[发明专利]利用脲二酮按热固性方式交联的复合材料半成品和由其制备的模塑件和基于羟基官能化(甲基)丙烯酸酯的直接制备的模塑件

说明书

技术领域

本发明涉及储存稳定的聚氨酯预浸料坯的制备方法，和由其制备的模制品(复合材料组件)。通过将(甲基)丙烯酸酯单体、(甲基)丙烯酸酯聚合物、羟基官能化(甲基)丙烯酸酯单体和/或羟基官能化(甲基)丙烯酸酯聚合物与脲二酮材料并另外与加速自由基聚合反应的芳族胺混合以制备所述预浸料坯或组件。按照已知的方法将这种混合物或溶液施加到纤维材料，例如碳纤维、玻璃纤维或聚合物纤维上，并在室温或更高的温度下借助于引发剂，例如过氧化二苯甲酰使之聚合。代替胺加速和随后的用引发剂的固化，也可以使用其它已知的室温固化体系，例如过马来酸酯体系。

在聚合，例如在室温下或在最高到80℃下的聚合后，形成可以随后还进行成型的热塑性塑料或热塑性预浸料坯。然后可以通过升高的温度，用已经存在于体系中的脲二酮使羟基官能化丙烯酸酯成分交联。以此方式可以制备尺寸稳定的热固性材料或交联的复合材料组件。

背景技术

呈预浸料坯形式的纤维增强的材料已经用于许多工业应用，因为它们与可选的湿铺叠技术相比便于处理并提供增加的加工效率。

此种体系的工业用户不但要求更快的循环时间和更高储存稳定性(甚至在室温下)，而且要求按尺寸切割预浸料坯的可能性，而没有发生在个体预浸料坯层的自动化的按尺寸切割和铺叠期间切削工具被经常发粘的基体材料污染。

各种成型方法，例如反应转移模塑(RTM)方法包括将增强纤维引入模具，闭合模具，将可交联的树脂配制剂引入模具和随后使树脂交联(通常经由输入热量)。

这种类型的方法的限制之一是，较难以将增强纤维置于模具中。纺织物或铺网无纺织物的各个层必须按尺寸切割并对于不同的模具几何形状加以适应性调节。这可能既是耗时的又是复杂的，尤其是在模制品还旨在包含泡沫芯或其它芯的场合。在此将合乎需要的是采用简单的处理和现有变形可能性的可预成型的纤维增强材料。

现有技术

在交联性基体体系的领域内，除了聚酯、乙烯基酯和环氧树脂体系以外还存在一系列特殊化树脂。这些还包括聚氨酯树脂，它们由于其韧性、损坏耐受性和强度而尤其用于经由拉挤成型方法制备复合材料异型材。经常提及的缺点是所使用的异氰酸酯的毒性。然而，环氧树脂体系和其中使用的固化剂组分的毒性也是受批评的。尤其对于已知的敏化和过敏而言就是这样的情况。

基于环氧树脂体系的预浸料坯和由其制备的复合材料例如在WO 98/50211、EP 309 221、EP 297 674、WO 89/04335和US 4,377,657中进行了描述。WO 2006/043019描述了制备基于环氧树脂-聚氨酯粉末的预浸料坯的方法。还已知基于粉末状热塑性塑料作为基体的预浸料坯。

WO 99/64216描述了预浸料坯和复合材料和它们的制备方法，其中使用具有足够小以可实现个体纤维包覆的聚合物颗粒的乳液。所述颗粒的聚合物的粘度是至少5000厘泊，并且它们是热塑性塑料或是交联性聚氨酯聚合物。

EP 0590702描述了用于制备预浸料坯的粉末浸渍体系，其中所述粉末由一种混合物组成，该混合物由热塑性塑料和反应性单体或预聚物形成。WO 2005/091715同样描述了热塑性塑料用于制备预浸料坯的应用。

同样已知的还有具有基于双组分聚氨酯(2C-PU)的基体的预浸料坯。所述2C-PU类别主要包括传统的反应性聚氨酯树脂体系。其原则上是由两种分开的组分组成的体系。所述一种组分的决定性成分总是多异氰酸酯，例如聚合物型亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)，而所述第二组分中的决定性成分是多元醇或，在更新的发展中，还有氨基-或胺-多元醇混合物。仅在即将加工之前将这两部分彼此混合。然后经由聚加成进行化学固化，形成由聚氨酯或聚脲构成的网络。双组分体系在这两种成分混合后具有有限的加工时间(搁置时间，适用期)，因为开始的反应导致粘度的逐渐增加并最终导致体系的凝胶化。许多影响变量在此决定体系的可加工性的有效时间：反应物的反应性，催化，浓度，溶解性，水分含量，NCO/OH之比和环境温度是最重要的[对此参见：Lackharze[涂料树脂]，Stoye/Freitag，Hauser-Verlag 1996，第210/212页]。基于这种类型的2C-PU体系的预浸料坯的缺点是，仅有短的时间可利用用于加工预浸料坯以获得复合材料。这种类型的预浸料坯因此不是经数小时储存稳定的，更别提是经数天储存稳定的。