[发明专利]纤维复合材料构件及其制备方法

说明书

本发明涉及可以通过用由多异氰酸酯、双脱水己糖醇、多元醇和任选的添加剂形成的反应性树脂混合物浸透纤维获得的纤维复合材料构件，以及其制备方法。

US-A4443563描述了通过1，4-3，6双脱水己糖醇与多异氰酸酯和多元醇的反应制备聚氨酯。合成的聚合物可以用于膜、漆、成型件和泡沫的制备。该方法的缺点是聚合物的制备中使用了溶剂。此外优选制备线性聚合物以便在产品的生产中可将上述聚合物熔融。由于高粘度，合成的聚合物不适合于大型构件的生产。

DE-A 3111093描述了使用双脱水己糖醇系列的二元醇制备任选的多孔状聚氨酯塑料的方法。由上述新型扩链剂得到高品质的弹性体和泡沫材料。上述方法具有下述缺点：双脱水己糖醇或者被熔融，这导致高温和由此导致短的浇注时间，或者以液态形式与其它扩链剂如1，4-丁二醇混合使用，然而这导致粘度快速升高。混合物的可铸性仅仅延长到最多12分钟。使用高温对于真空注射法来说是有问题的，因为上述组分，特别是就异氰酸酯而言，具有高的蒸气压并且因此从混合物中排出。没有描述玻璃纤维增强塑料的制备。

纤维增强塑料用作构造材料，因为它们具有高机械强度以及低的重量。这里的基质材料通常由不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、和环氧树脂组成。

纤维复合材料可以用于，举例来说，飞机制造、汽车制造或风力装置的转子叶片中。

可以利用用于制备纤维复合材料构件的已知方法，例如手工层压、压铸、树脂注射法(＝树脂传递成型)或真空辅助注射法(例如VARTM(真空辅助树脂传递成型))或预浸渍技术。特别优选真空辅助注射法，因为可以生产大型构件。

然而，迄今使用的方法具有下述缺点：反应性树脂混合物的固化需要很长时间，这导致低的生产率。为了提高生产率，必须降低生产周期时间。此处的重要因素是反应性树脂混合物在很长的时间内具有低粘度，以便完全浸透纤维。另一方面，固化时间应该尽可能地短，以便降低周期时间。出于经济原因，需要低的固化温度，因为这样可以节省能量费用。

因此本发明的目的是提供基质材料，其可以很好地浸透和润湿纤维，并且同时确保快速固化和好的机械性能。

令人惊讶地，上述目的可以通过纤维复合材料构件实现，上述纤维复合材料构件可以由纤维层和反应性树脂混合物获得，其中该反应性树脂混合物由多异氰酸酯、双脱水己糖醇、多元醇以及任选的传统添加剂形成。

本发明提供包含已经用聚氨酯浸透的纤维层的纤维复合材料构件，其中上述聚氨酯可由具有下列组成的反应混合物获得：

A)一种或多种多异氰酸酯

B)—种或多种具有小于700mg KOH／g的OH值的多元醇

C)一种或多种双脱水己糖醇，和

D)任选的添加剂。

优选在包含聚氨酯的纤维层的两面中的一面上，本发明的复合材料构件具有所谓的隔离材料层和任选另一个包含聚氨酯的第二纤维层，该第二纤维层与隔离层相连并优选具有与首次提及的纤维层相同的聚氨酯。

优选在首次提及的包含聚氨酯的纤维层的两面的另一面上，纤维复合材料构件具有一种或多种保护层和／或装饰层。保护层优选是一种或多种凝胶涂层，优选由聚氨酯(PUR)树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂或乙烯基酯树脂形成。

在包含聚氨酯的纤维层的与上述凝胶涂层相对的面上，优选纤维复合材料构件具有所谓的隔离层，在该隔离层上是另一包含聚氨酯的纤维层，该纤维层优选具有与首次提及的纤维层相同的聚氨酯。举例来说，上述隔离层由西印度轻木、PVC泡沫、PET泡沫或PUR泡沫组成。上述隔离层可以覆盖纤维层的全部或部分区域。此外，在上述区域中其可以具有不同的厚度。

特别优选的纤维复合材料构件是在纤维层中包含由40-60重量％、优选50-55重量％的多异氰酸酯(A)，30-50重量％、优选40-48重量％的多元醇(B)，0.5-10重量％、优选1-5重量％的双脱水己糖醇(C)和0-10重量％、优选1-5重量％的添加剂(D)得到的聚氨酯，其中上述组分的重量百分比之和是100重量％。树脂混合物中的反应性组分(多异氰酸酯和多元醇)的官能度优选大于2，从而形成稳定的刚性基质。

组分(A)中的NCO基团的数量和组分(B)和(C)中的OH基团的数量的比值优选是0.9∶1到1.5∶1，优选1.04∶1到1.2∶1和特别优选1.08∶1到1.15∶1。