[发明专利]粉末状乙烯基酯预浸料

说明书

本发明提供包括具有在‑5到+30℃范围内的Tg和在2‑75dPa.s范围内的100℃的熔体粘度的乙烯基酯树脂作为唯一树脂的粉末预浸料，其可用于在低至80℃的温度下制造复合材料。

技术领域

本发明涉及涂覆有树脂的增强纤维。

背景技术

结构复合材料(复合制品，composites)的体积(主体)部分由用玻璃纤维增强的不饱和聚酯树脂(UPR)主导，并且通常称为GRP(玻璃纤维增强的聚酯)。该树脂的反应性稀释剂一成不变地为苯乙烯，其正遭受更严格的管制措施、特别是在工作场所中较低的职业接触极限(occupational exposure limits)。这已经导致树脂供应商和加工者(processor)寻求苯乙烯的替代方案。第一途径一直涉及使用替代性的乙烯基芳族单体例如乙烯基甲苯和二乙烯基苯。然而，这些物质的管制状况(status)未显著地有别于苯乙烯的管制状况。第二途径一直是使用甲基丙烯酸酯单体(典型地为二甲基丙烯酸丁二醇酯、二甲基丙烯酸三甘醇酯和甲基丙烯酸羟基丙基酯)。这些甲基丙烯酸酯的较低的蒸气压意味着进入到工作场所气氛中的排放物(emission)比苯乙烯的那些低得多。然而，该优势由于这些物质的潜在的皮肤敏感性而抵消。

存在很多种不同的用于制造结构复合材料部件的转化方法。所选择的方法取决于多种因素例如：待制造的部件的数量、部件的尺寸、结构要求和期望的生产率。高的生产率可通过热压成型实现，其中首先将树脂转化成‘预浸料’：树脂预浸渍的增强材料。在所述技术中，预浸料为“预浸渍的”复合材料纤维的术语。对于热压成型，这些预浸料的典型例子为Dough Moulding Compound(DMC)和Sheet Moulding Compound(SMC)。

WO9222603(DSM)公开了由纤维材料和实质上粉末化的热固性树脂组成的半成品，该热固性树脂具有高于35℃的玻璃化转变温度、比所述玻璃化转变温度高至少40℃的固化温度和在所述玻璃化转变温度和所述固化温度之间的温度下的小于5000Pa.s的粘度，树脂粒子是部分融合的并且与所述纤维材料部分接触。所有实例依赖于基于不饱和聚酯的单一组合物，然而，它们要求使用至少一种稀释剂即氰尿酸三烯丙基酯(高沸点的可共聚单体)；在150℃下进行固化。

因此，存在对于可在低至80℃的温度固化的不含单体的组合物的需求。

本发明的主题是使用粉末树脂的新颖的预浸料理念(concept)，由此显著减少具有潜在担忧和潜在皮肤敏感问题的物质的挥发性工作场所排放。另外，本发明具有明显的加工和生产率益处。

发明内容

本发明的基础是固体热固性树脂，其为乙烯基酯(通过环氧树脂和不饱和一元羧酸的开环而制造的树脂)。本文使用的乙烯基酯包括纯的乙烯基酯和多种乙烯基酯(其通过它们的分子量、酸和/或环氧物的化学类型进行区分)的共混物。每种乙烯基酯必须具有Tg和熔体粘度的适当平衡。所述树脂在常规设备中通过常规工艺制造。然而，所述树脂不稀释(let-down)于苯乙烯或任何其它稀释剂中。

然后，将固体树脂以仔细受控的方式进行机械研磨或微粉化以制造具有取决于期望应用的粒度和粒度分布的粉末。典型地，所述粉末具有80％体积的20-100um的粒子、和99％的0.5-100um的粒子。

此刻，可通过共混方式、优选地通过干式(干法)共混掺杂固化引发剂和任何期望的添加剂。待干式共混的粒子的尺寸和分布应该基本相同。添加剂包括填料、表面改性剂、颜料和可能的阻燃剂或泡沸添加剂。

然后，使用所述粉末浸渍纤维增强材料，其可为松散纤维形式、或者非织造或纺织(织造)材料形式。所述浸渍可为通过简单浇铸(casting)工艺的方式、通过喷雾或通过静电工艺进行。

然后，必须将所述粉末树脂通过短的加热过程例如在烘箱中放置或辐射暴露而原位固定。使加热步骤的温度和持续时间最小化以确保粒子在未过度交联的情况下附着到纤维。