用于反应传递模塑成型(RTM)的具有高Tg的热塑性PUR制造技术

本发明专利技术涉及一种热塑性聚氨酯基体树脂组合物，其包含(i)至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物；(ii)至少一种多异氰酸酯；(iii)至少一种二醇，其与所述至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物(i)不同。所述至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物(i)在所述热塑性聚氨酯基体树脂组合物中的存在量为至少10重量％，优选至少20重量％，最优选至少25重量％。此外，本发明专利技术涉及纤维增强的复合材料，其包含固化的本发明专利技术热塑性聚氨酯聚合物基体和纤维材料。此外，描述了用于生产本发明专利技术的纤维增强的复合材料的方法以及该组合物或纤维增强的复合材料在铁路车辆、汽车车辆、飞行器、船舶、航天器、摩托车、自行车、体育用品，例如雪橇、滑雪板、球拍、高尔夫球杆、钓鱼竿、棒球棒、冰球棒、箭头、射箭弓、冲浪板、标枪、健身器材、手机和笔记本电脑外壳、头盔、功能性服装、鞋类、桥梁和建筑物中的建筑部件或风力涡轮机叶片中的用途。

Thermoplastic PUR with high Tg for Reaction Transfer Molding (RTM)

The present invention relates to a thermoplastic polyurethane matrix resin composition comprising (i) at least one bridged and/or fused and/or spiropolycyclic alcohol compound; (i i) at least one polyisocyanate; (i I i) at least one diol, which is different from at least one bridged and/or fused and/or spiropolycyclic alcohol compound (i). The presence of at least one bridged and/or fused and/or spiropolycyclic alcohol compound (i) in the thermoplastic polyurethane matrix resin composition is at least 10 wt., at least 20 wt., and at least 25 wt., respectively. In addition, the invention relates to a fiber reinforced composite material comprising a cured thermoplastic polyurethane polymer matrix and a fiber material of the invention. In addition, a method for producing fibre reinforced composite materials of the present invention and the composite or fibre reinforced composite materials are described, including railway vehicles, automobiles, aircraft, ships, spacecrafts, motorcycles, bicycles and sporting goods, such as sleds, skis, rackets, golf clubs, fishing rods, baseball bats, ice hockey bats, arrows, archery bows, surfing. Uses of boards, javelins, fitness equipment, mobile phone and laptop case, helmet, functional clothing, footwear, bridge and building components or wind turbine blades.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于反应传递模塑成型(RTM)的具有高Tg的热塑性PUR本专利技术涉及热塑性聚氨酯基体树脂组合物，其包含(i)至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物；(ii)至少一种多异氰酸酯；和(iii)至少一种二醇，其与所述至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物(i)不同。所述至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物(i)在热塑性聚氨酯基体树脂组合物中的存在量为至少10重量％，优选至少20重量％，最优选至少25重量％。此外，本专利技术涉及纤维增强的复合材料，其包含固化的本专利技术的热塑性聚氨酯聚合物基体和纤维材料。此外，描述了用于生产本专利技术的纤维增强的复合材料的方法以及所述组合物或纤维增强的复合材料在铁路车辆、汽车车辆、飞行器、船舶、航天器、摩托车、自行车、体育用品、头盔、功能性服装、鞋类、桥梁和建筑物中的建筑部件或风力涡轮机叶片中的用途。纤维增强的复合材料(FRC)含有嵌入在固化的基体树脂中的纤维材料。由于成品部件应承受高的机械应力，所用的基体成型树脂应在固化后与纤维材料进行牢固连接，以避免纤维增强的复合材料中具有缺陷。通常，热固性基体树脂用于纤维增强的复合材料生产中，其通常表现出极高的反应性，导致固化过程中会产生的热量增加，这会损害纤维材料的性能。热固性材料在室温下也表现出有限的储存寿命。此外，基于热固性基体的组合物由于固化时间而需要延长的制造过程。此外，仅可以通过除去材料对所得热固性复合材料的形状进行后固化改性。另一方面，使用热塑性基体处理的纤维材料层通常趋于显示出不希望的粘性，这在储存期间可能导致问题。因此，本专利技术的一个目的是提供一种改进的热塑性聚氨酯基体树脂组合物，其满足了上述需要，特别是提供短的生产方法(高Tg，可熔化)和良好的机械性能(高硬度)。在这方面，本专利技术人惊奇地发现，所述热塑性聚氨酯基体树脂组合物提供了改善的硬度特性和高玻璃化转变温度(Tg)。在本说明书中，术语“一”和“一个”和“至少一个”与术语“一个或多个”相同，并且可以互换使用。在本专利技术的上下文中，术语“基本上不含”应解释为基于组合物的总重量，组合物中包含的相应化合物的量小于5重量％，4重量％，3重量％，2重量％，1.5重量％，1重量％，0.75重量％，0.5重量％，0.25重量％，或0.1重量％，其中所述量分别以下降的顺序更为优选。例如，4重量％比5重量％更优选地，3重量％比4重量％更优选。除非另外明确说明，术语“树脂”或“基体树脂”应解释为“双组分聚氨酯基体树脂”。除非另有明确说明，在本专利技术中，至少一种多异氰酸酯(ii)的异氰酸酯(NCO)基团与至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物(i)和至少一种二醇(iii)的羟基(OH)之和的摩尔比也称为NCO：OH，其中所述至少一种二醇(iii)与所述至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物不同。