纤维复合部件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及平面纤维复合部件，其能够通过用由多异氰酸酯、多环氧化物、多元醇以及任选的添加剂组成的反应型树脂混合物浸渍纤维而获得，以及涉及其制备方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及平面纤维复合部件，其能够通过用由多异氰酸酯、多环氧化物、多元醇以及任选的添加剂组成的反应型树脂混合物浸溃纤维而获得，以及涉及其制备方法。纤维增强的塑料被用作建筑材料，因为其不仅机械强度高而且重量轻。其中的基质材料通常由不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂和环氧树脂组成。DE4416323描述了热固性的反应型树脂混合物，其包含有机多异氰酸酯、含环氧基的有机化合物和由特定的叔胺(催化剂)组成的混合物。所述反应型树脂混合物在至多80°C的温度初固化，并且在100至200°C的温度后固化。这种反应型树脂混合物的缺点是，它仅在高温下才固化并且需要长的周期，从而导致高能量成本和高生产成本。W02008/147641描述了一种固化的组合物的制备，该组合物由封闭的异氰酸酯、一种环氧树脂和一种催化剂制成，其中，形成至少一个噁唑烷酮环和异氰脲酸酯环。该组合物可以用作漆或者用于制备复合材料。这种组合物的缺点是，首先必须通过多步骤工艺来制备聚氨酯预聚物，该聚氨酯预聚物然后转变为可以用作反应型树脂组分的封闭的预聚物。US5480958描述了多环氧化物树脂，其中一种多环氧化物树脂是在使用潜性的固化剂和促进剂的情况下由酚的聚缩水甘油醚和噁唑烷酮固化剂得到。所述噁唑烷酮固化剂(环氧基封端的氨基甲酸酯预聚物)由NCO封端的氨基甲酸酯预聚物和多环氧化物制成。所述NCO封端的氨基甲酸酯预聚物由多异氰酸酯和多元醇制成。所使用的环氧基封端的氨基甲酸酯粘度为大于400至600泊。所述多环氧化物树脂用于制造印刷电路板。这里的缺点是，所使用的环氧基封端的氨基甲酸酯具有高粘度，从而使加工变得困难。纤维复合材料能够，例如，在飞机制造、汽车制造或风力发电装置的转动叶片中使用。可以使用已知的纤维复合部件的制备方法，如手工层压、压铸、树脂注射方法(=树脂转移模塑)或真空辅助 注入方法(例如VARTM(Vacuum Assisted Resin TransferMoulding))或预浸料还技术。迄今方法的缺点是，反应型树脂混合物的固化需要很长时间，这导致低的生产率。为了提高生产率，需要缩短生产周期。其中重要的是，反应型树脂混合物是长久稀液状的，以便可以完全浸溃纤维。另一方面，固化时间应尽可能短，以便缩短周期。出于经济原因，很希望低的固化温度，因为这样可以节省能量费用。因此，本专利技术的目的是提供一种基质材料，其能够好地浸溃和润湿纤维，同时保证快速的固化和好的机械性能。此目的可以令人惊讶地通过纤维复合部件实现，纤维复合部件能够通过纤维层和由多异氰酸酯、多环氧化物、多元醇以及任选的常规添加剂组成的反应型树脂混合物而得到。本专利技术的主题是包含用聚氨酯浸溃的纤维层的平面纤维复合部件，其中，所述聚氨酯能够从由以下物质形成的反应混合物得到:A) 一种或多种多异氰酸酯B) 一种或多种多元醇C) 一种或多种多环氧化物，和D)任选的添加剂，其中，所述混合物在35°C的粘度为50至500mPas，优选为70至250mPas，特别优选为70至150mPas，并且NCO基团数与组分B)中OH基团数的比例为1.3: I到10: 1，优选为1.5: I到3: 1，和NCO基团数与组分C)中环氧基团数的比例为1.1: I到10: 1，优选为1.2:1到4:1。本专利技术所使用的聚氨酯原则上不含噁唑烷酮基团。如果与期望的相反，由于处于从属地位的副反应在聚氨酯中出现了不期望的噁唑烷酮基团，其基于聚氨酯的含量也低于I重量％。当多异氰酸酯与环氧化物反应时，会产生噁唑烷酮基团。