CN110922554A - 聚氨酯组合物在vartm或hprtm工艺中的用途,聚氨酯组合物及其制备的复合材料 - Google Patents
聚氨酯组合物在vartm或hprtm工艺中的用途,聚氨酯组合物及其制备的复合材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110922554A CN110922554A CN201811097553.8A CN201811097553A CN110922554A CN 110922554 A CN110922554 A CN 110922554A CN 201811097553 A CN201811097553 A CN 201811097553A CN 110922554 A CN110922554 A CN 110922554A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- isocyanate
- polyurethane composition
- component
- flame retardant
- resin transfer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/65—Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
- C08G18/66—Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
- C08G18/6666—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52
- C08G18/667—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38
- C08G18/6674—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3203
- C08G18/6677—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3203 having at least three hydroxy groups
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C70/44—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding
- B29C70/443—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding and impregnating by vacuum or injection
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/48—Polyethers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/48—Polyethers
- C08G18/4804—Two or more polyethers of different physical or chemical nature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
- C08K7/14—Glass
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Abstract
本发明提供了聚氨酯组合物在VARTM或HPRTM工艺中的用途,和所述聚氨酯组合物及其制备的复合材料。所述聚氨酯组合物在室温下具有合适的操作时间和较低的粘度,在高温下具有前期粘度低、后期固化速度快的特点,凝胶时间可以根据制品成型操作时间灵活控制,异氰酸酯组份与多元醇组份的相容性优异,尤其适合用于VARTM或HPRTM工艺。由所述聚氨酯组合物制备的复合材料具有优异的机械性能及耐热性。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯组合物在VARTM或HPRTM工艺中的用途,和所述聚氨酯组合物及其制备的复合材料。
背景技术
传统树脂传递模塑(RTM)是手糊成型工艺改进的一种闭模成型技术,工艺方法大致为:将玻璃纤维增强材料铺放到闭模的模腔内,使树脂胶液注入模腔,浸透玻纤增强材料,然后固化,脱模成型。该工艺得到的制品尺寸稳定性差、物理性能一般、制造成本高、结构单一的缺点。
为了克服传统树脂传递模塑工艺的缺点,人们开发了真空辅助的树脂传递模塑工艺(VARTM)和高压树脂传递模塑工艺(HPRTM)。真空辅助的树脂传递模塑工艺(VARTM)通常采用真空袋膜(软膜)覆盖在模具上密封的一种成型方式,这种方法通常能够获得质量较高的成型产品;高压树脂传递模塑成型(HPRTM)工艺技术是近些年推出一种针对大批量生产高性能复合材料的新型工艺,它采用预制件、钢膜、真空辅助排气,并通过高压注射,使树脂液体快速充满模腔和固化,该工艺生产制品效率高、尺寸稳定性好、质量高、复合材料批量生产成本低,实现了多样化和复杂结构制品。
目前市场上常用于VARTM和HPRTM工艺的树脂主要为环氧树脂及聚氨酯树脂,但多存在以下三方面缺点:(1)树脂对纤维的浸渍不够理想,制品孔隙率高;(2)制品成型操作时间不可控,制品的纤维含量较低(一般约30-50%);(3)大面积、结构复杂的模具型腔内,无法进行预测和控制,树脂流动不均衡。
