一種玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的制備方法。該復(fù)合材料由包含以下重量份的組分制成：聚醚多元醇50～70份，擴(kuò)鏈劑3～11.5份，二異氰酸酯24～40份，玻纖布100～233份。本發(fā)明通過反應(yīng)浸漬技術(shù)制備玻纖布增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料，膠液中單體或低聚物間的聚合速度快，反應(yīng)易于控制，而且反應(yīng)浸漬法中樹脂膠液的粘度低、流動(dòng)性好，使纖維與之邊浸潤(rùn)邊反應(yīng)，從而達(dá)到理想的浸漬效果。另外，本發(fā)明的工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、設(shè)備折舊率低，易于滿足產(chǎn)品批量化生產(chǎn)的要求。
【專利說明】一種玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(ContinuousFiber Reinforced ThermoplasticPlastics，簡(jiǎn)稱CFRTP)是20世紀(jì)70年代初開發(fā)的一種聚合物基復(fù)合材料。它主要由熱塑性樹脂基體和連續(xù)增強(qiáng)纖維組成，樹脂均勻地分布在纖維之間，形成連續(xù)相，以固定纖維的空間位置，并在材料內(nèi)部傳遞載荷，賦予材料優(yōu)良的力學(xué)性能、加工性能等。連續(xù)纖維可采用玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等，其中又以玻璃纖維較為常用。CFRTP較之連續(xù)纖維增強(qiáng)熱固性塑料具有以下幾方面突出的優(yōu)點(diǎn)的:(1)預(yù)浸料可長(zhǎng)期保存；(2)綜合性能優(yōu)良，特別是在高溫、高濕度下仍能保持良好的力學(xué)性能；(3)成型適應(yīng)性廣、生產(chǎn)效率高；(4)制品可重復(fù)加工、再生利用。近年來，連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(CGFRTP)越來越受到各國(guó)重視，研究應(yīng)用十分活躍。目前國(guó)內(nèi)外主要選用短切纖維、長(zhǎng)纖維、連續(xù)氈等浸膠時(shí)間短的增強(qiáng)材料，但是采用連續(xù)纖維織物作為增強(qiáng)材料具有更優(yōu)異的性能，因此發(fā)展連續(xù)纖維織物增強(qiáng)聚氨酯復(fù)合材料具有重要意義。
[0003]一般情況下，連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料復(fù)合材料的生產(chǎn)需要經(jīng)過兩個(gè)過程:(I)預(yù)浸片材(預(yù)浸料)的制備；(2)制件的成型。制備連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料復(fù)合材料的方法主要有溶液浸潰法、熔體浸潰法、粉末浸潰法、漿狀樹脂沉淀法、混編法、薄膜疊層法以及反應(yīng)浸潰法等多種制備技術(shù)。采用反應(yīng)浸潰技術(shù)制備玻纖布增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料，膠液中單體或低聚物間的聚合速度快，反應(yīng)易于控制，而且反應(yīng)浸潰法中樹脂膠液的粘度低、流動(dòng)性好，使纖維與之邊浸潤(rùn)邊反應(yīng)，從而達(dá)到理想的浸潰效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種聚合速度快、反應(yīng)易于控制、浸潰效果好的玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的組合料。
[0005]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的制備方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料，由包含以下重量份的組分制成:
[0008]聚醚多元醇 50~70份，
[0009]擴(kuò)鏈劑3~11.5份，
[0010]二異氰酸酯 24~40份，
[0011]玻纖布100~233份。
[0012]所述的聚醚多元醇為聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)或聚四氫呋喃二醇(PTHF)，其分子量為Mn=1000~2000。
[0013]所述的擴(kuò)鏈劑為3，3’ - 二氯-4，4’ - 二氨基二苯基甲烷(M0CA)、乙二胺、乙二醇或丁二醇中的一種或一種以上。
[0014]所述的二異氰酸酯為甲苯-2，4- 二異氰酸酯(TDI)、二苯甲烷-4，4’ - 二異氰酸酯(MDI )、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)中的一種或一種以上。
[0015]所述的玻纖布為巨石集團(tuán)生產(chǎn)的RWR400產(chǎn)品，由連續(xù)長(zhǎng)玻璃纖維制得，面密度為400g/m2。
[0016]一種上述玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的制備方法，包含如下步驟:
[0017](I)稱取50~70份的聚醚多元醇、3~11.5份擴(kuò)鏈劑和24~40重量份二異氰酸酯，將上述各組分原料用磁力攪拌器快速攪拌5min使其混合均勻；
[0018](2)將步驟(1)得到原料混合液倒在100~233份玻纖布上，然后用刮板將玻纖布刮平，使膠液均勻地浸潰玻纖布；
[0019](3)將步驟(2)得到的浸潰有樹脂膠液的玻纖布放入真空烘箱中烘干固化，制得玻纖布預(yù)浸片材；
