[发明专利]酚醛树脂改性聚氨酯及其复合板材

说明书

本发明涉及酚醛树脂改性聚氨酯及其复合板材，属于风电叶片技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种力学性能好的酚醛树脂改性聚氨酯。本发明酚醛树脂改性聚氨酯，包括以下组分：a)异氰酸酯组分：包括一种或多种多异氰酸酯；b)多元醇组分：包括高邻位苯醚型酚醛树脂，且所述高邻位苯醚型酚醛树脂占多元醇组分的60wt％以上，高邻位苯醚型酚醛树脂的结构式为式Ⅰ所示。本发明采用特定的高邻位苯醚型酚醛树脂作为多元醇组分，可以提高聚氨酯树脂基体的强度，能够大大增加复合材料90度方向的力学性能。本发明复合板材为高纤维含量型板材，纤维由碳纤、玻纤以及单向布组成，采用此形式组成，纤维含量高，板材表面纤维均匀平整，力学性能均匀。

技术领域

本发明涉及酚醛树脂改性聚氨酯及其复合板材，属于风电叶片技术领域。

背景技术

风力发电机用叶片的制造方式，正在朝着采用拉挤板材作为主梁的方式发展，并且发展速度迅猛，最开始使用的为拉挤碳板，但是拉挤碳板成本高，使用的叶型具有局限性，后续发展处拉挤玻璃纤维板材，拉挤玻璃纤维板材重量重，力学性能不能够满足长叶片的需求，碳玻混合板材就孕育而生，混合板材既能够降低降本，又能够提高力学性能，是当前阶段较为理想的组合形式。另外在树脂应用上，现阶段绝大多数都是用的是环氧树脂，聚氨酯也有一定的应用，但是存在解决易与水反应，连续化生产、力学性能有待提高等问题。

申请号为201910235171.5的中国发明专利公开了一种制备聚氨酯拉挤复合材料的方法，在聚氨酯中加入甲基丙烯酸羟丙酯等物质，用包括异氰酸酯、多元醇和甲基丙烯酸羟烷酯组分的聚氨酯组合物浸润纤维增强材料，然后通过以0.2-2m/min的速度牵引通过一长度为21-55cm，温度控制为110～230℃的模具，固化成型以制备所述聚氨酯拉挤复合材料。该发明的制备聚氨酯拉挤复合材料的方法，使用了短模具，提高了生产效率并节省了成本。但是，该材料的力学性能，并没有得到很好的提高，其应用有限，因此，需要一种新的力学性能好的聚氨酯板材，使其能够成功用于风电叶片中。

发明内容

针对以上缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种力学性能好的酚醛树脂改性聚氨酯。

本发明酚醛树脂改性聚氨酯，包括以下组分：

a)异氰酸酯组分：包括一种或多种多异氰酸酯；

b)多元醇组分：包括高邻位苯醚型酚醛树脂，且所述高邻位苯醚型酚醛树脂占多元醇组分的60wt％以上，高邻位苯醚型酚醛树脂的结构式为式Ⅰ所示：

其中X为H或-CH₂OH，R为氢或者C1-C10烷基，m+n≥2，m/n≥1。

在本发明一个实施方式中，异氰酸酯组分与多元醇组分的重量比为90～110:100～130。

在本发明一个实施方式中，所述多元醇组分还包括聚酯多元醇或聚醚多元醇。

在本发明的一个实施方式中，所述高邻位苯醚型酚醛树脂采用以下方法制备得到：将苯酚和固体甲醛混合，并以醋酸锌和氧化钙为催化剂，加入二甲苯，加热至55～65℃，使得固体甲醛溶解后，升温至100～112℃保温30～50min，然后加入乙二醇，升温至112～117℃保温60～70min；然后升温至120～125℃保温，然后减压脱水，得到高邻位苯醚型酚醛树脂；其中，苯酚和固体甲醛的摩尔比为1:1～1.5；醋酸锌和氧化钙的质量比为7～9:1，脱水温度为90～95℃。

进一步优选的，苯酚和固体甲醛的摩尔比为苯酚和固体甲醛的摩尔比为1:1.24，醋酸锌和氧化钙的质量比为9:1。

本发明解决的第二个技术问题是提供一种聚氨酯复合板材。

本发明聚氨酯复合板材，采用本发明所述的酚醛树脂改性聚氨酯浸润纤维，然后通过拉挤成型工艺制成；其中，所述纤维为玻璃纤维和碳纤维。