[发明专利]预浸料和由其在低温下生产的成型体

说明书

本发明涉及可通过使用包含异氰酸酯二聚体基团(Urediongrupp)的粉状高反应性聚氨酯组合物与特定的催化剂得到的预浸料(Prepreg)和由其在低温下生产的复合材料部件（成型体）。

各种成型工艺例如反应传递模塑(Reaction-Transfer-Moulding)（RTM）工艺都包括引入增强纤维到模具内、闭合模具、引入可交联树脂配制剂到模具内和随后使树脂交联，一般是通过引入热量。

这种工艺的限制之一是在模具中放入增强纤维相对困难。独立的布料(Gewebe)或纱布(Gelege)必须被切割并适合不同的模具几何形状。这可能是既费时又复杂的，尤其当成型体还意欲包含泡沫或其它芯时。此时需要具有简单处理和存在再成形可能性的可预成型纤维增强物。

预浸料形式的纤维增强材料已经用在大量工业应用中，因为与可替代的湿铺(wet-lay-up)技术相比，它们易于处理并且加工过程中效率提高。

除了即使在室温下的更快循环时间和更高储存稳定性之外，这种体系的工业用户还要求能够切割预浸料，在自动切割和独立预浸料层铺设过程中切割工具不会被经常粘性的基质材料所污染。

除了聚酯、乙烯基酯和环氧体系外，在交联基质体系领域还存在各种专用树脂。还包括聚氨酯树脂，由于它的韧性、耐损性和强度，其尤其用于通过挤拉工艺生产复合物型材。所用异氰酸酯的毒性经常被作为缺点提及。

与乙烯基酯、不饱和聚酯树脂（UPE）或UPE-氨基甲酸酯混合树脂相比，聚氨酯复合材料还表现出更好的韧性。

基于环氧体系的预浸料和由其生产的复合材料例如描述在WO 98/50211、US 4,992,228、US 5,080,857、US 5,427,725、GB 2007676、GB 2182074、EP 309 221、EP 297 674、WO 89/04335、US 5,532,296和US 4,377,657、US 4,757,120中。

在WO2006/043019中，描述了生产基于环氧树脂聚氨酯粉末的预浸料的方法。

此外，基于粉末形式的热塑性塑料作为基质的预浸料是已知的。

在US2004/0231598中，描述了一种方法，其中利用静电带电使颗粒通过专用的加速室。设备用于涂覆玻璃、芳族聚酰胺或碳纤维基材用于由热塑性树脂生产预浸料。作为树脂，提到聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚醚醚酮（PEEK）、聚醚砜（PES）、聚苯砜（PPS）、聚酰亚胺（PI）、聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚氨酯（PU）、聚酯和含氟聚合物。由其生产的热塑性预浸料织物表现出固有的韧性、良好的粘弹性阻尼行为、不受限的保存期限以及良好的耐化学品性和可回收性。

在WO98/31535中，描述了粉末浸渍方法，其中用颗粒/液体或颗粒/气体混合物以规定的速度曲线冲击要浸渍的玻璃或碳纤维束。其中，粉末由陶瓷或热塑性材料尤其是热塑性聚氨酯组成。

在WO99/64216中，描述了预浸料和复合材料及其生产方法，其中使用具有小到能够包覆各纤维的聚合物颗粒的乳液。颗粒的聚合物具有至少5000厘泊的粘度，并且为热塑性塑料或交联聚氨酯聚合物。

在EP0590702中，描述了用于预浸料生产的粉末浸渍，其中粉末由热塑性塑料和反应性单体或预聚物的混合物组成。

WO2005/091715同样描述了热塑性塑料用于生产预浸料的用途。

Michaeli等在Coatings & Composite Materials, No.19, 第37 – 39页, 1997中描述了利用热塑性聚氨酯的拉挤工艺的粉末技术进展。

此外，在论文Processing and properties of thermoplastic polyurethane prepreg. (Ma, C. C. M.; Chiang, C. L. Annual Technical Conference -Society of Plastics Engineers (1991), 49th 2065-9)中，公开了基于含有溶剂和水的TPU体系的热塑性聚氨酯（TPU）预浸料。

含有基于2-组分聚氨酯（2-K PUR）的基质的预浸料是已知的。