[发明专利]一种聚氨酯复合材料制备方法

说明书

本发明公开了一种聚氨酯复合材料制备方法，所述制备方法控制了反应物的注射压力和模具的真空度，并且所限定的反应物具有合适的操作时间和较低的粘度，在高温的模具中具有前期粘度低且粘度增长缓慢、后期固化速度极快、脱模时间短等特点，通过所述方法制备的复合材料耐热性、机械性能优异。

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯复合材料制备方法，尤其是采用高压注射成型工艺的聚氨酯复合材料制备方法。

背景技术

高压树脂传递模塑成型(HP-RTM)工艺技术是近几年推出的一种针对大批量生产高性能复合材料的新型工艺，它采用预制件、钢膜、真空辅助排气，并通过高压注射，使树脂液体快速充满模腔和固化，该工艺生产制品效率高、尺寸稳定性好、质量高、复合材料批量生产成本低，实现了多样化和复杂结构制品。

目前市场上常用于HP-RTM工艺的树脂主要为环氧树脂及聚氨酯树脂，但多存在以下三方面缺点：(1)树脂对纤维的浸渍不够理想，制品孔隙率高；(2)树脂可操作时间与成型速度匹配性不好，实现高质量与高生产速度协同较困难；(3)大面积、结构复杂的模具型腔内，无法进行预测和控制，树脂流动不均衡。

专利CN106232671A公开了复合纤维部件及其制造，该技术方案通过由多异氰酸酯、多元醇、两种或更多热潜伏性催化剂等形成的聚氨酯反应性树脂混合物浸渍纤维来获得的纤维复合部件，其树脂成型速度仍较慢，玻璃化转变温度仅有110℃，耐热性不够高；其次，在添加阻燃剂的条件下，其阻燃性能不够高。以上性能依然不能满足需求。

因此，需要提供一种技术方案解决现有技术中存在的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种聚氨酯复合材料制备方法。所述制备方法采用的反应物具有合适的操作时间和较低的粘度，在高温的模具中具有前期粘度低且粘度增长缓慢、后期固化速度极快、脱模时间短等特点，通过所述方法制备的复合材料耐热性、机械性能优异。

一种聚氨酯复合材料制备方法，包含：将异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分混合，在80～200bar、优选100～160bar压力下注入内置增强材料的模具中进行反应，注射过程中模具的真空度控制在-0.08～-0.1MPa、优选-0.085～-0.095MPa，反应结束得到复合材料；其中，所述异氰酸酯组分包含多亚甲基多苯基异氰酸酯，所述异氰酸酯反应性组分包含聚醚多元醇、催化剂。

控制反应物注入模具压力的方法是本领域熟知的，例如通过HP-RTM设备上的压力阀来调节注射压力等；控制模具真空度的方法是本领域熟知的，例如通过调节模具间隙或通过真空系统来调节等。

控制反应物的注射压力和模具的真空度在本发明所述的范围内，可以促进反应物快速注入模具，增加反应物与模具中内置增强材料之间的浸润性，提高生产效率，减少制品中出现贫胶或包裹气泡等缺陷。

在一个优选实例中，所述异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分混合后，在50℃下30秒内的粘度为30～300mp.s，优选50～200mp.s。控制反应混合物的粘度，能够促进反应物快速浸润模具内的增强材料，减少制品中的缺陷。

所述多亚甲基多苯基异氰酸酯指的是本领域常见的具有不同官能度异氰酸酯类化合物的混合物，获得途径可以采用本领域常用的方法制备，或者通过商业采购获得，商业化产品实例包括但不限于万华化学生产的PM-100、PM-130、PM-200、PM-300、PM-400、PM-2010等。