纖維強化的聚異氰脲酸酯部件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及纖維復合部件及其制造方法，該纖維復合部件通過用由多異氰酸酯、多元醇、三聚催化劑以及任選添加劑組成的反應性樹脂混合物浸透的纖維而得到。
【專利說明】纖維強化的聚異氰脲酸酯部件及其制造方法
[0001]本發(fā)明涉及耐熱的、纖維強化的聚異氰脲酸酯部件，其能夠通過使用反應性樹脂混合物使纖維浸透而得到，所述反應性樹脂混合物由多異氰酸酯、多元醇、三聚催化劑以及任選存在的添加劑構(gòu)成，本發(fā)明還涉及這些部件的制造方法。
[0002]DE 10 2009 058 101 Al描述了在風力渦輪機中使用層結(jié)構(gòu)，其中將聚氨酯用作塑料。異氰酸酯基團的數(shù)量與對異氰酸酯具有反應性的基團的數(shù)量之比優(yōu)選為0.9-1.5。在實施例中，異氰酸酯基團的數(shù)量與對異氰酸酯具有反應性的基團的數(shù)量之比為約1.02。該方法的缺點在于該混合物的粘度相對較高，因此含該塑料的纖維層相對難以制造。
[0003]WO 2011/081622 Al描述了用于復合結(jié)構(gòu)的聚氨酯組合物。該復合結(jié)構(gòu)可用于風力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片。0H/NC0之比為至少I，即存在與NCO基團至少同樣多的OH基團。該方法的缺點在于其粘度相對較高，并且加工期非常短；對于大型部件而言，這使得實施加料過程困難得多。
[0004]纖維強化的塑料被用作構(gòu)造材料，這是因為這些塑料具有高機械強度，并兼具低重量。在此，基體材料通常由不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂和環(huán)氧樹脂構(gòu)成。
[0005]纖維復合材料可例如用于航空器構(gòu)造、用于汽車構(gòu)造或用于風力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片中。
[0006]可利用用于制造纖維復合部件的已知方法，例如手動層壓法、注塑法、樹脂注塑法(樹脂傳遞模塑法)或真空輔助灌注法(例如VARTM (真空輔助樹脂傳遞模塑法))或預浸潰技術。特別優(yōu)選真空輔助灌注法，這是由于其可制造大型部件。
[0007]但是，迄今為止已知的方法的缺點在于反應性樹脂混合物的硬化耗費非常長的時間，這導致生產(chǎn)率低。為了提高生產(chǎn)率，必需減少制造周期時間。因此，重要的是反應性樹脂混合物具有非常低的粘度，并經(jīng)過長時間保持低粘度，使得其快速且完全地浸透纖維。另一方面，應使固化時間盡可能短，以此減少周期時間。由此可顯著縮短纖維復合部件的制造時間。出于經(jīng)濟性的原因，希望低的硬化溫度以節(jié)約能量成本。同時，應使纖維復合部件具有高耐熱性，這是因為它們可能例如通過太陽光而被強烈加熱，并必須防止機械穩(wěn)定性損失。
[0008]因此，本發(fā)明的目的是提供能夠使纖維良好的浸透和潤濕，同時確?？焖俚挠不土己玫哪蜔嵝缘幕w材料。
[0009]出人意料地，所述目的通過能夠從纖維層和從反應性樹脂混合物得到的纖維復合部件而實現(xiàn)，所述反應性樹脂混合物由多異氰酸酯、多元醇、三聚催化劑以及任選存在的常規(guī)添加劑構(gòu)成，其中選擇異氰酸酯基團的數(shù)量與OH基團的數(shù)量之比以形成聚異氰脲酸酯物質(zhì)。
