[发明专利]连续长纤维增强复合材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于长纤维增强复合材料领域，尤其是一种质量轻、力学性能优异、吸水性低以及耐腐蚀性优良的连续长纤维增强复合材料及其制造方法。

背景技术

聚氨酯泡沫塑料是一种应用广泛的工程材料，具有密度低，绝热，隔音，耐化学腐蚀性能好等特点，得到工程界的普遍应用。但是作为一种轻质结构材料，由于聚氨酯泡沫的冲击强度和弯曲强度较低，在许多特殊的工作条件下达不到使用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种质量轻、力学性能优异、吸水性低以及耐腐蚀性优良的连续长纤维增强复合材料及其制造方法。

本发明的技术方案是：连续长纤维增强复合材料，其特征是由下列重量份的原料组成：羟值350-450mgKOH/g、官能度4-5的聚醚多元醇60-73份，羟值450-700mgKOH/g、官能度6-8的聚醚多元醇15-20份，羟值在200-350mgKOH/g、官能度在2-3的聚酯多元醇7-25份，匀泡剂0.2-1.8份，催化剂0.2-0.6份，阻燃剂12-25份，抗氧化剂0.5-2份，发泡剂0.2-1.2份，异氰酸酯120-155份。

所述异氰酸酯为多苯基多次甲基多异氰酸酯及改性异氰酸酯，NCO＝20-32％，反应指数控制在105-125之间。

连续长纤维增强复合材料的制造方法，其特征是包括下列步骤：按比例称取各原料，将羟值350-450mgKOH/g、官能度4-5的聚醚多元醇、羟值450-700mgKOH/g、官能度6-8的聚醚多元醇、羟值在200-350mgKOH/g、官能度在2-3的聚酯多元醇、匀泡剂、催化剂、阻燃剂、抗氧化剂、发泡剂和异氰酸酯，均匀混合，快速浇注在增强纤维表面，使其浸渍均匀，在模具中固化成型。

连续长纤维增强复合材料的制造方法，拉挤成型方法是按比例称取各原料，将羟值350-450mgKOH/g、官能度4-5的聚醚多元醇、羟值450-700mgKOH/g、官能度6-8的聚醚多元醇、羟值在200-350mgKOH/g、官能度在2-3的聚酯多元醇、匀泡剂、催化剂、阻燃剂、抗氧化剂、发泡剂和异氰酸酯，均匀混合，快速浇注在连续的玻纤表面，使其浸渍均匀，通过层压机，连续固化成型。

本发明的效果是：连续长纤维增强复合材料，由下列重量份的原料组成：羟值350-450mgKOH/g、官能度4-5的聚醚多元醇60-73份，羟值450-700mgKOH/g、官能度6-8的聚醚多元醇15-20份，羟值在200-350mgKOH/g、官能度在2-3之间聚酯多元醇7-25份，匀泡剂0.2-1.8份，催化剂0.2-0.6份，阻燃剂12-25份，抗氧化剂0.5-2份，发泡剂0.2-1.2份，异氰酸酯120-155份。

制造方法是将连续长纤维增强组分均匀浇注在连续玻璃纤维上，通过层压机连续挤压成型或模具成型。使连续的玻璃纤维纱周围均质的布满聚氨酯树脂。通过玻纤的使用，可以大幅提高聚氨酯泡沫的拉伸强度和弯曲强度，得到一种新型的连续长纤维增强复合材料。

配方中所选用的聚醚多元醇是制备聚氨酯泡沫的主要反应原料，其羟值在350-700mgKOH/g，官能度在4-8之间。由于官能度高的聚醚多元醇粘度较大，与其他物料的互溶性较差，且制得的泡沫体脆性较大，因此一般选用混合聚醚。本发明选用聚醚多元醇为羟值350-450mgKOH/g、官能度4-5的聚醚多元醇和羟值450-700mgKOH/g、官能度6-8的聚醚多元醇，使其羟值、粘度、官能度在合适范围。

配方中所选用的聚酯多元醇是制备聚氨酯泡沫的主要反应原料，其羟值在200-350mgKOH/g，官能度在2-3之间。采用聚酯多元醇，可使聚氨酯泡沫韧性增强，泡孔更加均匀。一般与聚醚多元醇搭配使用。

异氰酸酯是制备聚氨酯泡沫塑料的另一种主反应原料，常用的有多苯基多次甲基多异氰酸酯及改性异氰酸酯。NCO＝20-32％，反应指数控制在105-125之间。

聚氨酯泡沫在成型过程中，催化剂是一个很重要的因素，合理的选择催化剂，对泡沫的成型非常关键。常用的催化剂有两类，即叔胺类和有机锡类，其中叔胺类催化剂主要催化发气反应，而有机锡类则刚好相反，主要催化链增长反应。这两类催化剂的搭配使用可获得满意的时间参数和催化效果。

匀泡剂可以改变聚氨酯体系的表面张力，改善原料的混合性，调节泡孔大小与结构，使最终制品泡孔均匀。

聚氨酯泡沫的发泡剂，从环保角度讲，不采用含氯含氟的物理发泡剂，而选用水作为化学发泡剂来使用。

为提高材料的阻燃性采用反应型阻燃剂和添加性磷酸酯复合使用。