[发明专利]聚氨酯复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚氨酯复合材料的制备方法，所述方法包括步骤：I)制备聚氨酯预制模制体，所述聚氨酯预制模制体在使聚氨酯组合物中的异氰酸酯基团和异氰酸酯反应性基团发生加成反应的条件下制备；II)固化所述聚氨酯预制模制体从而制备所述聚氨酯复合材料，其中所述聚氨酯预制模制体在使其中的活性烯键发生自由基聚合反应而固化。本发明的方法具有较低的TVOC值以及良好的工艺性。

技术领域

本发明一方面涉及一种聚氨酯复合材料的制备方法，具体地涉及通过聚氨酯组合物以片状模塑或团状模塑工艺制备聚氨酯复合材料的方法，其中所述聚氨酯组合物包含有机异氰酸酯、有机多元醇、(甲基)丙烯酸羟烷基酯。本发明另一方面涉及一种聚氨酯复合材料，所述复合材料通过上述方法制备。

背景技术

聚氨酯树脂基体是一类高交联密度的热固性高分子材料，其可以用于制备聚氨酯复合材料。与传统的不饱和树脂以及乙烯基酯树脂体系相比，聚氨酯树脂具有优异的耐疲劳性和耐化学腐蚀性、良好的冲击韧性、不含有苯乙烯、低收缩率等特点，因此越来越多地被用于复合材料领域中。

现有模压成型工艺所采用的不饱和聚酯树脂或乙烯基树脂由于阻聚剂的加入可以使它们的模压料在25℃下储存至少3个月，而聚氨酯树脂由于其异氰酸酯组分活性太高，一旦其与多元醇组分混合均匀，将会很快发生反应，在几秒钟至数小时内凝胶、固化，使聚氨酯模压料失去流动性或是变得很硬，不便裁剪，也不利于将其铺放在有一定形状的模具中压制形状比较复杂的制品，从而不能进行模压成型。因此按照现有方法制备的聚氨酯模压料储存周期通常不会超过24小时，这大大限制了聚氨酯复合材料在模压工艺中的应用。

另外，在使用不饱和聚酯树脂或乙烯基树脂的模压成型工艺中，需要使用了大量的含有乙烯基的反应性小分子单体，例如苯乙烯、二苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯，在模压成型后，这些小分子单体仍会有大量残余， 从而成为VOC(挥发性有机化合物)的来源，使这些复合材料的TVOC(Total Volatile Organic Compounds，总挥发性有机化合物量)值偏高，产生污染，危害使用者健康。

CN1327456A公开了一种聚氨酯材料模制体及其制备方法，其中的聚氨酯组合物包含：一种含有不饱和键和可以与异氰酸酯反应的活性基团的组分，一种含有异氰酸酯基团的组分，披露了利用上述组分制备可自由基固化的模制体。

发明概述

本发明一方面提供了一种聚氨酯复合材料的制备方法，所述方法包括步骤：

I)制备聚氨酯预制模制体，所述聚氨酯预制模制体在使聚氨酯组合物中的异氰酸酯基团和异氰酸酯反应性基团发生加成反应的条件下制备，所述聚氨酯组合物包含：

A)异氰酸酯组分，所述异氰酸酯组分包含一种或多种有机多异氰酸酯；

B)异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包含：

b1)一种或多种有机多元醇，所述有机多元醇选为10-400mgKOH/g，官能度为1-4，含量为15-85wt.％，优选30-70％基于所述异氰酸酯反应性组分的重量按100wt.％计；

b2)一种或多种具有式(I)结构的化合物，所述式(I)结构的化合物的含量为15-85wt.％计；

其中，R₁选自氢、甲基或乙基；R₂选自具有2-6个碳原子的亚烷基、2，2-二(4-亚苯基)-丙烷、1，4-二(亚甲基)苯、1，3-二(亚甲基) 苯、1，2-二(亚甲基)苯；n为选自1-6的整数；

C)增强材料；和

D)自由基反应引发剂。

II)固化所述聚氨酯预制模制体从而制备所述聚氨酯复合材料，其中所述聚氨酯预制模制体在使其中的活性烯键发生自由基聚合反应而固化。