[0010]聚異氰脲酸酯(PIR)通過異氰酸酯基團的三聚化而形成。異氰脲酸酯環(huán)是非常穩(wěn)定的。PIR結(jié)構(gòu)通過強堿，特別是通過堿金屬乙酸鹽和堿金屬甲酸鹽的催化而形成。該反應已知用于PIR硬質(zhì)泡沫物質(zhì)的制造。在此，異氰酸酯初始優(yōu)選與多元醇反應而得到聚氨酯，在進一步的反應過程中，當大多數(shù)OH基團已被反應消耗時，形成聚異氰脲酸酯。出人意料地，還可將該反應用于緊密的、光學透明的、纖維強化的PIR片的制造，所述PIR片具有良好的耐熱性。[0011]本發(fā)明提供包含用聚異氰脲酸酯浸透的纖維層的纖維復合部件，其中聚異氰脲酸酯能夠從包含以下的反應混合物得到:
A)一種或多種多異氰酸酯，
B)一種或多種多元醇，以及
C)一種或多種三聚催化劑，
其中異氰酸酯基團的數(shù)量與OH基團的數(shù)量之比為1.6-6.0。
[0012]優(yōu)選地，異氰酸酯基團的數(shù)量與OH基團的數(shù)量之比為1.8-4.0，特別為2.1-3.5。
[0013]三聚催化劑引發(fā)并加速異氰酸酯基團的三聚化而得到異氰脲酸酯基團。
[0014]優(yōu)選地，所述反應混合物不包含環(huán)氧樹脂。
[0015]優(yōu)選地，本發(fā)明復合部件在含聚異氰脲酸酯的纖維層的兩面之一上具有所謂的間隔材料層，并任選具有緊接間隔層之后的含聚異氰脲酸酯的附加的第二纖維層，該第二纖維層優(yōu)選包含與首先提及的纖維層相同的聚異氰脲酸酯。
[0016]優(yōu)選的纖維復合部件在首先提及的含聚異氰脲酸酯的纖維層的兩面中的另一面上具有一個或多個保護層和/或裝飾層。所述保護層優(yōu)選是指一個或多個凝膠涂層，其優(yōu)選由聚氨酯(PUR)樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂或乙烯基酯樹脂構(gòu)成。
[0017]優(yōu)選的纖維復合部件在含聚異氰脲酸酯的纖維層的與凝膠涂層相反的一面上具有所謂的間隔層，接著是另一含聚異氰脲酸酯的纖維層，其優(yōu)選包含與首先提及的纖維層相同的聚異氰脲酸酯。例如，所述間隔層由輕木(Balsaholz )、PVC泡沫、PET泡沫或PUR泡沫構(gòu)成。所述間隔層可存在于纖維 層的整個區(qū)域上或在該區(qū)域的部分上。其厚度可進一步在所述區(qū)域上變化。
[0018]特別優(yōu)選的是在纖維層中包含由以下構(gòu)成的聚異氰脲酸酯的纖維復合部件:60-90重量％，優(yōu)選為65-85重量％的多異氰酸酯(A)、10-40重量％，優(yōu)選為15-35重量％的多元醇(B)和0.01-2重量％，優(yōu)選為0.1-1重量％的三聚催化劑(C)，其中所述組分的重量比例的總和為100重量％。
[0019]所述纖維復合部件的纖維含量基于所述纖維復合部件的總重量，優(yōu)選為大于50重量％，特別優(yōu)選為大于65重量％。在例如玻璃纖維的情況下，可隨后使用灰化來測定纖維含量，并可控制稱重。
[0020]所述纖維復合部件，優(yōu)選玻璃纖維復合部件是光學透明的，因此可以光學測試所述部件的缺陷(例如空氣嵌入)。根據(jù)ISO 13468-2的所述玻璃纖維復合部件的光學透明度優(yōu)選為大于20%，特別優(yōu)選為大于60%，非常特別優(yōu)選為大于80%。
[0021]本發(fā)明還提供用于制造本發(fā)明纖維復合部件的方法，其中
a)制備包含以下的混合物:
A)一種或多種多異氰酸酯，
B)一種或多種多元醇，以及
C)一種或多種三聚催化劑，
其中異氰酸酯基團的數(shù)量與OH基團的數(shù)量之比為1.6-6.0,
b)在半模中預先放入纖維材料，
c)將在a)中制備的混合物加入b)的纖維材料中以制備浸透的纖維材料，