[0020](4)玻纖布預(yù)浸片材在烘箱中熟化；
[0021](5)根據(jù)所需復(fù)合材料的厚度和模具尺寸，將玻纖布預(yù)浸片材進(jìn)行切割機(jī)去毛邊、鋪層、疊加，置于平板硫化機(jī)上層壓成型，制備玻纖布增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料。
[0022]所述的步驟(1)中聚醚多元醇在100~120°C下真空脫水I~3h，冷卻至室溫后再稱量混合。
[0023]所述的玻纖布使用前先放入100°C的電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱加熱I小時(shí)除去水分。
[0024]所述的步驟(3)中固化溫度為110~130°C，固化時(shí)間為2~5h。
[0025]所述的步驟(4)中，在烘箱中熟化，熟化溫度為120~160°C，熟化時(shí)間為6~10h。
[0026]所述的步驟(5)中，成型壓力為4~6MPa，溫度為22(T240°C，成型時(shí)間為5~lOmin。
[0027]所述的步驟(5)中，玻纖布增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的含膠量為25~55%，優(yōu)選309^50%。
[0028]本發(fā)明中的含膠量是指由聚醚多元醇、二異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑反應(yīng)制成的樹脂膠液占玻纖布預(yù)浸片材(包括樹脂膠液和玻纖布兩種成分)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，如果復(fù)合材料制備過程中沒有膠液流失的話，復(fù)合材料的含膠量和預(yù)浸片材的含膠量是一樣的，計(jì)算公式如下:
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料，其特征在于:由包含以下重量份的組分制成: 聚醚多元醇 50~70份， 擴(kuò)鏈劑3~11.5份， 二異氰酸酯 24~40份， 玻纖布100~233份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料，其特征在于:所述的聚醚多元醇為聚乙二醇、聚丙二醇或聚四氫呋喃二醇，其分子量為Mn=1000~2000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料，其特征在于:所述的擴(kuò)鏈劑為3，3’ - 二氯-4，4’ - 二氨基二苯基甲烷、乙二胺、乙二醇或丁二醇中的一種或一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料，其特征在于:所述的二異氰酸酯為甲苯_2，4- 二異氰酸酯、二苯甲烷_4，4’- 二異氰酸酯或異佛爾酮二異氰酸酯中的一種或一種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料，其特征在于:所述的玻纖布由連續(xù)長(zhǎng)玻璃纖維制得，面密度為400g/m2。
6.一種上述權(quán)利要求1~5中任一所述的玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:包含如下步驟: (1)稱取50~70份的聚醚多元醇、3~11.5份擴(kuò)鏈劑和24~40重量份二異氰酸酯，將上述各組分原料用磁力攪拌器快速攪拌5min使其混合均勻； (2)將步驟(1)得到原料混合液倒在100~233份玻纖布上，然后用刮板將玻纖布刮平，使膠液均勻地浸潰玻纖布； (3)將步驟(2)得到的浸潰有樹脂膠液的玻纖布放入真空烘箱中烘干固化，制得玻纖布預(yù)浸片材； (4)玻纖布預(yù)浸片材在烘箱中熟化； (5)根據(jù)所需復(fù)合材料的厚度和模具尺寸，將玻纖布預(yù)浸片材進(jìn)行切割機(jī)去毛邊、鋪層、疊加，置于平板硫化機(jī)上層壓成型，制得玻纖布增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的步驟(1)中聚醚多元醇在100~120°C下真空脫水I~3h，冷卻至室溫后再稱量混八口 ο
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的步驟(2)中的玻纖布在使用前要先放入100°C的電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱加熱I小時(shí)除去水分。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的步驟(3)中固化溫度為110~130°C，固化時(shí)間為2~5h。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的步驟(4)中，在烘箱中熟化，熟化溫度為120~160°C，熟化時(shí)間為6~10h。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的步驟(5)中，成型壓力為4~6MPa，溫度為22(T240°C，成型時(shí)間為5~lOmin。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的玻纖增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的步驟(5)中得到的玻纖布增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的含膠量為25~55%，優(yōu)選309^50%。
【文檔編號(hào)】C08K7/14GK103524695SQ201210225527
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月2日
【發(fā)明者】劉明昌 申請(qǐng)人:上海杰事杰新材料(集團(tuán))股份有限公司