[發明專利]儲存穩定的樹脂膜和由其生產的纖維復合材料組件

有效

• 申請號: 201380014799.3
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN104185540B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: F.胡普卡;M.肖恩施泰因;D.韋格納;H.拉澤爾恩貝格
• 申請（專利權）人: 科思創德國股份有限公司
• 主分類號: B29B11/16
• 分類號: B29B11/16;B29C70/50;C08G18/79;C08J5/18;C08J5/24;C08J7/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 周鐵,石克虎

本發明涉及儲存穩定的樹脂膜，其基于具有非常高指數的聚氨酯體系，和涉及由其生產的纖維復合材料組件（復合材料組件，模制品），所述纖維復合材料組件通過在升高的溫度和壓力下壓縮（Verpressen）樹脂膜和纖維增強材料例如織物和網格布來生產，以及涉及用于生產它們的方法。

預浸料坯形式的纖維增強材料已被用在很多工業應用中，因為與可選的濕法層壓技術（“濕法敷涂層”技術）相比，它們便于操作和提高了加工效率。

這種類型體系的工業用戶不但要求良好的操作性，還要求在室溫下長的儲存穩定性和快的周期時間，以及低和節能的預浸料坯固化溫度。

這需要這樣的基質組分，其允許生產能儲存的預浸料坯，該預浸料坯具有足夠穩定的特性以用于進一步加工。為此目的，要求預浸料坯不能是發粘的，而且它們不能已經完全固化；相反，樹脂基質必須僅被預聚合，即，其必須仍是可熔的。對交聯樹脂基質的要求在于，與增強材料和插入組件以及任選其它材料例如金屬或陶瓷材料的界面處的高度粘合。在交聯狀態中，還要求高的化學穩定性和耐熱性。

除了聚酯類、乙烯基酯類和環氧體系，在交聯基質體系的領域中有很多專門的樹脂。其中也包括聚氨酯樹脂，其例如通過SRIM（結構反應注塑）法或拉擠成型法用于生產復合材料，因為它們堅韌、耐損并且堅固。與乙烯基酯類、不飽和聚酯樹脂（UPE）或UPE-聚氨酯雜化樹脂相比，聚氨酯復合材料還具有突出的韌性。

WO98/50211通過示例的方式描述了基于環氧體系的預浸料坯和由其生產的復合材料組件。

WO2006/043019描述了用于生產基于環氧樹脂聚氨酯粉末的預浸料坯的方法。

DE-A?102010029355描述了用于生產儲存穩定的聚氨酯預浸料坯的方法，并描述了由其生產的模制品，它們可由纖維增強的材料并使用反應性聚氨酯組合物通過直接熔化浸漬法獲得。該文獻中使用的基本上脂族多異氰酸酯或是內封端的（例如作為脲二酮）和/或通過外部封端劑封端。在直接熔化浸漬法中反應樹脂混合物可以在80至120℃的溫度下使用。缺點是，取決于體系，固化溫度為120℃至200℃，并且固化時間/周期時間非常長，高達60分鐘，結果是能量成本高和生產成本高。示例使用了流平添加劑，因此可以認為所描述的體系具有高粘度。

DE-A?102009001793和DE-A?102009001806描述了用于生產儲存穩定的預浸料坯的方法，所述預浸料坯基本上由至少一種纖維狀載體和作為基質材料的至少一種反應性粉末狀聚氨酯組合物組成。

還已知基于粉末狀熱塑性塑料（特別是TPU）的作為基質的預浸料坯。US-A?20040231598描述了一種方法，在該方法中，使顆粒通過具有靜電荷的特定的加速室。此裝置用于涂覆玻璃基材、芳族聚酰胺基材，或碳纖維基材以由熱塑性樹脂生產預浸料坯。所述樹脂是聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚醚醚酮（PEEK）、聚醚砜（PES）、聚苯砜（PPS）、聚酰亞胺（PI）、聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚氨酯（PU）、聚酯和氟聚合物。由此生產的熱塑性預浸料坯紡織物表現出固有的韌性、良好的粘彈性阻尼狀態、不受限的儲存能力、良好的耐化學性和可回收性。

預浸料坯方法具有以下缺點：恰恰在小批量范圍內，生產預浸料坯并隨后進行壓縮以獲得纖維復合材料體系非常耗時和昂貴。而且不同類型網格布之間的轉換很困難。

除了由預制備的預浸料坯生產纖維復合材料組件，另一種可能性是加工與纖維增強材料粘合的的熱塑性基質。在所謂的膜堆疊法中，將基質材料（大多是箔）的層和纖維層（網格布、織物、非織造織物）的層交替放入壓縮模具中。在基質材料熔點以上的溫度下加熱壓縮模具。在壓縮步驟期間，熔化的塑料透過纖維層。膜堆疊法的特點是可以生產的復合材料的高柔韌性。纖維含量隨加入不同比例的熱塑性塑料箔和纖維層而變化。各種不同的纖維層和基質材料可以任意組合。

層結構要求熱塑性基質透過纖維層。這呈示了這種方法的主要缺點，因為當使用非常致密的纖維層時，在壓縮中所要求的壓力非常高，并且其中浸透不完全處產生缺陷的風險增加。此外，取決于熱塑性塑料，在膜堆疊法中必須使用非常高的操作溫度，以便將基質材料轉化為低粘度狀態。因此必須將熱塑性塑料加熱至遠高于其熔點，再進行成形加工，然后冷卻。

DE-A?4104692報道了一種通過膜堆疊法用熱塑性塑料基質和片狀增強纖維紡織物生產具有良好質量的纖維復合材料組件的成本節約的方法。