粘度按照实施例部分中的说明来确定。本专利技术的复合部件优选在包含聚氨酯的纤维层的一面上具有所谓的间隔材料层和包含聚氨酯的纤维层，其优选具有与首先提到的纤维层相同的聚氨酯。优选的纤维复合部件在包含聚氨酯的纤维层的一面上具有一层或多层保护层或装饰层。所述保护层优选是一层或多层凝胶涂层，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形成。优选的纤维复合部件在含聚氨酯的纤维层的与凝胶涂层相对的一面上具有所谓的间隔层，其上面接着是另外一层含聚氨酯的纤维层，其优选具有与首先提到的纤维层相同的聚氨酯。举例来说，所述间隔层由轻木、PVC泡沫、PET泡沫或PUR泡沫组成。该间隔层可以在纤维层的整个表面或部分表面上形成。此外，其在表面上可以具有不同的厚度。 特别优选的是这样的纤维复合部件，其在纤维层中具有聚氨酯，该聚氨酯可以由40 60重量％、优选45 55重量％的多异氰酸酯，10 45重量％、优选15 40重量％的多元醇，10 30重量％、优选15 25重量％的多环氧化物和O 5重量％、优选I 3重量％的添加剂制成，其中，所述组分的重量比例总计为100重量％。纤维复合部件中纤维比例优选大于50重量％，特别优选大于65重量％，基于纤维复合部件的总重量计。对于玻璃纤维，纤维比例例如可以通过灰化以后进行确定，并控制初始重量。本专利技术的另一主题是制造本专利技术的平面纤维复合部件的方法，其中a)混合物由以下物质制备:A) 一种或多种多异氰酸酯B) 一种或多种多元醇C) 一种或多种多环氧化物，和D)任选的添加剂，其中，所述混合物在35°C的粘度为50至500mPas，优选为70至250mPas，特别优选为70至150mPas，并且NCO基团数与组分B)中OH基团数的比例为1.3: I到10: 1，优选为1.5: I到3: 1，和NCO基团数与组分C)中环氧基团数的比例为1.1: I到10: 1，优选为1.2:1到4: 1，b)将纤维材料预先置于半模中，c)将在a)中制得的混合物导入b)中的纤维材料中来制备浸溃的纤维材料，d)浸溃的纤维材料在温度20 120°C，优选为70 90°C固化。优选地，在引入纤维材料之前，半模上施加了脱模剂。在半模中引入纤维材料之前可以施加另外的保护层或装饰层，例如一层或多层凝胶涂层。在一种优选的实施方案中，在已经处在半模中的纤维材料上施加所谓的间隔层和其上另外一层由例如纤维垫(Fasermatten)、纤维织物或纤维铺设物(Fasergelege)组成的纤维材料层。接下来将该聚氨酯混合物注入所述层中。所述间隔层例如由轻木、聚氯乙烯(PVC)泡沫、聚乙烯(PET)泡沫或聚氨酯(I3UR)泡沫形成。优选地，在将纤维材料导入半模后，在纤维材料上铺设薄膜，在该薄膜与半模之间产生真空，并且通过该薄膜施加反应混合物(真空辅助树脂转移模塑(VARTM))。通过这种方法也可以生产大型部件，如风力发电装置的转动叶片。如果需要，还可以在薄膜与纤维材料之间导入所谓的助流剂(例如以压力下稳定但树脂可渗透的垫形式)，其可以在固化后再被除去。在同样优选的RTM方法(Resin Transfer Molding)中,代替耐真空的薄膜使用模具相对配合件(WerkzeuggegenstUck)闭合模具，并且任选在压力下将树脂混合物加入模中。本专利技术所使用的反应型树脂混合物具有低粘度，长的加工时间，并且在低的固化温度下具有短的固化时间，从而能够快速生产纤维复合部件。本专利技术所使用的反应型树脂混合物的另一个优点是，通过由多元醇和多环氧化物组成的混合物与多异氰酸酯的快速相容性改善加工性能。对于目前为止所使用的由多异氰酸酯和多元醇组成的没有催化的体系，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·林德纳，K·弗兰肯，D·帕斯曼，P·诺德曼，
申请(专利权)人：拜耳知识产权有限责任公司，
类型：
国别省市：