d)使所述浸透的纖維材料在20-12 0°C，優(yōu)選70-100°C的溫度下硬化。[0022]優(yōu)選地，異氰酸酯基團的數(shù)量與OH基團的數(shù)量之比為1.8-4.0，并且特別為2.1_3.5 ο
[0023]優(yōu)選地，在a)中制備的混合物不包含環(huán)氧樹脂。
[0024]優(yōu)選地，在加入纖維材料之前向半模提供脫模劑。在加入纖維材料之前，可將其它保護層或裝飾層，例如一個或多個凝膠涂層加入半模。
[0025]在一個優(yōu)選實施方案中，將所謂的間隔層施加至已位于半模中的纖維材料上，并將例如由纖維墊、纖維織物或纖維網(wǎng)格布形成的其它纖維材料層施加至所述間隔層上。然后將聚異氰脲酸酯混合物倒入這些層中。所述間隔層例如由輕木、聚氯乙烯(PVC)泡沫、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)泡沫或聚氨酯(I3UR)泡沫構(gòu)成。
[0026]優(yōu)選地，在將纖維材料放入半模之后，將箔放置在纖維材料上，在箔和半模之間產(chǎn)生真空，并通過該箔加入反應混合物(真空輔助樹脂轉(zhuǎn)移模塑(VARTM))。該方法還可制造大型部件，例如風力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片。如有必要，還可在箔和纖維材料之間加入所謂的流動助劑(例如以耐壓但可樹脂滲透的墊的形式)，這些可進而在硬化過程之后被去除。
[0027]在同樣優(yōu)選的RTM(樹脂轉(zhuǎn)移模塑)方法中，通過相對的半模閉合模具，而非通過真空密封的箔，并且任選在壓力下將樹脂混合物加入模具。
[0028]本發(fā)明中使用的反應性樹脂混合物具有低粘度和長加工時間，并在低硬化溫度下具有短硬化時間，由此允許纖維復合部件的快速制造。
[0029]本發(fā)明中使用的反應性樹脂混合物的另一優(yōu)點是改進的加工性能。所述反應性樹脂混合物可在低溫下制備和加工。這使得組分的硬化緩慢。所述反應性樹脂混合物的組分可在20-50°C，優(yōu)選在30-40°C下混合，并被施涂至纖維材料上。
[0030]為了確保纖維的良好浸透，所述反應性樹脂混合物應在加料過程中具有低粘度，并且盡可能長地保持低粘度。這在大型部件的情況下是特別需要的，因為此加料時間是非常長的(例如長達I小時)。優(yōu)選地，本發(fā)明的反應性樹脂混合物在25°c下、恰好在混合后的粘度為10-300 mPas，優(yōu)選為20-80 mPas，特別優(yōu)選為30-50 mPas。優(yōu)選地，本發(fā)明的反應性樹脂混合物在25°C恒溫下、在組分混合后30分鐘的粘度小于1000 mPas，特別地小于500 mPas。所述粘度在所述組分混合后30分鐘，在25°C的恒溫下，使用旋轉(zhuǎn)粘度計，以60Ι/s的剪切速度測定。
[0031]本發(fā)明中使用的反應混合物可在具有靜態(tài)混合器或具有動態(tài)混合器的鑄塑機中加工，這是由于只需較短的混合時間。此為本發(fā)明的纖維復合部件的制造中的主要優(yōu)點，這是由于為了良好的浸透，所述反應性樹脂混合物必須具有盡可能低的粘度。
