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制造復合材料的方法_3

文檔序號:9881249閱讀:來源:國知局
如環氧丁烷,以及縮水甘油醚如辛基縮水甘油醚。
[0048] 所有環氧樹脂可以考慮用作環氧樹脂組分B)。該環氧樹脂包括例如基于雙酚 A-二縮水甘油醚、雙酚F-二縮水甘油醚或環脂族類型的多環氧化物。
[0049] 按照本發明優選使用選自以下物質的環氧樹脂:基于雙酚A-二縮水甘油醚的環 氧樹脂、基于雙酚F-二縮水甘油醚的環氧樹脂和環脂族類型的環氧樹脂,例如3, 4-環氧環 己基-環氧乙烷或3, 4-環氧環己烷甲酸3, 4-環氧環己基甲酯,其中特別優選的是基于雙 酚A的環氧樹脂和基于雙酚F的環氧樹脂。根據本發明,還有可能使用環氧樹脂的混合物 作為組分B)。
[0050] 化合物B)還是除環氧基之外還帶有至少一個其它官能團,例如羧基、羥基、巰基或 氨基的那些,其能夠與異氰酸酯基團反應。特別優選的是2, 3-環氧基-1-丙醇和環氧化豆 油。
[0051] 還有可能使用上述化合物B)的任意組合。
[0052] 合適的組分C1是鈦配合物。適于鈦配合物的配體是: 烷基,尤其是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、硬脂基、異硬 脂基; 醇鹽,尤其是甲醇鹽、乙醇鹽、丙醇鹽、異丙醇鹽、丁醇鹽、叔丁醇鹽、戊醇鹽、新戊醇鹽、 己醇鹽、辛醇鹽、1-萘酚鹽、酚鹽、丙基酚鹽、4-十二烷基酚鹽、喹啉醇鹽、二乙二醇鹽、戊二 醇鹽、己二醇鹽、2-乙基-1,3-己二醇鹽, 羧酸鹽,尤其是甲酸鹽、乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽、異丁酸鹽、戊酸鹽、新戊酸鹽、己酸鹽、 環己酸、庚酸鹽、辛酸鹽、2-乙基己酸鹽、壬酸鹽、癸酸鹽、新癸酸鹽、十一烷酸鹽、十二烷酸 鹽、硬脂酸鹽、乳酸鹽、油酸鹽、檸檬酸鹽、苯甲酸鹽、水楊酸鹽和苯基乙酸鹽、羥基己酸鹽; 1,3-二酮化物,尤其是乙酰丙酮化物(2, 4-戊二酮化物)、2, 2, 6, 6-四甲基-3, 5-庚二 酮化物、1,3-二苯基-1,3-丙二酮化物(二苯甲酰甲烷化物)、1-苯基-1,3- 丁二酮化物和 2-乙酰基環己酮化物;8-羥基喹啉鹽; 1,3-酮基酯化物(Ketoesterate),尤其是乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-甲基乙酰 乙酸乙酯、2-乙基乙酰乙酸乙酯、2-己基乙酰乙酸乙酯、2-苯基乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酸丙 酯、乙酰乙酸異丙酯、乙酰乙酸丁酯、乙酰乙酸叔丁酯、3-氧代戊酸乙酯、3-氧代己酸乙酯 和2-氧代環己烷甲酸乙酯化物; 氨基醇,例如二乙醇胺或三乙醇胺。
[0053] 優選的是使用具有下列配體的鈦化合物:丙基、丁基、戊基、丙醇鹽、異丙醇鹽、丁 醇鹽、叔丁醇鹽、戊醇鹽、二乙二醇鹽、戊二醇鹽、己二醇鹽、2-乙基-1,3-己二醇鹽、乙酰丙 酮化物、乙酰乙酸乙酯和三乙醇胺。還有可能使用鈦化合物的混合物。
[0054] 非常特別優選的是使用具有下列配體的鈦化合物:丁基、戊基、丁醇鹽、戊醇鹽、二 乙二醇鹽、己二醇鹽、2-乙基-1,3-乙基乙酰乙酸酯和三乙醇胺。
[0055] 還有可能使用列舉的鈦配合物的混合物。