专利CN106459363A公开了基于疏水性聚醚多元醇在制备聚氨酯/聚异氰酸酯反应混合物的纤维复合部件,该专利中描述了反应性树脂混合物的粘度在25℃的恒温下具有很长的贮存期并且粘度上升非常缓慢,但缺点在于体系凝胶时间长,制品物性较差,不能根据制品的大小及形状调节凝胶时间,制品生产效率低,不经济。
专利CN107771193A公开了一种用于制造纤维复合材料风力涡轮机中的层结构的聚氨酯体系,由于该专利使用的多异氰酸酯混合物与多元醇的相容性不佳,会导致将多异氰酸酯混合物与多元醇长时间混合后,它们很有可能会发生分层,使未反应组份残留在制品中,对环境及人体有害,同时降低制品的物理性能。
专利CN106232671A公开了通过由多异氰酸酯、多元醇、热潜伏性催化剂和任选的添加剂形成的聚氨酯反应性树脂混合物浸渍纤维来获得的纤维复合部件。该专利中聚氨酯反应混合物在室温下的贮存期仅有14分钟,导致对于大件复杂制品来不及操作,同时由于聚氨酯混合物粘度上升的比较快,容易导致树脂对纤维的浸渍不够理想,制品孔隙率高。
专利CN107735421A公开了硬质聚氨酯树脂组合物、硬质聚氨酯树脂、成型品及纤维增强塑料,该专利中的树脂液体凝胶时间极短,流动性差,对纤维的浸渍不够理想,制品孔隙率高,同时不利于制备大件结构复杂制品。
因此,本发明提供一种能够用于真空辅助的树脂传递模塑工艺或高压树脂传递模塑工艺的聚氨酯组合物,来解决现有技术中存在的问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题,本发明提供了聚氨酯组合物在VARTM或HPRTM工艺中的用途,和所述聚氨酯组合物及其制备的复合材料。所述聚氨酯组合物在室温下具有合适的操作时间和较低的粘度,在高温下具有前期粘度低、后期固化速度快的特点,凝胶时间可以根据制品成型操作时间灵活控制,异氰酸酯组份与多元醇组份的相容性优异,尤其适合用于VARTM或HPRTM工艺。由所述聚氨酯组合物制备的复合材料具有优异的机械性能及耐热性。
本发明技术方案如下。
聚氨酯组合物在VARTM或HPRTM工艺中的用途,所述VARTM或HPRTM工艺采用所述聚氨酯组合物作为原料,所述聚氨酯组合物包含A异氰酸酯组份、B异氰酸酯反应性组份;
所述A异氰酸酯组份包含异氰酸酯单体、任选的聚异氰酸酯、任选的抑制剂;
所述B异氰酸酯反应性组份至少包含聚醚多元醇B1,所述聚醚多元醇B1由环氧丙烷聚合而成,官能度为3,羟值为120~600mgKOH/g,优选240~420mgKOH/g。
需要说明的是,所述VARTM指的是真空辅助的树脂传递模塑工艺,所述HPRTM指的是高压树脂传递模塑工艺。
所述A异氰酸酯组份中包含一类分子中具有异氰酸酯端基的异氰酸酯类化合物,优选包含异氰酸酯单体、任选的聚异氰酸酯、任选的抑制剂。所述异氰酸酯单体可以选择本领域常用的异氰酸酯单体,其实例包括但不限于甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、萘二异氰酸酯(NDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、1,4-环己烷二异氰酸酯(CHDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、环己烷二亚甲基二异氰酸酯(HXDI)、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯(TMHDI)、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)、降冰片烷二异氰酸酯(NBDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)、甲基环己基二异氰酸酯(HTDI)等,这类异氰酸酯单体可以单独或组合使用。此外,其他异氰酸酯类化合物也可以任选地使用,例如聚异氰酸酯、异氰酸酯预聚物、异氰酸酯二聚体、异氰酸酯三聚体等。
所述聚异氰酸酯指的是多苯基甲烷多异氰酸酯。多苯基甲烷多异氰酸酯是本领域公知的异氰酸酯类化合物,其技术资料可以参考化学工业出版社出版的《聚氨酯原料及助剂手册》(刘益军编著)第1.2节内容。
所述抑制剂指的是用于调节聚氨酯组合物活性的的一类化合物,可以使用的实例包括但不限于苯甲酰氯、己二酰氯、草酰氯、苯磺酰氯、磷酸等,这类抑制剂可以单独或组合使用。需要说明的是,本发明所述的抑制剂混合在其他组份中添加、或作为单独组份添加、或分批添加等,不影响本发明的实施,属于本发明的技术方案。优选地,所述抑制剂是混合在所述A异氰酸酯组份中,可以有效调节异氰酸酯组份的反应活性,即控制抑制剂用量,可以有效的调整聚氨酯组合物的可操作时间及固化时间。
优选地,所述A异氰酸酯组份的NCO含量为25~48wt%,优选29~35wt%,25℃下粘度为5~300mpa.s,优选30~160mpa.s。
进一步优选,所述A异氰酸酯组份中,以所述A异氰酸酯组份的总质量计:
异氰酸酯单体的用量为20~100%,优选40~80%,
聚异氰酸酯的用量为0~80%,优选19.9~59.98%,
抑制剂的用量为0~0.5%,优选0.01~0.10%。
需要说明的是,所述A异氰酸酯组份通过对所包含的组份种类和用量的限定,并控制粘度和NCO含量,使得聚氨酯组合物在室温下具有合适的操作时间和较低的粘度,提高聚氨酯组合物与增强材料的润侵性,进而提高所制备的复合材料物理性能及耐热性。
优选地,所述异氰酸酯单体选自二苯基甲烷二异氰酸酯。
在一个优选的实例中,所述A异氰酸酯组份不包含异氰酸酯预聚物、或不包含脂肪族异氰酸酯、或不包含脂环族异氰酸酯。所述异氰酸酯预聚物指的是异氰酸酯单体和具有活性氢原子的化合物反应生成的具有异氰酸酯基团的化合物,所述具有活性氢原子的化合物例如醇类化合物、胺类化合物等。