[0032]所使用的多異氰酸酯組分A)包括常規(guī)的脂族的、脂環(huán)族的和特別是芳族的二異氰酸酯和/或多異氰酸酯。這些合適的多異氰酸酯的實例是1，4-亞丁基二異氰酸酯、1，5-戊烷二異氰酸酯、1，6-六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(iroi)、2，2，4-和/或2，4，4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、異構(gòu)的雙(4，4’ -異氰酸根合環(huán)己基)甲烷和具有任何所希望的異構(gòu)體含量的這些異氰酸酯的混合物、1，4-亞環(huán)己基二異氰酸酯、1，4-亞苯基二異氰酸酯、2，4-和/或2，6-亞甲苯基二異氰酸酯(TDI)、1，5-亞萘基二異氰酸酯、2，2’ -和/或2，4’ -和/或4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)和/或更高級的同系物(PMDI)、1，3-和/ 或1，4-雙(2-異氰酸根合丙_2_基)苯(TMXDI)和1，3-雙(異氰酸根合甲基)苯(XDI)。除了上述的多異氰酸酯之外，還可按比例使用具有脲二酮結(jié)構(gòu)、異氰脲酸酯結(jié)構(gòu)、氨基甲酸酯結(jié)構(gòu)、碳二亞胺結(jié)構(gòu)、脲酮亞胺結(jié)構(gòu)、脲基甲酸酯結(jié)構(gòu)或縮二脲結(jié)構(gòu)的改性多異氰酸酯。所使用的異氰酸酯優(yōu)選包括二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)，特別是二苯基甲烷二異氰酸酯和多亞苯基多亞甲基多異氰酸酯(pMDI)的混合物。二苯基甲烷二異氰酸酯和多亞苯基多亞甲基多異氰酸酯(PMDI)的混合物的優(yōu)選單體含量為60-100重量％，優(yōu)選為70-95重量％，特別優(yōu)選為80-90重量％。所使用的多異氰酸酯的NCO含量應優(yōu)選大于25重量％，優(yōu)選大于30重量％，特別優(yōu)選大于32重量％。所述NCO含量可根據(jù)DIN53185測定。所述異氰酸酯的粘度應優(yōu)選地≤150 mPas (在25°C下)，優(yōu)選≤50 mPas(在25°C下)，并且特別優(yōu)選≤30 mPas (在25°C下)。
[0033]如果加入一種多元醇，其OH值提供組分B)的OH值。在混合物的情況下，表示數(shù)均OH值。該值可參照DIN 53240-2測定。所述多元醇配制劑優(yōu)選包含數(shù)均OH值為100-1000mg KOH/g，優(yōu)選為300-600 mg KOH/g，并且特別優(yōu)選為350-500 mg KOH/g的那些作為多元醇。所述多元醇的粘度優(yōu)選為≤800 mPas (在25°C )。所述多元醇優(yōu)選具有至少60%的仲OH基團，優(yōu)選至少80%的仲OH基團，并且特別優(yōu)選至少90%的仲OH基團。特別優(yōu)選地是基于環(huán)氧丙烷的聚醚多元醇。優(yōu)選地，所用多元醇的平均官能度為2.0-5.0，特別為2.5-3.5。
[0034]本發(fā)明可使用聚醚多元醇、聚酯多元醇或聚碳酸酯多元醇，優(yōu)選聚醚多元醇。本發(fā)明中可使用的聚醚多元醇的實例是聚四亞甲基二醇聚醚，其能夠通過利用陽離子開環(huán)的四氫呋喃聚合而得到。同樣合適的聚醚多元醇是氧化苯乙烯、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷和/或環(huán)氧丁烷在二-或多官能的起始物分子上的加合物。合適的起始物分子的實例是水、乙二醇、一縮二乙二醇、丁基二乙二醇、丙三醇、一縮二乙二醇、三羥甲基丙烷、丙二醇、季戊四醇、山梨糖醇、蔗糖、乙二胺、甲苯二胺、三乙醇胺、1，4- 丁二醇、1，6-己二醇和該類型的多元醇與二羧酸的低分子量的具有羥基的酯或具有羥基的油。優(yōu)選將丙三醇作為起始物。所述多元醇的粘度優(yōu)選為≤800 mPas (在25°C )。優(yōu)選地，所述多元醇優(yōu)選具有至少60%的仲OH基團，優(yōu)選至少80%的仲OH基團，并且特別優(yōu)選90%的仲OH基團?；诃h(huán)氧丙烷的聚醚多元醇是特別優(yōu)選的。