具体而言，本专利技术涉及热塑性聚氨酯基体树脂组合物，其包含(i)至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物；(ii)至少一种多异氰酸酯；和(iii)至少一种二醇，其与所述至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物(i)不同；其中所述至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物(i)在所述热塑性聚氨酯基体树脂组合物中的存在量为至少10重量％，优选至少20重量％，最优选至少25重量％。此外，本专利技术涉及纤维增强的复合材料，其包含固化的本专利技术的热塑性聚氨酯基体树脂组合物和纤维材料，其特征在于基于所述纤维增强的复合材料的总体积，所述纤维材料的含量比例大于30体积％。此外，本专利技术涉及用于生产本专利技术的纤维增强的复合材料的方法，其包括以下步骤：1)提供包含纤维材料的外部模具；2)在压力和/或真空下将本专利技术的热塑性聚氨酯基体树脂组合物引入所述模具中；和3)在至多140℃，优选60℃至120℃的温度下固化所述组合物。除此之外，本专利技术还涉及本专利技术的组合物或本专利技术的纤维增强的复合材料在铁路车辆、汽车车辆、飞行器、船舶、航天器、摩托车、自行车、体育用品、头盔、功能性服装、鞋类、桥梁和建筑物中的建筑部件或风力涡轮机叶片中的用途。本专利技术的其他优选实施方案在权利要求中列出。本专利技术的热塑性聚氨酯基体树脂组合物包含：(i)至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物；(ii)至少一种多异氰酸酯；和(iii)至少一种二醇，其与所述至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物(i)不同。根据本专利技术的热塑性聚氨酯基体树脂组合物的(i)项的至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物是包含至少一个，优选至少两个醇官能团，和至少6个碳原子，优选至少9个碳原子的刚性烃主链的醇化合物。根据本专利技术，所述至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物中每分子含有至少一个，优选至少两个羟基。在优选的实施方案中，每分子中羟基的数目的范围选自下限2、3和上限8、7、6、5的任意组合。在更优选的实施方案中，每分子的羟基的数目为2-5。根据本专利技术，术语“刚性烃主链”是指烃官能团，其包含至少两个具有两个或更多个共享一个或多个碳原子的烃环(环)的环状烃官能团。优选地，“刚性烃主链”是烃官能团，其包含至少两个含有“桥”的环状烃官能团，其中所述桥是单个原子、原子的未支化链或连接两个“桥头”原子的共价键。桥头原子定义为不是氢原子的任何原子，并且是与三个或更多个其他骨架原子键合的分子的骨架的一部分。因此，本专利技术的桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物具有两个或更多个共享一个或多个碳原子的环状烃环(环)。这包括含有桥联的多环烃官能团和/或稠合的多环烃官能团和/或螺烃官能团的醇。在优选的实施方案中，根据(i)项的桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物是桥联的和/或稠合的多环醇化合物。在更优选的实施方案中，根据(i)项的桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物是桥联的和任选地稠合的多环醇化合物。在甚至更优选的实施方案中，根据(i)项的桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物包含双环或三环的桥联的和任选地稠合的多环烃官能团。所述双环、三环等烃官能团可以是双环、三环等桥联的和/或稠合的和/或螺多环烷烃。然而，本专利技术的双环、三环等烃官能团可以是部分不饱和的，因此包含一个或多个不饱和碳-碳双键或三键，导致双环、三环等桥联的和/或稠合的和/或螺多环烯烃和炔烃，并且可以任选地包含其他取代基，例如但并不限于各自例如包含1-10个碳原子的一个或多个烷基、烯基或炔基。根据本专利技术的热塑性聚氨酯基体树脂组合物的(i)项的至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物中包含的桥联的双环烃官能团的合适实例包括但不限于：双环烷烃化合物的衍生物，诸如双环[2.2.1]庚烷(降冰片烷)、双环[2.2.2]辛烷、双环-[3.3.1]壬烷和双环[3.3.3]十一烷，以及双环烯烃的衍生物化合物，诸如双环[2.2.1]庚-5-烯。适用于本专利技术的其他实例包括1,7,7-三甲基双环[2.2.1]庚烷(莰烷)；3,7,7-三甲基双环[4.1.0]庚烷(蒈烷)；3,7,7-三甲基双环[4.1.0]庚-3-烯(3-蒈烯)；1,7,7-三甲基-双环[2.2.1]庚-2-酮(樟脑)；1,7,7-三甲基-双环[2.2.1]庚-2-醇(冰片)；4,7,7-三甲基-双环[2.2.1]庚-2-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.热塑性聚氨酯基体树脂组合物，其包含(i)至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物；(ii)至少一种多异氰酸酯；和(iii)至少一种二醇，其与所述至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物(i)不同；其中所述至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物(i)在所述热塑性聚氨酯基体树脂组合物中的存在量为至少10重量％，优选至少20重量％，最优选至少25重量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.14 EP 16188710.41.热塑性聚氨酯基体树脂组合物，其包含(i)至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物；(ii)至少一种多异氰酸酯；和(iii)至少一种二醇，其与所述至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物(i)不同；其中所述至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物(i)在所述热塑性聚氨酯基体树脂组合物中的存在量为至少10重量％，优选至少20重量％，最优选至少25重量％。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种桥联的和/或稠合的和/或螺多环醇化合物(i)是4,8-双(羟甲基)三环-[5.2.1.02,6]癸烷。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中组合的组分(i)和(iii)的OH基与所述多异氰酸酯(ii)的NCO基团的摩尔比为2:1至1:10，优选2:1至1:5，最优选2:1至1:2。4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中所述至少一种多异氰酸酯选自4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、聚合的4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、聚合的2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯以及上述物质的混合物。...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·费伦茨，T·施密特，A·尼格迈尔，O·拉默朔普，
申请(专利权)人：汉高股份有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE