[发明专利]基于多异氰酸酯的各向异性复合材料

说明书

本发明涉及新颖的各向异性复合材料及其制备方法。该复合材料基于多异氰酸酯的交联，并且特征在于良好的天候老化稳定性。

本发明涉及新颖的各向异性复合材料及其制备方法。该复合材料基于多异氰酸酯的交联，并且特征在于良好的天候老化稳定性和简单的制备方法。

通常，用于纤维增强复合材料的聚合物基质材料是不饱和聚酯(UP)和聚乙烯基(VP)树脂、环氧化物、甲基丙烯酸甲酯、己内酰胺、己内酯以及最近还有芳族聚氨酯(PU)体系。这些已知的聚合物基质材料在复合材料中具有耐天候老化性不足的缺点，并因此在室外使用时通常必须涂覆有耐天候老化性涂料。在一些情况下，此类涂覆操作与相当大的复杂性和成本相关，因为耐天候老化性涂料层通常仅不佳地粘附在纤维增强复合材料的表面上，尤其当在制备组件时已使用分离剂的时候。此外，组件的维护是必要的，以便消除保护层中可能的破坏位点，并因此防止在下面的复合材料上的侵害。因此，提供具有良好的固有天候老化稳定性的复合材料是合意的。

具有聚异氰脲酸酯结构组分的聚合物主要以其良好的热稳定性和耐化学性为人所知。特别地，基于脂族异氰酸酯的聚异氰脲酸酯另外地具有非常良好的天候老化稳定性。但是，二异氰酸酯的完全三聚以产生聚异氰脲酸酯塑料是难以监控的。出于该原因，脂族聚异氰脲酸酯迄今为止通常仅作为涂料和粘合剂化学中的聚氨酯体系的交联剂找到实际应用，其制备涉及在低转化率下停止三聚反应并去除过量的未反应的单体二异氰酸酯。因此，DE 31 00 263；GB 952 931、GB 966 338；US 3 211 703、US 3 330 828、EP 0 056 159 B1和DE 32 19 608 A1设想在从脂族和混合脂族和芳族单体二异氰酸酯出发制备基于聚异氰脲酸酯的交联剂时，在稀释条件下(in dilution)或在非常精确的温度控制下仅达到低转化率值来进行反应。在此明确地不形成完全交联的聚异氰脲酸酯塑料，仅形成低粘度的低聚的、可溶性产物。

Theo Flipsen的论文：Design,synthesis and properties of new materialsbased on densely crosslinked polymers for polymer optical fibre and amplifierapplications,Rijksuniversiteit Groningen,2000描述了使用钕/冠醚络合物作为催化剂的单体HDI的三聚。在该论文的上下文中检查了所获得的聚异氰脲酸酯(据说其具有良好的光学、热学和力学性质)用于光学应用(尤其作为聚合物光纤)的合适性。根据Flipsen，仅在具有可溶性钕/冠醚催化剂以及60℃或室温下的初期反应和随后在高达140℃的温度下的反应的理想条件下，经大于24h的长时间段才能获得具有140℃的玻璃化转变温度(Tg)的高透明度聚异氰脲酸酯。所述方法的缺点在于它是具有复杂的反应机制的缓慢的多阶段过程，其不能在拉挤成型方法中实施。此外，用作催化剂的钕/冠醚络合物非常昂贵，并因此在工业规模的工艺中使用是不经济的。

European Polymer Journal,第16卷,147-148(1980)描述了单体二异氰酸酯在40℃的低温下的非常缓慢的催化三聚，以产生清澈透明的聚异氰脲酸酯塑料。但是，出于该目的，需要非常高的二丁基二甲氧基锡(作为三聚催化剂)的催化剂浓度(约10重量％)，并且这些对于产物的热稳定性和颜色稳定性具有严重的不良影响。未检查(examine)玻璃化转变温度(Tg)和耐热性。未测定固体材料内的游离异氰酸酯基团的含量。仅测定了室温下的拉伸剪切强度，并且其显示相对较低的值。其它的二异氰酸酯，例如IPDI、TDI或MDI不产生固体。其中所述的至少18小时的长反应时间在实际应用中是不利的，并阻止了这些材料尤其用于作为例如拉挤成型的特征的连续制造过程。关于European Polymer Journal,第14卷,675-678(1978)中描述的方法，情形是类似的。