[0035]所述多元醇B)還可以包含纖維、填料和聚合物。
[0036]所使用的三聚催化劑C)可以是作為三聚催化劑已知的親核三聚催化劑，通常是堿(叔胺、弱酸的鹽，例如乙酸鉀)和有機金屬化合物。優(yōu)選使用潛在反應性三聚催化劑。特別優(yōu)選使用以下的潛在反應性三聚催化劑，其僅當溫度到達50-100°C時才開始引發(fā)，并開始加快異氰酸酯基團的三聚化而得到異氰脲酸酯基團。
[0037]優(yōu)選的潛在反應性三聚催化劑是叔胺的鹽。這些潛在反應性三聚催化劑可例如通過催化活性胺的化學封端而得到?；瘜W封端可通過叔胺被酸質(zhì)子化或苯酚的質(zhì)子化而實現(xiàn)，所述酸例如是甲酸、乙酸、乙基己酸或油酸?？蓪⑷榛泛碗s環(huán)胺用作胺，實例是三甲基胺、三乙基胺、三丙基胺、三丁基胺、二甲基環(huán)己基胺、二甲基苯甲基胺、二丁基環(huán)己基胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、二乙基乙醇胺、乙基二乙醇胺、二甲基異丙醇胺、三異丙醇胺、三亞乙基二胺、四甲基-1，3- 丁烷二胺、N，N，N’，N’ -四甲基乙二胺、N，N，N’，N’ -四甲基己烷二胺-1，6、N，N，N’，N’，N〃-五甲基二亞乙基三胺、雙(2- 二甲基氨基乙氧基)甲烷、N，N，N’ -三甲基-N’-(2-羥乙基)乙二胺、N，N-二甲基-N’，N’-(2-羥乙基)乙二胺、四甲基胍、N-甲基哌啶、N-乙基哌啶、N-甲基嗎啉、N-乙基嗎啉、1,4-二甲基哌啶、1，2，4-三甲基哌啶、N-(2-二甲基氨基乙基)嗎啉、1-甲基-4-(2-二甲基氨基)哌啶、1，4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷、1，8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0] 十一碳-7-烯和1,5-二氮雜雙環(huán)[4.3.0]-5-壬烷。特別優(yōu)選地是1，8- 二氮雜雙環(huán)[5.4.0] 十一碳-7-烯。
[0038]特別優(yōu)選的三聚催化劑是選自以下的胺:三甲基胺、三乙基胺、三丙基胺、三丁基胺、二甲基環(huán)己基胺、二甲基苯甲基胺、二丁基環(huán)己基胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、二乙基乙醇胺、乙基二乙醇胺、二甲基異丙醇胺、三異丙醇胺、三亞乙基二胺、四甲基-1，3- 丁烷二胺、N，N，N’，N’ -四甲基乙二胺、N，N，N’，N’ -四甲基己烷二胺-1, 6、N，N, N’，N’，N〃-五甲基二亞乙基三胺、雙(2-二甲基氨基乙氧基)甲烷、N，N，N’-三甲基-N’-(2-羥乙基)乙二胺、N，N-二甲基-N’，N’-(2-羥乙基)乙二胺、四甲基胍、N-甲基哌啶、N-乙基哌啶、N-甲基嗎啉、N-乙基嗎啉、1，4-二甲基哌啶、1，2，4-三甲基哌啶、N-(2-二甲基氨基乙基)嗎啉、1-甲基-4-(2-二甲基氨基)哌啶、1，4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷、1，8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯和1，5- 二氮雜雙環(huán)[4.3.0] -5-壬烷，其中這些胺中的每一個采用苯酚鹽、乙基己酸鹽、油酸鹽、乙酸鹽或甲酸鹽的形式。
[0039]市售的潛在反應性三聚催化劑的實例是Polycat? SA1/10 (苯酚封端的1，8_ 二氮雜雙環(huán)[5.4.0] 十一碳-7-烯(=DBU))、Polycat? SA 102/10、DABC0? 8154 (甲酸封端的三亞乙基二胺)和DABCO? WT。
[0040]作為三聚催化劑特別優(yōu)選的是1，8- 二氮雜雙環(huán)[5.4.0] 十一碳-7-烯，其采用苯酚鹽、乙基己酸鹽、油酸鹽、乙酸鹽或甲酸鹽的形式。
[0041]出人意料地，已發(fā)現(xiàn)所述的潛在反應性聚氨酯(TOR)催化劑另外也在升高的溫度下催化聚異氰脲酸酯(PIR)的形成。由此允許制造大型的纖維復合部件，這是由于在加料溫度下還未發(fā)生聚異氰脲酸酯的形成，并且其低粘度允許纖維填充的模具的快速浸透，并且直至隨后的熱調(diào)節(jié)才發(fā)生硬化。
`[0042]本發(fā)明還提供纖維復合部件，其包括已用聚異氰脲酸酯浸透的纖維層，其中所述聚異氰脲酸酯能夠從包含以下的反應混合物得到:
A)一種或多種多異氰酸酯，
B)一種或多種多元醇，以及
C)一種或多種三聚催化劑，
其中異氰酸酯基團的數(shù)量與OH基團的數(shù)量之比為1.6-6.0。
[0043]可任選加入添加劑D)。這些添加劑例如是除氣劑、消泡劑、填充劑、阻燃劑和增強性材料。其它已知的添加劑和附加材料可按需使用。
[0044]還可向可發(fā)泡配制物加入阻燃劑以改進抗燃燒性，實例是含磷化合物，特別是磷酸鹽/酯和膦酸鹽/酯、以及鹵化聚酯和多元醇或氯化石蠟。還可加入非揮發(fā)性的阻燃劑，例如三聚氰胺或可膨脹石墨(隆起石墨)，當暴露于火焰時，其大幅膨脹，由此密封表面，因而防止進一步暴露于熱作用。
[0045]所使用的纖維材料可包括上漿(beschlichten)或未上漿的纖維，例如玻璃纖維、碳纖維、鋼纖維或鐵纖維、天然纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維或玄武巖纖維。特別優(yōu)選的是玻璃纖維。所述纖維可以長度為0.4-50 _的短纖維形式使用。優(yōu)選的是通過使用連續(xù)纖維的連續(xù)長絲纖維強化的復合部件。所述纖維在纖維層中的排列可以是單向、無規(guī)分布或機織的。在具有由多個層構(gòu)成的纖維層的部件中，存在層對層的纖維取向的可能。在此可制備單向纖維層、交叉復合層或多向纖維層，其中單向?qū)踊驒C織層彼此堆疊。特別優(yōu)選使用半成品纖維作為纖維材料，實例是織物、網(wǎng)格布、編織織物、墊、無紡物、針織織物和針織襪或3D半成品纖維。
[0046]所得的聚異氰脲酸酯的PIR轉(zhuǎn)化率優(yōu)選為大于20%，優(yōu)選大于40%，并且特別優(yōu)選大于60%。PIR轉(zhuǎn)化率是已反應成PIR的異氰酸酯基團的比例。其可通過紅外光譜法檢測。
[0047]在根據(jù)DIN EN ISO 527的拉伸測試中，所得的聚異氰脲酸酯的強度優(yōu)選為大于70Mpa,更優(yōu)選大于80 Mpa,以承受例如轉(zhuǎn)子葉片的部件中的高機械應力。
[0048]在根據(jù)DIN EN ISO 527的拉伸測試中，所得的聚異氰脲酸酯的彈性模量優(yōu)選為大于2700 Mpa，更優(yōu)選大于2900 Mpa，以承受例如轉(zhuǎn)子葉片的部件中的高機械應力。
[0049]根據(jù)DIN EN ISO 75 - 1/75 2004，方法A，使用1.8 N/mm2的彎曲應力，所得的聚異氰脲酸酯的熱變形溫度(HDT)優(yōu)選為大于70°C，更優(yōu)選為大于75°C，并且特別優(yōu)選為大于80°C，以承受部件中的高熱應力。
[0050]本發(fā)明的纖維復合部件可用于制造風力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片，用于制造汽車的車身部件，或用于航空器構(gòu)造，用于建筑或路面構(gòu)造的部件(例如井蓋)，以及用于施加高負載的其它結(jié)構(gòu)。
[0051]下面參照實施例進一步詳細地解釋本發(fā)明。
實施例
[0052]為了測定基體性質(zhì)，制備由各種聚異氰脲酸酯體系和聚氨酯體系構(gòu)成的模制品(片)，并進行對比。使包含三聚催化劑的多元醇混合物在I毫巴的壓力下除氣60分鐘，然后與異氰酸酯摻混。使該共混物在I毫巴的壓力下除氣約5分鐘，然后倒入片模具中。將這些片在室溫下注塑，并在加熱至80°C的干燥烘箱中熱調(diào)節(jié)過夜。這些片的厚度為4 _。由此提供光學透明的片?？稍谙卤碇邪l(fā)現(xiàn)定量數(shù)據(jù)和性能。
[0053]將這些片用以制備試樣以進行根據(jù)DIN EN ISO 527的拉伸測試，并測定彈性模量和強度。
[0054]根據(jù)DIN EN ISO 75 1/75 2004 -方法 A，使用 1.8 N/mm2 的彎曲應力和 120 K/h的加熱速率來測定熱變形溫度(HDT)。
[0055]將來自實施例1-4的組合物用來通過真空灌注法制備光學透明的、玻璃纖維強化的聚異氰脲酸酯材料，其玻璃纖維含量大于60重量％。為此，將四層UD玻璃網(wǎng)格布(每層中單位面積的玻璃重量為1040 g/m2)加入模具，用真空箔密封，并抽真空。然后將之前已除氣約5分鐘的實施例1-4的組合物抽吸入系統(tǒng)中。在填充模具后，將該部件在80°C下熱調(diào)節(jié)過夜。
[0056]在組分混合后30分鐘，在25°C的恒溫下，使用旋轉(zhuǎn)粘度計，以60 Ι/s的剪切速率測定粘度。
[0057]原料化合物:
多元醇1:丙三醇為原料的聚環(huán)氧丙烷多元醇，其官能度為3，OH值為400 mg KOH/g，并且粘度為375 mPas (在25°C下)。
[0058]多元醇2:丙三醇為原料的聚環(huán)氧丙烷多元醇，其官能度為3，OH值為450 mg KOH/g，并且粘度為420 mPas (在25°C下)。
[0059]Polycat? SA 1/10:來自 Air Products 的產(chǎn)品。一縮二丙二醇中的 1，8_ 二氮雜雙環(huán)[5.4.0] 十一碳-7-烯的苯酚鹽。其OH值為83 mg KOH/g。
[0060]異氰酸酯1:具有異構(gòu)體和更高官能度的同系物的二苯基甲烷4，4’-二異氰酸酯(MDI)的混合物，其NCO含量為32.5重量％;在251:下的粘度:20 mPas。該混合物包含約51重量％的二苯基甲烷_4，4’ - 二異氰酸酯、30重量％的二苯基甲烷_2，4’ - 二異氰酸酯、6重量％的二苯基甲烷_2，2’ - 二異氰酸酯和13重量％的MDI的更高官能度同系物。
[0061]異氰酸酯2:具有異構(gòu)體和更高官能度的同系物的二苯基甲烷_4，4’ - 二異氰酸酯(MDI)的混合物，其NCO含量為32.6重量％ ;在25°C下的粘度:20 mPas。該混合物包含約60重量％的二苯基甲烷_4，4’ - 二異氰酸酯、22重量％的二苯基甲烷_2，4’ - 二異氰酸酯、3重量％的二苯基甲烷_2，2’ - 二異氰酸酯和15重量％的MDI的更高官能度的同系物。
[0062]下表中的所有定量數(shù)據(jù)以重量份計。
[0063]表:
【權利要求】
1.纖維復合部件，其包括含聚異氰脲酸酯的纖維層，其中所述聚異氰脲酸酯能夠從包含以下的反應混合物得到: A)一種或多種多異氰酸酯， B)一種或多種多元醇，以及 C)一種或多種三聚催化劑， 其中異氰酸酯基團的數(shù)量與OH基團的數(shù)量之比為1.6-6.0。
2.權利要求1的纖維復合部件，其中將潛在反應性三聚催化劑用作催化劑C)。
3.權利要求1或2的纖維復合部件，其中所述三聚催化劑是叔胺的鹽。
4.權利要求3的纖維復合部件，其中所述叔胺選自:三甲基胺、三乙基胺、三丙基胺、三丁基胺、二甲基環(huán)己基胺、二甲基苯甲基胺、二丁基環(huán)己基胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、二乙基乙醇胺、乙基二乙醇胺、二甲基異丙醇胺、三異丙醇胺、三亞乙基二胺、四甲基-1，3-丁烷二胺、N, N，N’，N’ -四甲基乙二胺、N, N，N’，N’ -四甲基己烷二胺-1, 6、N, N, N’，N’，N〃-五甲基二亞乙基三胺、雙(2-二甲基氨基乙氧基)甲烷、N，N，N’-三甲基-N’-(2-羥乙基)乙二胺、N，N- 二甲基-N’，N’ -(2-羥乙基)乙二胺、四甲基胍、N-甲基哌啶、N-乙基哌啶、N-甲基嗎啉、N-乙基嗎啉、I, 4- 二甲基哌啶、1，2，4-三甲基哌啶、N-(2- 二甲基氨基乙基)嗎啉、1-甲基_4_(2- 二甲基氨基)哌卩定、1，4- 二氮雜雙環(huán)[2.2.2]羊燒、I, 8- 二氮雜雙環(huán)[5.4.0] -j^一碳-7-烯和 I, 5- 二氮雜雙環(huán)[4.3.0] -5-壬烷。
5.權利要求3的纖維 復合部件，其中所述鹽選自:苯酚鹽、乙基己酸鹽、油酸鹽、乙酸鹽和甲酸鹽。
6.權利要求1的纖維復合部件，其中在所述含聚異氰脲酸酯的纖維層的一面上存在一個或多個凝膠涂層。
7.權利要求6的纖維復合部件，其中在所述含聚異氰脲酸酯的纖維層的與所述凝膠涂層相反的一側(cè)上存在間隔層，緊接所述間隔層的是另一含聚異氰脲酸酯的纖維層。
8.權利要求1的纖維復合部件，其中在所述含聚異氰脲酸酯的纖維層的一面上存在間隔層，緊接所述間隔層的是另一含聚異氰脲酸酯的纖維層。
9.用于制造權利要求1的纖維復合部件的方法，其中 a)制備包含以下的混合物: A)一種或多種多異氰酸酯， B)一種或多種多元醇，以及 C)一種或多種三聚催化劑， 其中異氰酸酯基團的數(shù)量與OH基團的數(shù)量之比為1.6-6.0, b)在半模中預先放入纖維材料， c)將在a)中制備的混合物加入b)的纖維材料中以制備浸透的纖維材料， d)將所述浸透的纖維材料在20-120°C，優(yōu)選為70-100°C的溫度下硬化。
10.權利要求7的方法，其中在步驟b)之前進行 b’ )將一個或多個凝膠涂層加入所述半模中。
11.權利要求9或10的方法，其中在步驟b)或b’)之后且在步驟c)之前，先將間隔材料層，然后將纖維材料層加入所 述半模中。
12.權利要求9的方法，其中步驟c)通過真空灌注法實施。
13.權利要求1-8中任一項的纖維復合部件在用于制造風力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片、用于制造汽車的車身部件、或用于航空器構(gòu)造、用于建筑或路面構(gòu)造的部件(例如井蓋)、以及用于施加高 負載的其它結(jié)構(gòu)中的用途。
【文檔編號】B32B5/02GK103890059SQ201280051640
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月15日 優(yōu)先權日:2011年10月21日
【發(fā)明者】S.林德納, K.弗蘭肯, D.帕斯曼, P.諾德曼 申請人:拜耳知識產(chǎn)權有限責任公司