[发明专利]包含纤维材料和热塑性粘合剂的组合物

说明书

本发明涉及包含纤维材料和特定热塑性粘合剂的组合物。所述热塑性粘合剂包含至少一种热塑性聚氨酯聚合物(A)，其中所述热塑性聚氨酯聚合物(A)包含(i)至少一种聚酯多元醇和(ii)至少一种多异氰酸酯、任选存在的至少一种不同于聚酯多元醇(i)的二醇(iii)的反应产物。所述多异氰酸酯(iii)的NCO基团与所述聚酯多元醇(i)和所述任选包含的二醇(iii)的OH基团总和的摩尔比小于1.00:1。所述聚酯多元醇(i)包含(a)至少一种熔点(T_m)为40‑180℃的半结晶聚酯多元醇，和(b)至少一种非晶聚酯多元醇。此外，本发明涉及一种纤维增强复合材料，其包含通过本发明的组合物增强的固化的热固性聚氨酯聚合物基体。而且，本发明描述了制备根据本发明的纤维增强复合材料的方法和所述组合物或所述纤维增强复合材料在轨道车辆、机动车辆、飞行器、船舶、太空飞行器、摩托车、自行车、运动用品、头盔、功能性服装、鞋、桥梁和建筑物中的建筑部件或风力发电机叶片中的用途。

本发明涉及包含纤维材料和特定热塑性粘合剂的组合物。所述热塑性粘合剂包含至少一种热塑性聚氨酯聚合物(A)，其中所述热塑性聚氨酯聚合物(A)包含(i)至少一种聚酯多元醇和(ii)至少一种多异氰酸酯、和任选存在的至少一种不同于聚酯多元醇(i)的二醇(iii)的反应产物。所述多异氰酸酯(iii)的NCO基团与所述聚酯多元醇(i)和任选包含的二醇(iii)的OH基团总和的摩尔比小于1.00:1。所述聚酯多元醇(i)包含(a)至少一种熔点(T_m)为40-180℃的半结晶聚酯多元醇，和(b)至少一种非晶聚酯多元醇。此外，本发明涉及一种包含通过本发明组合物增强的固化的热固性聚氨酯聚合物基体的纤维增强复合材料。而且，本发明描述了制备根据本发明的纤维增强复合材料的方法和所述组合物或所述纤维增强复合材料在轨道车辆、机动车辆、飞行器、船舶、太空飞行器、摩托车、自行车、运动用品、头盔、功能性服装、鞋、桥梁和建筑物中的建筑部件或风力发电机叶片中的用途。

纤维增强复合材料(FRC)包含嵌入固化的基体树脂中的纤维材料。通常对纤维材料施加粘合剂以将纤维固定在一起并且在FRC的生产过程中为纤维材料提供足够的机械支撑。因为完成的部件需要长久的承受高的机械应力，所采用的粘合剂应当在固化后与纤维材料牢固的连接以在纤维增强复合材料中预防缺陷。粘合剂中的缺陷可能对所述纤维增强复合材料的机械性能具有负面影响。因此在施加到纤维材料时粘合剂中就应当避免空腔和气泡。基于热固性材料的粘合剂具有一些缺点。例如，热固性粘合剂的反应性通常非常高，这导致在固化期间热生成增加，可能损害纤维材料的性能。热固性材料还在室温下呈现出有限的保存期限。此外，相对于使用热塑性粘合剂，基于热固性粘合剂的组合物由于固化时间需要延长的生产过程。另一方面由于它们高的熔体粘度或溶液粘度，在尝试将其加入到纤维材料中时，使用热塑性材料作为粘合剂是困难的。另外用热塑性粘合剂处理过的纤维材料层通常容易表现出不良的粘着性，这在储存过程中可引起问题。由于在经过粘合剂材料处理之后，纤维材料通常卷起成线圈并储存，粘合剂应当优选是基本上非粘性的，否则线圈无法容易地展开。而且，市售的热塑性聚合物例如尼龙和聚碳酸酯在结构应用的复合材料中的兴趣是有限的，因为它们具有低的热稳定性和相比于热固性聚合物更低的耐蠕变性能。

因此，本发明的一个目的是提供包含纤维材料和热固性粘合剂的改进的组合物，其满足前述的需求，特别地提供了短的制造过程、好的机械性能(高的刚度)、降低的粘性(好的再卷性)和好的储存性能(好的再生性)。

在这方面，本发明的发明人出乎意料地发现本发明的包含特定的热塑性粘合剂和纤维材料的组合物提供了改善的硬化特性和降低的粘性。

根据本发明的热塑性粘合剂也可以称为热熔性粘合剂。它是可熔的但是基本上不含在施加后在热塑性粘合剂内可能交联的反应性官能团，例如异氰酸酯基。然而，所述热塑性粘合剂可能包含可以与热固性基体树脂反应的官能团，例如羟基。所述热塑性粘合剂应当包含热塑性聚氨酯(TPU)和进一步任选存在的下述详细定义的添加剂。热塑性粘合剂优选在室温施加后基本上没有粘性。

在本说明书中，术语“一个”以及“至少一个”与术语“一个及多个”相同，并且可以交换使用。