在一个优选的实例中,所述B异氰酸酯反应性组份还包含聚醚多元醇B2,由环氧丙烷聚合而成,官能度为2,羟值为80~600mgKOH/g,优选112~280mgKOH/g。
在一个优选的实例中,所述B异氰酸酯反应性组份还包含聚醚多元醇B3,由环氧丙烷和环氧乙烷聚合而成,官能度为3,羟值为25~750mgKOH/g,优选35~600mgKOH/g。进一步优选,环氧乙烷含量为15~100%,优选50~100%,以环氧丙烷和环氧乙烷的总质量计。
需要说明的是,所述B异氰酸酯反应性组份优选使用聚醚多元醇,聚醚多元醇可以通过商业采购获得,也可以采用本领域常用的方法制备;其中,未作说明的内容均可以参考常用方法,例如官能度为2的聚醚多元醇的起始剂可以选择乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-丁二醇、1戊二醇、己二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇,一缩二乙二醇、新戊二醇等;官能度为3的聚醚多元醇的起始剂可以选择甘油、三羟甲基丙烷、三异丙醇胺等。
所述B异氰酸酯反应性组份还可以任选地包含聚醚醇、聚醚胺、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、基于生物基的多元醇等,这类化合物可以单独或组合使用,不影响本发明的实施。
所述B异氰酸酯反应性组份还包含B4催化剂,所述B4催化剂可以选择本领域常用的用于催化异氰酸酯基团与活性氢原子反应的催化剂,其实例包括但不限于有机金属类催化剂、胺类催化剂等,这类催化剂可以单独或组合使用。优选地,所述B4催化剂选自热敏型催化剂,所述热敏型催化剂指的是在其热解封温度范围内其催化效果显著提高的催化剂,其实例包括但不限于有机锡类催化剂、铋类催化剂等;进一步优选,所述B4催化剂选自辛酸亚锡、油酸亚锡,月桂酸锡、二甲基二月桂酸锡、二丁基二月桂酸锡、二丁基二硫醇锡、心酸铋盐、新葵酸铋盐、环烷酸铋盐中的一种或多种。
所述B异氰酸酯反应性组份还包含B5小分子醇,官能度为1~4,优选2~3;优选的实例包括但不限于乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-丁二醇、1戊二醇、己二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇,一缩二乙二醇、新戊二醇、甘油、三羟甲基丙烷等,这类小分子醇可以单独或组合使用。所述B5小分子醇可以起到使聚合物分子扩链、交联、提高分子量等作用。进一步优选,所述B5小分子醇选自乙二醇、丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷中的一种或多种。
所述B异氰酸酯反应性组份还包含B6阻燃剂,能够使反应得到的聚氨酯材料具有阻燃的效果,可以列举的实例包括但不限于卤代磷酸酯类阻燃剂、磷酸酯类阻燃剂、卤代烃类及其他含卤阻燃剂、三聚氰胺及其盐类、反应型阻燃剂、无机阻燃剂等,这类阻燃剂可以单独或组合使用。优选地,所述B6阻燃剂选自25℃下粘度为40~800mpa.s的液体阻燃剂;进一步优选,所述B6阻燃剂25℃下粘度为60~400mpa.s;再一步优选,所述E阻燃剂由反应性阻燃剂和非反应型阻燃剂组成,其质量比为1~3:1,优选2:1。所述反应型阻燃剂指的是阻燃剂本身能够参与反应,使反应得到的聚氨酯分子具有阻燃功能、且对材料性能影响小,所述反应型阻燃剂的实例包括但不限于三(一缩二丙二醇)亚磷酸酯、N,N-二(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯、N,N-二(2-羟乙基)氨基甲基膦酸二甲酯、FR212(万华化学集团有限公司生产)等。所述非反应型阻燃剂指的是能够起到阻燃效果、但不参与反应的一类阻燃剂,所述非反应型阻燃剂的实例包括但不限于三(2-氯乙基)磷酸酯、(2-氯丙基)磷酸酯、二(3-溴代-2,2-二甲基丙基)磷酸酯、甲基磷酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯、丙基磷酸二甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯等。本发明所述E阻燃剂,使得聚氨酯组合物具有良好的阻燃效果,同时在室温下具有较低的粘度,提高聚氨酯组合物与增强材料的润侵性。
所述B异氰酸酯反应性组份还包含内脱模剂,在所述聚氨酯组合物中添加内脱模剂可以使反应生成的聚氨酯材料的脱模时间减少,提高生产效率,可以列举的实例包括但不限于聚硅氧烷化合物、高级脂肪醇、高级脂肪胺、硬脂酸锌等,这类内脱膜剂可以单独或组合使用。
所述B异氰酸酯反应性组份还可以任选地添加分散剂、染料、消泡剂、除水剂、抗氧剂、抗水解剂、抗静电剂、降粘剂、交联剂、填料等。
在一个优选的实例中,以所述B异氰酸酯反应性组份的总质量计:
聚醚多元醇B1的用量为20~100%,优选40~70%;
聚醚多元醇B2的用量为0~45%,优选9.5~25%;
聚醚多元醇B3的用量为0~30%,优选9.5~15%;
B4催化剂的用量为0~0.1%,优选0.01~0.05%;
B5小分子醇的用量为0~30%,优选5~15%;
B6阻燃剂的用量为0~50%,优选5~30%。
需要说明的是,本发明所述的聚氨酯组合物是非发泡体系,即所述组合物中基本不含水,也不含其它物理或化学发泡剂,所使用的各个原料基本不含水、或经过脱水处理、或添加干燥剂进行干燥。一般情况下,所述聚氨酯组合物与空气接触后可能会吸收少量空气中的水气,或者原料中残留极少量的水,此时所述组合物中的含水量应当控制在0.1wt%以下,优选0.05wt%以下,则不影响本发明的实施。
在一个优选的实例中,所述A异氰酸酯组份中异氰酸酯基团的摩尔数为a,所述B异氰酸酯反应性组份中活泼氢原子的摩尔数为b,a:b为0.9~1.25:1,优选1~1.1:1。需要说明的是,所述活泼氢原子指的是能够与异氰酸酯基团发生反应的氢原子。
所述聚氨酯组合物在室温下具有合适的操作时间和较低的粘度,在高温下具有前期粘度低、后期固化速度快的特点,且凝胶时间可以根据制品成型操作时间灵活控制;在一个优选的实例中,所述聚氨酯组合物在室温下混合后,在0~55分钟内,粘度在100~650mpa.s;所述聚氨酯组合物在80℃下混合后,在0~240秒内,粘度在12~250mpa.s,且在不超过10分钟能够固化。
所述用途中的聚氨酯组合物,用于真空辅助的树脂传递模塑工艺(VARTM)或高压树脂传递模塑工艺(HPRTM),更优选用于高压树脂传递模塑工艺(HPRTM)。
一种由所述聚氨酯组合物制备的复合材料,所述复合材料包含聚氨酯基体树脂和增强材料,制备方法为真空辅助的树脂传递模塑工艺(VARTM)或高压树脂传递模塑工艺(HPRTM),优选高压树脂传递模塑工艺(HPRTM);其中,所述聚氨酯基体树脂是由所述聚氨酯组合物反应得到。
所述增强材料可以选择本领域常用的材料,其实例包括但不限于玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、天然纤维、芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维等,这类增强材料可以单独或组合使用。优选地,所述增强材料选自玻璃纤维和/或碳纤维。
在一个优选的实例中,以所述复合材料的总质量计,所述聚氨酯基体树脂占10~100%,优选20~50%,所述增强材料占0~90%,优选50~80%。
在一个优选的实例中,所述复合材料通过真空辅助的树脂传递模塑工艺制备,步骤包含:
将所述A异氰酸酯组份在10~45℃温度下混合均匀,进行脱气处理;
将所述B异氰酸酯反应性组份在10~45℃温度下混合均匀,进行脱气处理;
将增强材料预先放置于真空灌注装置模具中,然后将所述A异氰酸酯组份和B异氰酸酯反应性组份均匀混合,并将混合物导入所述真空灌注装置模具中,控制模具温度在25~100℃进行固化,固化完全后将模具冷却,取出材料。
在一个优选的实例中,所述复合材料通过高压树脂传递模塑工艺制备,步骤包含:
在10~45℃下,分别将所述A异氰酸酯组份混合均匀备用,将B异氰酸酯反应性组份均匀混合备用;
在10~45℃下,将所述A异氰酸酯组份和B异氰酸酯反应性组份通过高压树脂传递模塑设备的静态混合器混合均匀,进行真空脱气5~20分钟,脱气完成后将混合物注入预先放置增强材料的模具中,注射压力为80~300bar,控制模具温度在25~130℃下进行固化,固化完全后将模具冷却,取出材料。
由于所述聚氨酯组合物在室温下具有合适的操作时间和较低的粘度、在高温下前期粘度低、后期固化速度快、凝胶时间可以根据制品成型操作时间灵活控制、异氰酸酯成分与多元醇成分的相容性优异等优点,使得由其制备的复合材料,树脂对增强材料的浸渍较好,同时制品尺寸稳定性好、质量高,制品机械性能及耐热性能优异。
具体实施方式:
实施例和对比例所用的原料如下:
异氰酸酯:WANNATE PM200,NCO含量31.2wt%,25℃下粘度200mpa.s,采购自万华化学;WANNATE MDI50,NCO含量33.5wt%,25℃下粘度10mpa.s,采购自万华化学;
聚醚多元醇1,甘油起始,羟值为420mgKOH/g,环氧丙烷聚合;
聚醚多元醇2,甘油起始,羟值为330mgKOH/g,环氧丙烷聚合;
聚醚多元醇3,甘油起始,羟值为240mgKOH/g,环氧丙烷聚合;
聚醚多元醇4,乙二醇起始,羟值为112mgKOH/g,环氧丙烷聚合;
聚醚多元醇5,乙二醇起始,羟值为180mgKOH/g,环氧丙烷聚合;
聚醚多元醇6,乙二醇起始,羟值为280mgKOH/g,环氧丙烷聚合;
聚醚多元醇7,甘油起始,羟值为35mgKOH/g,由环氧丙烷和环氧乙烷聚合,环氧乙烷含量50%,以环氧丙烷和环氧乙烷的总质量计;
聚醚多元醇8,甘油起始,羟值为170mgKOH/g,由环氧丙烷和环氧乙烷聚合,环氧乙烷含量70%,以环氧丙烷和环氧乙烷的总质量计;
聚醚多元醇9,甘油起始,羟值为600mgKOH/g,环氧乙烷聚合;
聚醚多元醇10,山梨醇起始,羟值为490mgKOH/g,环氧丙烷聚合;
抑制剂:苯甲酰氯、己二酰氯;
催化剂:二硫醇二辛基锡;BICAT8106,采购自美国领先化学公司;
小分子醇:甘油、三羟甲基丙烷;
阻燃剂:FR212,采购自万华化学;A710,采购自禾木新材料上海有限公司;
内脱模剂:HB-650D,采购自TECHNICK PRODUCTS;
分散剂:BYK9076,采购自毕克化学;
干燥剂:分子筛,采购自山东淄博凯欧新材料有限公司;
玻璃纤维布:EWR400,采购中国巨石股份有限公司。
实施例和对比例采用的测试方法或标准如下:
浸润性测试方法为:通过目测观察复合材料的浸润性情况,浸润情况“好”,表示复合材料制品内外表面光滑、光泽好、无气泡,树脂内外表面无裸露的增强材料,复合材料板内无分层、空泡及孔隙等现象;浸润情况“不好”,表示复合材料制品出现内外表面不光滑、或光泽差、或有气泡,或树脂内外表面存在部分裸露的增强材料,或复合材料板内存在明显分层、空泡及孔隙等现象;
粘度测试标准为:GB/T 12008.8-92;
弯曲模量测试标准为:DIN ISO 527;
弯曲强度测试标准为:DIN ISO 527;
冲击强度测试标准为:GB/T 1043-2008;
拉伸强度测试标准为:DIN ISO 527;
断裂伸长率测试标准为:DIN ISO 527;