[0056] 合適的組分C2是鉍配合物。適于鉍配合物的配體是: 醇鹽,尤其是甲醇鹽、乙醇鹽、丙醇鹽、異丙醇鹽、丁醇鹽、叔丁醇鹽、戊醇鹽、新戊醇鹽、 己醇鹽和辛醇鹽;羧酸鹽,尤其是甲酸鹽、乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽、異丁酸鹽、戊酸鹽、新戊 酸鹽、己酸鹽、環己酸鹽、庚酸鹽、辛酸鹽、2-乙基己酸鹽、壬酸鹽、癸酸鹽、新癸酸鹽、十一烷 酸鹽、十二烷酸鹽、乳酸鹽、油酸鹽、檸檬酸鹽、苯甲酸鹽、水楊酸鹽和苯基乙酸鹽; 1,3-二酮化物,尤其是乙酰丙酮化物(2, 4-戊二酮化物)、2, 2, 6, 6-四甲基-3, 5-庚二 酮化物、1,3-二苯基-1,3-丙二酮化物(二苯甲酰甲烷化物)、1-苯基-1,3- 丁二酮化物和 2-乙酰基環己酮化物; 8-羥基喹啉鹽; 1,3-酮基酯化物,尤其是乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-甲基乙酰乙酸乙酯、2-乙基 乙酰乙酸乙酯、2-己基乙酰乙酸乙酯、2-苯基乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酸丙酯、乙酰乙酸異丙 酯、乙酰乙酸丁酯、乙酰乙酸叔丁酯、3-氧代戊酸乙酯、3-氧代己酸乙酯和2-氧代環己烷甲 酸乙酯化物; 1,3-酮基酰胺化物(Ketoamidate),尤其是N, N-二乙基-3-氧代丁酰胺化物、N, N-二 丁基-3-氧代丁酰胺化物、N,N-雙(2-乙基己基)-3-氧代丁酰胺化物、N,N-雙(2-甲氧 基乙基)-3-氧代丁酰胺化物、N,N-二丁基-3-氧代庚酰胺化物、N,N-雙(2-甲氧基乙 基)-3_氧代庚酰胺化物,N,N-雙(2-乙基己基)-2-氧代環戊烷甲酰胺化物、N,N-二丁 基-3-氧代-3-苯基丙酰胺化物、N,N-雙(2-甲氧基乙基)-3-氧代-3-苯基丙酰胺化物; 和N-聚氧化烯-1,3-酮基酰胺化物,特別例如具有一個、兩個或三個氨基的聚氧化烯 胺的乙酰酰胺化物(Acetoamidate)。
[0057] 優選的是具有羧酸鹽配體,尤其是辛酸鹽、2-乙基己酸鹽、新癸酸鹽或新戊酸鹽的 鉍配合物,或是氧化鉍。
[0058] 此類鉍配合物的實例是來自King Industries的K-Kat 348 (羧酸鉍)、XC B 221 (新癸酸祕)、XK 640 (羧酸祕)和XK 601 (羧酸祕),新癸酸祕(來自Vertellus Performance Materials 的 Coscat 83)、來自 OMG Borchers GmbH 的 Borchi Kat 320 (2-乙基己酸祕) 和315 (新癸酸鉍),以及來自TIB Chemicals的TIB KAT 716 (羧酸鉍)、716LA (羧酸鉍)、 718 (羧酸鉍和新癸酸鋅的混合物)、720 (羧酸鉍)和789 (氧化鉍)。
[0059] 還有可能使用列舉的鉍配合物的混合物。
[0060] 該C1:C2比優選為10:1至1:10。該C1:C2比更優選為10:1至1:1。
[0061] 載體 在本發明的方法中在復合材料半成品中優選使用的纖維狀載體材料的特征在于,該纖 維狀載體大部分由玻璃、碳、塑料如聚酰胺(芳族聚酰胺)或聚酯、天然纖維或礦物纖維材料 如玄武巖纖維或陶瓷纖維單獨或以混合物形式組成,或由具有各種纖維類型的多個子層形 式。
[0062] 該纖維狀載體以由無紡布制成的平面織物結構、網狀物(Maschenware)針織物或 編織物、非網狀結構如機織織物、鋪設物或編制物的形式、以長纖維或短纖維材料形式存 在,其是單獨或由各種類型的多個子層制成的。
[0063] 詳細實施如下:本發明中的纖維狀載體由纖維狀材料(通常也稱作增強纖維)組 成。組成該纖維的每種材料通常是合適的,但優選使用由玻璃、碳、塑料如聚酰胺(芳族聚酰 胺)或聚酯、天然纖維或礦物纖維材料如玄武巖纖維或陶瓷纖維(基于氧化鋁和/或氧化硅 的氧化物類纖維)制成的纖維狀材料。也可以使用纖維類型的混合物,例如芳族聚酰胺和玻 璃纖維、或碳和玻璃纖維制成的織物組合。包含由不同纖維狀載體制成的預浸料的混合復 合材料組件同樣是合適的。
[0064] 主要由于它們相對低的價格,玻璃纖維是最常用的纖維類型。在這里原則上所有 類型的基于玻璃的增強纖維是合適的(E玻璃-、S玻璃-、R玻璃-、Μ玻璃-、C玻璃-、ECR 玻璃-、D玻璃-、AR玻璃-或中空玻璃纖維)。
[0065] 碳纖維通常用在高性能復合材料中,其中另一個重要因素是與玻璃纖維相比的較 低密度并同時具有高強度。碳纖維是由含碳原材料制成的工業制造的纖維,該含碳原材料 通過熱解轉化成石墨狀構造的碳。區分各向同性和各向異性類型:各向同性纖維僅具有 低強度和較低的工業重要性;各向異性纖維表現出高強度和剛度值以及同時具有低的斷 裂伸長率。在本文中,天然纖維是指獲自植物和動物材料的所有織物纖維和纖維材料(例 如木材纖維、纖維素纖維、棉纖維、大麻纖維、黃麻纖維、亞麻纖維、劍麻纖維或竹纖維)。類 似于碳纖維,芳族聚酰胺纖維表現出負的熱膨脹系數,即在加熱時變短。它們的比強度和 彈性模量明顯低于碳纖維。與基質樹脂的正膨脹系數結合,可以制造具有高尺寸穩定性的 部件。與碳纖維增強塑料相比,芳族聚酰胺纖維復合材料的抗壓強度明顯更低。芳族聚酰 胺纖維的已知品牌是來自DuPont的Nomex?和Kevlar?或來自Teijin的Teijinconex?、 Twaron?和Technora?。特別合適和優選的載體是由玻璃纖維、碳纖維、芳族聚酰胺纖維或 陶瓷纖維制成的那些。該纖維狀材料是平面織物結構。合適的是由無紡布制成的平面織物 結構,以及所謂的網狀物例如針織物和編織物,但也是非網狀結構如機織織物、鋪設物或編 制物。此外,作為載體區分長纖維和短纖維材料。根據本發明同樣合適的是粗紗和紗線。在 本發明中,提及的所有材料均適于作為纖維狀載體。增強纖維的綜述包含在"Composites Technologies",Paolo Ermanni (第 4版),ΕΤΗ Zurich 課堂講義,2007 年 8 月,第 7 章中。
[0066] 根據本發明使用的組合物I.可以含有其它添加劑,其優選全部或部分地混入多 元醇組分中。這些理解為是指通常為了在所需方向上改變聚氨酯性質而添加的物質,這例 如是指為了匹配粘度、潤濕特性、穩定性、反應速度、起泡、貯存能力或粘附力以及為應用目 的的使用性能。添加劑的實例是流平劑、分離劑、反應延遲劑、觸變劑、老化穩定劑、染料、干 燥劑、樹脂和/或潤濕劑。
[0067] 其它添加劑可以是穩定劑。本發明中的穩定劑理解為是指抗氧化劑、UV穩定劑或 水解穩定劑。其實例是市售的空間位阻酚和/或硫醚和/或取代的苯并三唑和/或"HALS" 類型的胺(位阻胺光穩定劑)。
[0068] 其它添加劑可以是增塑劑、色漿、分子篩、顏料或填料。還有可能使用在貯存過程 中捕獲水分的干燥劑。
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