a，2b)，所述两脱模布(2a，2b)分别置于浸润盒(5)的两个相对的内侧(5i，5j)，所述纤维增强材料(1)位于两脱模布(2a，2b)之间。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述经浸润的纤维增强材料(1)和脱模布(2)牵引通过一模具(6)的速度为0.2-2m/min，优选0.2-1.5m/min，所述聚氨酯组合物由一注胶装置(4)以30-2000g/min，优选40-1500g/min，更优选60-1200g/min的速度注入所述浸润盒(5)。4.如权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述浸润盒(5)入口(5a)与出口(5b)横截面面积比为2∶1-10∶1，更优选3∶1-8∶1。5.如权利要求3所述的方法，其特征是，所述聚氨酯组合物由一注胶装置(4)注入浸润盒，所述注胶装置(4)还包括至少一个注胶流道(4i)，所述注胶流道(4i)联通所述两个注胶口(4a，4b)，所述两个注胶口(4a，4b)位于浸润盒(5)未放置脱模布的两个相对的侧面(5m，5n)。6.如权利要求5所述的方法，其特征是，所述注胶流道(4i)上有至少两个流道孔(4ia，4ib)和/或至少一个缝隙(4ic)，所述流道孔(4ia，4ib)的直径为0.5-5mm，优选1-4mm，更优选1.5-3mm。7.如权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述聚氨酯组合物包括如下组分：组分A，包括一种或多种有机多异氰酸酯；组分B，包括：B1)一种或多种有机多元醇，所述多元醇的含量为21-60wt.％，优选21-40wt％，基于所述聚氨酯组合物总重量按100wt.％计；B2)基于所述聚氨酯组合物总重量按100wt.％计含量为0-35wt％，优选4.6-35wt％的一种或多种具有式(I)结构的化合物其中，R1选自氢、甲基或乙基；R2选自具有2-6个碳原子的亚烷基、2，2-二(4-亚苯基)-丙烷、1，4-二(亚甲基)苯、1，3-二(亚甲基)苯、1，2-二(...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾永明，李志江，武鹏飞，
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：