阻燃等级测试标准为:UL-94(垂直燃烧)。
实施例和对比例中聚氨酯组合物各组份用量列于表1,以质量份计。
表1(质量份)
测试25℃下组合物粘度的方法:在25℃下,按照表1的种类和用量,分别将A组份和B组份预先均匀混合,然后将A组份和B组份按照所述摩尔比均匀混合,测试混合后不同时间混合物25℃下的粘度,测试结果列于表2,其中,表2中未填写内容表示对应实施例或对比例粘度过高或固化,无法测试。
表2(mpa.s)
测试80℃下组合物粘度的方法:在80℃下,按照表1的种类和用量,分别将A组份和B组份预先均匀混合,然后将A组份和B组份按照所述摩尔比均匀混合,测试混合后不同时间混合物80℃下的粘度,测试结果列于表3,其中,表3中未填写内容表示对应实施例或对比例粘度过高或固化,无法测试。
表3(mpa.s)
按照表1所列原料,采用真空辅助的树脂传递模塑工艺制备实施例和对比例的复合材料,分别控制玻璃纤维的含量为46wt%、50wt%、58wt%,制备方法为:
将所述A异氰酸酯组份在30℃温度下混合均匀,进行脱气处理,脱气时间为10分钟;
将所述B异氰酸酯反应性组份在28℃温度下混合均匀,进行脱气处理,脱气时间为15分钟;
将增强材料预先放置于真空灌注装置模具中,然后将所述A异氰酸酯组份和B异氰酸酯反应性组份均匀混合,并将混合物导入所述真空灌注装置模具中,控制模具温度在80℃进行固化,固化完全后将模具冷却,取出材料。
对采用真空辅助的树脂传递模塑工艺制备的复合材料进行测试,测试结果列于表4。
表4
按照表1所列原料,采用高压树脂传递模塑工艺制备实施例和对比例的复合材料,分别控制玻璃纤维的含量为46wt%、50wt%、58wt%,制备方法为:
在30℃下,分别将所述A异氰酸酯组份混合均匀备用,将B异氰酸酯反应性组份均匀混合备用;
在30℃下,将所述A异氰酸酯组份和B异氰酸酯反应性组份通过高压树脂传递模塑设备的静态混合器混合均匀,进行真空脱气10分钟,脱气完成后将混合物注入预先放置增强材料的模具中,注射压力为160bar,控制模具温度在80℃下进行固化,固化完全后将模具冷却,取出材料。
对采用高压树脂传递模塑工艺制备的复合材料进行测试,测试结果列于表5。
表5
Claims (10)
1.聚氨酯组合物在VARTM或HPRTM工艺中的用途,其特征在于,所述VARTM或HPRTM工艺采用所述聚氨酯组合物作为原料,所述聚氨酯组合物包含A异氰酸酯组份、B异氰酸酯反应性组份;
所述A异氰酸酯组份包含异氰酸酯单体、任选的聚异氰酸酯、任选的抑制剂;
所述B异氰酸酯反应性组份至少包含聚醚多元醇B1,所述聚醚多元醇B1由环氧丙烷聚合而成,官能度为3,羟值为120~600mgKOH/g,优选240~420mgKOH/g。
2.根据权利要求1所述的用途,其特征在于,所述A异氰酸酯组份的NCO含量为25~48wt%,优选29~35wt%,25℃下粘度为5~300mpa.s,优选30~160mpa.s。
3.根据权利要求1或2所述的用途,其特征在于,所述A异氰酸酯组份中,以所述A异氰酸酯组份的总质量计:
异氰酸酯单体的用量为20~100%,优选40~80%,
聚异氰酸酯的用量为0~80%,优选19.9~59.98%,
抑制剂的用量为0~0.5%,优选0.01~0.10%;
优选地,所述异氰酸酯单体选自二苯基甲烷二异氰酸酯。
4.根据权利要求1~3任一项所述的用途,其特征在于,所述B异氰酸酯反应性组份还包含聚醚多元醇B2,由环氧丙烷聚合而成,官能度为2,羟值为80~600mgKOH/g,优选112~280mgKOH/g。
5.根据权利要求1~4任一项所述的用途,其特征在于,所述B异氰酸酯反应性组份还包含聚醚多元醇B3,由环氧丙烷和环氧乙烷聚合而成,官能度为3,羟值为25~750mgKOH/g,优选35~600mgKOH/g。进一步优选,环氧乙烷含量为15~100%,优选50~100%,以环氧丙烷和环氧乙烷的总质量计。
6.根据权利要求1~5任一项所述的用途,其特征在于,所述B异氰酸酯反应性组份还包含B4催化剂,优选地,所述B4催化剂选自热敏型催化剂,进一步优选,所述B4催化剂选自辛酸亚锡、油酸亚锡,月桂酸锡、二甲基二月桂酸锡、二丁基二月桂酸锡、二丁基二硫醇锡、心酸铋盐、新葵酸铋盐、环烷酸铋盐中的一种或多种;
所述B异氰酸酯反应性组份还包含B5小分子醇,官能度为1~4,优选2~3,进一步优选,所述B5小分子醇选自乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-丁二醇、1戊二醇、己二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇,一缩二乙二醇、新戊二醇、甘油、三羟甲基丙烷中的一种或多种,再一步优选,所述B5小分子醇选自乙二醇、丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷中的一种或多种;
所述B异氰酸酯反应性组份还包含B6阻燃剂,优选地,所述B6阻燃剂选自25℃下粘度为40~800mpa.s的液体阻燃剂,进一步优选,所述B6阻燃剂25℃下粘度为60~400mpa.s,再一步优选,所述E阻燃剂由反应性阻燃剂和非反应型阻燃剂组成,反应性阻燃剂和非反应型阻燃剂的质量比为1~3:1,优选2:1。
7.根据权利要求1~6任一项所述的用途,其特征在于,所述聚氨酯组合物的含水量控制在0.1wt%以下,优选0.05wt%以下。
8.根据权利要求1~7任一项所述的用途,其特征在于,所述A异氰酸酯组份中异氰酸酯基团的摩尔数为a,所述B异氰酸酯反应性组份中活泼氢原子的摩尔数为b,a:b为0.9~1.25:1,优选1~1.1:1。
9.权利要求1~8任一项所述用途中的聚氨酯组合物,其特征在于,所述组合物用于真空辅助的树脂传递模塑工艺或高压树脂传递模塑工艺,优选用于高压树脂传递模塑工艺。
10.一种权利要求9所述聚氨酯组合物制备的复合材料,其特征在于,所述复合材料包含聚氨酯基体树脂和增强材料,制备方法为真空辅助的树脂传递模塑工艺或高压树脂传递模塑工艺,优选高压树脂传递模塑工艺;其中,所述聚氨酯基体树脂是由所述聚氨酯组合物反应得到;
优选地,以所述复合材料的总质量计,所述聚氨酯基体树脂占10~100%,优选20~50%,所述增强材料占0~90%,优选50~80%;
优选地,所述复合材料通过真空辅助的树脂传递模塑工艺制备,步骤包含:
将所述A异氰酸酯组份在10~45℃温度下混合均匀,进行脱气处理;
将所述B异氰酸酯反应性组份在10~45℃温度下混合均匀,进行脱气处理;
将增强材料预先放置于真空灌注装置模具中,然后将所述A异氰酸酯组份和B异氰酸酯反应性组份均匀混合,并将混合物导入所述真空灌注装置模具中,控制模具温度在25~100℃进行固化,固化完全后将模具冷却,取出材料;
优选地,所述复合材料通过高压树脂传递模塑工艺制备,步骤包含:
在10~45℃下,分别将所述A异氰酸酯组份混合均匀备用,将B异氰酸酯反应性组份均匀混合备用;
在10~45℃下,将所述A异氰酸酯组份和B异氰酸酯反应性组份通过高压树脂传递模塑设备的静态混合器混合均匀,进行真空脱气5~20分钟,脱气完成后将混合物注入预先放置增强材料的模具中,注射压力为80~300bar,控制模具温度在25~130℃下进行固化,固化完全后将模具冷却,取出材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811097553.8A CN110922554B (zh) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | 聚氨酯组合物在vartm或hprtm工艺中的用途,聚氨酯组合物及其制备的复合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811097553.8A CN110922554B (zh) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | 聚氨酯组合物在vartm或hprtm工艺中的用途,聚氨酯组合物及其制备的复合材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110922554A true CN110922554A (zh) | 2020-03-27 |
CN110922554B CN110922554B (zh) | 2022-07-12 |
Family
ID=69855348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811097553.8A Active CN110922554B (zh) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | 聚氨酯组合物在vartm或hprtm工艺中的用途,聚氨酯组合物及其制备的复合材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110922554B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021233765A1 (en) * | 2020-05-18 | 2021-11-25 | Basf Se | A polyurethane-forming system, a composite comprising the polyurethane-forming system and a fiber-reinforced material, a process for the production of the composite, and the use of the composite |
WO2023155400A1 (zh) * | 2022-02-17 | 2023-08-24 | 道生天合材料科技(上海)股份有限公司 | 聚氨酯灌封胶 |
Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0656380A1 (en) * | 1993-12-03 | 1995-06-07 | ECP Enichem Polimeri Netherlands B.V. | Process for the production of polyurea based articles |
EP1004606A1 (de) * | 1998-11-27 | 2000-05-31 | Bayer Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Polyurethanharnstoff-Elastomeren |
CN1299390A (zh) * | 1998-05-04 | 2001-06-13 | 亨茨曼Ici化学品有限公司 | 填充多元醇成分粘度的降低 |
CN101781454A (zh) * | 2009-12-25 | 2010-07-21 | 山东东大一诺威聚氨酯有限公司 | 一种低硬度聚氨酯弹性体组合物 |
CN102061081A (zh) * | 2010-09-10 | 2011-05-18 | 山东东大一诺威聚氨酯有限公司 | 一种吸油性聚氨酯树脂的制备方法 |
CN103201304A (zh) * | 2010-08-16 | 2013-07-10 | 拜耳知识产权有限责任公司 | 纤维复合部件及其制备方法 |
CN103626951A (zh) * | 2012-08-21 | 2014-03-12 | 山东固安特新材料科技股份有限公司 | 一种加固用特种工程材料及其制备方法 |
CN104045806A (zh) * | 2013-03-13 | 2014-09-17 | 拜耳材料科技(中国)有限公司 | 用于制备聚氨酯复合材料的聚氨酯组合物 |
CN104830052A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-08-12 | 淄博润义金环保新材料科技有限公司 | 隧道用改性聚氨酯填充材料及其制备方法 |
CN105143298A (zh) * | 2013-03-15 | 2015-12-09 | 拜耳材料科学有限公司 | 喷雾聚氨酯弹性体的制备方法和由该方法制备的弹性体 |
CN105237713A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-01-13 | 淄博正大聚氨酯有限公司 | 电线杆用玻纤复合聚氨酯及其制备方法 |
CN106221191A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-12-14 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种用于风机叶片的碳纤维/聚氨酯复合材料的合成方法 |
CN106243320A (zh) * | 2016-08-01 | 2016-12-21 | 山东诺威新材料有限公司 | 用于制作攀岩支点的材料及其制备方法 |
CN106674483A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-17 | 山东诺威聚氨酯股份有限公司 | 一种磨具用双组份聚氨酯粘合剂及其制备方法 |
CN107771193A (zh) * | 2015-06-24 | 2018-03-06 | 科思创德国股份有限公司 | 用于风力涡轮机中的层结构的聚氨酯体系 |
-
2018
- 2018-09-20 CN CN201811097553.8A patent/CN110922554B/zh active Active
Patent Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0656380A1 (en) * | 1993-12-03 | 1995-06-07 | ECP Enichem Polimeri Netherlands B.V. | Process for the production of polyurea based articles |
CN1299390A (zh) * | 1998-05-04 | 2001-06-13 | 亨茨曼Ici化学品有限公司 | 填充多元醇成分粘度的降低 |
EP1004606A1 (de) * | 1998-11-27 | 2000-05-31 | Bayer Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Polyurethanharnstoff-Elastomeren |
CN101781454A (zh) * | 2009-12-25 | 2010-07-21 | 山东东大一诺威聚氨酯有限公司 | 一种低硬度聚氨酯弹性体组合物 |
CN103201304A (zh) * | 2010-08-16 | 2013-07-10 | 拜耳知识产权有限责任公司 | 纤维复合部件及其制备方法 |
CN102061081A (zh) * | 2010-09-10 | 2011-05-18 | 山东东大一诺威聚氨酯有限公司 | 一种吸油性聚氨酯树脂的制备方法 |
CN103626951A (zh) * | 2012-08-21 | 2014-03-12 | 山东固安特新材料科技股份有限公司 | 一种加固用特种工程材料及其制备方法 |
CN104045806A (zh) * | 2013-03-13 | 2014-09-17 | 拜耳材料科技(中国)有限公司 | 用于制备聚氨酯复合材料的聚氨酯组合物 |
CN105143298A (zh) * | 2013-03-15 | 2015-12-09 | 拜耳材料科学有限公司 | 喷雾聚氨酯弹性体的制备方法和由该方法制备的弹性体 |
CN104830052A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-08-12 | 淄博润义金环保新材料科技有限公司 | 隧道用改性聚氨酯填充材料及其制备方法 |
CN107771193A (zh) * | 2015-06-24 | 2018-03-06 | 科思创德国股份有限公司 | 用于风力涡轮机中的层结构的聚氨酯体系 |
CN105237713A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-01-13 | 淄博正大聚氨酯有限公司 | 电线杆用玻纤复合聚氨酯及其制备方法 |
CN106221191A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-12-14 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种用于风机叶片的碳纤维/聚氨酯复合材料的合成方法 |
CN106243320A (zh) * | 2016-08-01 | 2016-12-21 | 山东诺威新材料有限公司 | 用于制作攀岩支点的材料及其制备方法 |
CN106674483A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-17 | 山东诺威聚氨酯股份有限公司 | 一种磨具用双组份聚氨酯粘合剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
DAE SU KIM,等: "Reaction Injection Molding Process of Glass Fiber Reinforced Polyurethane Composites", 《POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE》 * |
唐见茂: "《绿色复合材料》", 31 December 2016, 中国铁道出版社 * |
焦亚男,等: "上浆量对碳纤维的立体织造损伤及其复合材料拉伸性能的影响", 《复合材料学报》 * |
谢富原: "《先进复合材料制造技术》", 30 September 2017, 航空工业出版社 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021233765A1 (en) * | 2020-05-18 | 2021-11-25 | Basf Se | A polyurethane-forming system, a composite comprising the polyurethane-forming system and a fiber-reinforced material, a process for the production of the composite, and the use of the composite |
WO2023155400A1 (zh) * | 2022-02-17 | 2023-08-24 | 道生天合材料科技(上海)股份有限公司 | 聚氨酯灌封胶 |
CN116656306A (zh) * | 2022-02-17 | 2023-08-29 | 道生天合材料科技(上海)股份有限公司 | 聚氨酯灌封胶 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110922554B (zh) | 2022-07-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6000852B2 (ja) | 風力発電プラントにおける層状上部構造物の使用 | |
CN111019089B (zh) | 一种聚氨酯复合材料及其制备方法 | |
CN103201304B (zh) | 纤维复合部件及其制备方法 | |
CN104151519B (zh) | 人体模特用聚氨酯微孔弹性体组合料及其制备方法 | |
CN110922554B (zh) | 聚氨酯组合物在vartm或hprtm工艺中的用途,聚氨酯组合物及其制备的复合材料 | |
US10005877B2 (en) | Polyurethane pultrusion formulations for the production of articles with improved coating adhesion and articles produced therefrom | |
CN103619579A (zh) | 多层结构在风力发电装置中的应用 | |
CN113501930B (zh) | 风电叶片用灌注聚氨酯树脂及其制备方法 | |
CN107771193B (zh) | 用于风力涡轮机中的层结构的聚氨酯体系 | |
JP7023237B2 (ja) | 繊維複合構成部品の製造方法 | |
WO2020123640A1 (en) | Polyisocyanurate based polymers and fiber reinforced composites | |
CN113773470A (zh) | 一种耐老化的聚氨酯材料、制备方法和应用 | |
CN112011027B (zh) | 一种聚氨酯复合材料制备方法 | |
US6716384B2 (en) | Process for the rotational molding of polyurethane articles | |
CN114369226B (zh) | 一种轻量化聚氨酯弹性体及其制造方法和应用 | |
CN113527767B (zh) | 磁性内脱模剂及制备方法、聚氨酯组合物及聚氨酯hp-rtm复合材料的制备方法 | |
CN113956522B (zh) | 一种高强度聚氨酯制品的制备方法 | |
CN111040114B (zh) | 一种用于碳纤维rtm工艺的聚氨酯组合物 | |
CN114349922A (zh) | 一种柔性双重固化树脂组合物及其成型体的制备方法 | |
CN108373528A (zh) | 一种复合材料基体树脂 | |
TWI791669B (zh) | 聚胺基甲酸酯樹脂組成物、聚胺基甲酸酯樹脂、成形品、纖維強化塑膠及纖維強化塑膠之製造方法 | |
CN114174368A (zh) | 聚氨酯基组合物 | |
CN118027356A (zh) | 用于制备热塑性聚合物基体的树脂组合物 | |
CN113773466A (zh) | 一种亲水型聚氨酯微孔弹性体组合物及制备方法 | |
Dunleavy | Some Aspects of the Microcellular Urethane Material and Process |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |