热塑性聚氨酯基质树脂的制作流程
热塑性聚氨酯生产工艺流程
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聚氨酯生产工艺流程
聚氨酯生产工艺流程
《聚氨酯生产工艺流程》
聚氨酯是一种重要的聚合物材料，广泛应用于建筑、汽车、家具等领域。
其生产工艺流程经过多个步骤，包括原料准备、反应制备、后处理等环节。
首先，原料准备阶段是整个生产过程的第一步。
聚氨酯的主要原料包括异氰酸酯、聚醚多元醇、聚醚胺等。
这些原料需要经过严格的质检和配比，确保生产过程中原料的质量和比例准确无误。
其次，反应制备阶段是生产过程的关键环节。
在反应釜内，将异氰酸酯和聚醚多元醇按一定比例加入，经过混合搅拌后进行化学反应，生成聚氨酯树脂。
具体的反应条件包括温度、压力、反应时间等，需要严格控制，确保产物的质量。
最后，后处理阶段是生产工艺流程的最后一步。
在此阶段，需要对产物进行分离、干燥、粉碎等处理，将其制成成品粉末或颗粒状物料。
同时，也需要对生产设备进行清洗维护，确保下一批生产的顺利进行。
总的来说，聚氨酯生产工艺流程是一个复杂而严谨的过程。
各个环节都需要精心设计和严格控制，以确保产物的质量和生产效率。
随着科技的不断进步，聚氨酯生产工艺流程也在不断完善，为生产高质量的聚氨酯产品提供了可靠的保障。
工程热塑性聚氨酯树脂(Isoplast)-产品加工指南
干燥器技术
除湿/干燥床干燥器原理
除湿/干燥床干燥器的原理是加热的“干燥”空气在热塑 颗粒上方进行闭环流通。这样，水分将释放到流经的空气 中。然后，“湿”空气通过含有分子筛材料的除湿/干燥 床。这种材料能够吸收循环的空气中所含的水分，从而使 其重新成为“干燥”空气（见图 1）。
排除问题 熔接痕强度 模具平衡 次料 退火 挤塑 ...................................................................9 吹塑 ...................................................................10 上色 ...................................................................10
加工指南
加工指南
塑料干燥基础知识 ........................................... 3 水在塑料中的物理性质 干燥工艺
干燥 ...................................................................3 干燥器要求 管理残余含水量
Isoplast® ETPU 树脂加工指南
塑料干燥基础知识 干燥
水在塑料中的物理性质
许多塑料树脂在加工之前需要进行干燥。在注塑或挤塑过 程中，含水量过高可能会造成外观缺陷，例如成品部件表 面出现水纹和气泡。除了导致部件外观不可接受外，水分 在加工过程中还可与聚合物发生反应，使聚合物分子量降 低，改变最终部件的物理性能。
聚氨酯生产工艺流程
聚氨酯生产工艺流程聚氨酯（Polyurethane，简称PU）是一种广泛应用的合成材料。
其生产工艺流程包括原料准备、预聚体制备、聚合反应、成型加工和后续处理等多个步骤。
首先是原料准备。
聚氨酯的原料主要包括聚醚、聚酯、聚碳酸酯等多种聚合物和异氰酸酯等活性化合物。
这些原料需要进行储存、搬运、称量等步骤，确保质量和数量的准确性。
接下来是预聚体制备。
预聚体是指聚氨酯的中间产物，通过醇和异氰酸酯的缩合反应制得。
该步骤通常在特定的温度和时间下进行，以确保产物的质量稳定。
预聚体的产物经过烘干、粉碎等处理后，进一步用于聚合反应。
然后是聚合反应。
聚合反应是通过预聚体与对应的聚醚、聚酯等原料进行反应，形成聚氨酯。
通常情况下，需要配合催化剂、稳定剂、发泡剂等添加剂，以控制反应速度、调节物料性能。
这一步骤的关键在于控制温度、搅拌速度和气体排放等参数，以获得所需的成品。
接下来是成型加工。
成型加工是将聚氨酯料液注入模具中，通过物理或化学发泡等方式，使其具备特定的形状和性能。
根据需要，还可以进行模具挤塑、涂覆、浇注等不同的加工方式。
这一步骤需要仔细控制注液速度、温度和压力等参数，以保证成品的成型质量。
最后是后续处理。
在成品形成后，还需要进行一系列的后续处理工序。
例如，对于硬质聚氨酯，可以进行切割、抛光、打磨等表面处理；对于软质聚氨酯，可以进行压花、热定型等二次成型操作。
此外，还需要进行质量检验、包装、存储等环节，以确保成品的质量和可用性。
总体而言，聚氨酯生产工艺流程是一个复杂而精细的过程。
在每个环节中，都需要仔细控制各种参数，以确保产品的质量和性能。
随着技术的发展和创新，聚氨酯的生产工艺也在不断进步，为各行各业提供更多样化和多功能的聚氨酯产品。
聚氨酯树脂的合成及结构 高分子
聚氨酯树脂的合成及结构高分子聚氨酯树脂是一种高分子化合物，具有多种优良性能，广泛应用于涂料、胶粘剂、弹性体等领域。
本文将介绍聚氨酯树脂的合成过程及其结构特点。
聚氨酯树脂的合成通常包括两个主要步骤：聚合反应和交联反应。
聚合反应是指将两种或多种含有异氰酸酯官能团的化合物与含有醇官能团的化合物发生反应，形成聚合物的过程。
而交联反应是指在聚合物中引入交联剂，使聚合物分子之间发生交联，增加聚氨酯树脂的网络结构，提高其物理性能。
聚合反应中常用的异氰酸酯包括二异氰酸酯和多异氰酸酯。
二异氰酸酯是由二异氰酸酯与含有两个醇官能团的化合物反应得到的。
多异氰酸酯是由异氰酸酯与含有多个醇官能团的化合物反应得到的。
醇官能团的化合物可以是多元醇，如聚醚多元醇、聚酯多元醇等。
在聚合反应中，异氰酸酯与醇官能团发生加成反应，形成尿素键，同时释放出一分子的醇或异氰酸酯。
这一反应是可逆的，因此需要控制反应条件和配比，以获得所需的聚合物。
交联反应中常用的交联剂包括聚醚多醇、聚酯多醇等。
交联剂与聚合物中的异氰酸酯或醇官能团发生反应，形成交联结构。
交联剂的引入可以增加聚氨酯树脂的分子量，并且改善其热稳定性、耐溶剂性和机械性能等。
聚氨酯树脂的结构特点主要表现在其分子链和交联结构上。
聚氨酯树脂的分子链通常呈线性或分支状结构。
线性聚氨酯树脂的分子链由醇官能团与异氰酸酯官能团交替排列而成。
分支状聚氨酯树脂的分子链中含有多种醇官能团或异氰酸酯官能团，使聚氨酯树脂的分子链呈现分支状结构。
分支状结构可以增加聚氨酯树脂的分子量，并且改善其物理性能。
聚氨酯树脂的交联结构通常是由交联剂引入后形成的。
交联结构可以使聚氨酯树脂的分子链之间形成三维网络结构，增加其强度和耐热性。
交联结构还可以改善聚氨酯树脂的耐溶剂性和耐腐蚀性，提高其使用寿命和稳定性。
聚氨酯树脂是一种合成的高分子化合物，其合成过程包括聚合反应和交联反应。
聚氨酯树脂的结构特点主要表现在其分子链和交联结构上。
热塑性聚氨酯材料的制备及应用
热塑性聚氨酯材料的制备及应用热塑性聚氨酯（TPU）材料是一种高密度、高强度的聚合物，有着优异的耐磨性、柔软性、耐化学腐蚀性和耐高温性能。
因此，热塑性聚氨酯材料在众多领域得到了广泛应用，如汽车、建筑、电子、医疗等行业。
本文将从热塑性聚氨酯材料的制备和应用两个方面进行探讨。
一、热塑性聚氨酯材料的制备热塑性聚氨酯材料的制备主要分为以下几个步骤：1.原材料准备热塑性聚氨酯材料的主要原料是聚醚或聚酯等多元醇与二异氰酸脂的反应产物。
其中，多元醇可以是聚醚三元醇、聚酯三元醇等，二异氰酸脂可以是二异氰酸酯、二异氰酸酰胺等。
2.反应制备首先将多元醇与二异氰酸脂按照一定的比例混合均匀，然后在一定的温度下进行反应，使其形成热塑性聚氨酯材料。
在反应的过程中，需要加入一些催化剂、稳定剂和其他添加剂，以提高其性能和稳定性。
3.加工成型制备好的热塑性聚氨酯材料可以通过注塑、挤出、吹塑等方式进行加工成型。
这些加工方式可以根据不同的形状和要求进行调整，从而得到最优质的成品。
二、热塑性聚氨酯材料的应用1.汽车领域热塑性聚氨酯材料在汽车领域有着广泛的应用，特别是在汽车内饰和座椅的生产中。
热塑性聚氨酯材料可以制成柔软、舒适的座椅垫、扶手和门板等部件，同时具有耐磨性和高强度。
2.建筑领域热塑性聚氨酯材料在建筑领域中的应用越来越广泛。
它可以制成符合建筑物温度、压力和防火等要求的绝缘材料、防水材料和隔声材料。
这些材料可以有效减少建筑物的能量消耗和噪音污染。
3.医疗领域热塑性聚氨酯材料在医疗领域中也有着广泛应用。
它可以制成各种医疗用品，如外科手术器械、人工心脏瓣膜、人造组织和器官等。
这些医疗用品具有柔软性、易清洁和低过敏性的特点，对患者的健康安全也具有重要意义。
4.电子领域热塑性聚氨酯材料在电子领域中也有广泛应用。
它可以制成高耐磨的电子零部件、防静电材料和柔性线路板等。
这些材料可以有效保护电子设备的安全，提高电子设备的可靠性和稳定性。
总之，热塑性聚氨酯材料在众多领域中都有着广泛应用。
热塑性聚氨酯的生产、加工与应用
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Chemical Propellants & Polymeric Materials
２００５ 年第 ３ 卷第 ２期
图１ 工厂机械计量法间歇式生产ＴＰＵ的装置图 Ｆｉｇ．１ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｓｋｅｔｃｈ ｏｆ ＴＰＵ ｂａｔｃｈ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂｙ
Ｔａｂ．１ Ｐａｒｔｉａｌ ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｇｌｙｃｏｌｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ＴＰＵ ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ
缩写 化学名称
结构
特征
Ｐ Ｂ Ａ 聚四亚甲基己二酸酯二醇 Ｈ Ｏ－（ Ｃ Ｈ２） ４Ｏ Ｃ Ｏ （ Ｃ Ｈ２）４－Ｃ Ｏ Ｏ ｎ （ Ｃ Ｈ２）４－ＯＨ
手工计量法 手工称量 电动混合 注盘
烘箱（ １ ４ ０ ３ ￣ ５ ｈ ） 硫化 破碎 造粒
机械计量法 用浇注机完成原料计量与混合
浇注到带有加热输送带的盘中 加热温度 １２０
停留时间 １５ｍｉｎ 然后熟化 破碎 造粒（图 １）
万方数据
化学推进剂与高分子材料
２００５ 年第 ３ 卷第 ２期
·生产实践·
热塑性聚氨酯的生产 加工与应用
朱长春 １ 谷金河 ２
１．洛阳吉明化工有限公司 河南洛阳 ４７１０１２ ２．河南洋浦科贸有限公司 河南郑州 ４５０００２
摘 要： 介绍热塑性聚氨酯的生产方法 原料 设备 加工工艺和应用领域 关键词： 热塑性聚氨酯 双螺杆反应挤出机 本体聚合 注射成型 挤出成型 压延成型 中图分类号： ＴＱ３２５ 文献标识码： Ａ 文章编号： １６７２－２１９１（２００５）０２－００４０－０６
４ ０ 可用氮气来保护原料与空气的接触
１．２．２ 计量与混料系统
ＴＰＵ 生产装置的计量系统有 ２ 类 一类是采用
热塑性聚氨酯（TPU）注塑加工
热塑性聚氨酯(TPU)注塑加工摘要：本文对热塑性聚氨酯（Polyurethane Thermoplastic）的化学结构与性能之间的关系进行了较系统的论述，在此基础上，介绍了TPU注塑模具的设计及注塑成型工艺方面的注意事项，供相关技术人员参考。
关键词：热塑性聚氨酯（TPU）、软链段、硬链段、虚交联、缩水率、浇铸系统、加工温度。
何为聚氨酯？所谓的聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，它是由多异氰酸酯与多元醇反应而成，在分子链上含有许多重复的氨基甲酸酯基团（—NH—CO—O —）。
在实际合成的聚氨酯树脂中，除了氨基甲酸酯基团外，还有脲、缩二脲等基团。
大分子多元醇与二异氰酸酯反应生成的链段称为“软链段”，它赋予聚氨酯较好的软顺性；多异氰酸酯与扩链剂生成的链段称为“硬链段”，它赋予聚氨酯较好的刚性与硬度。
软硬链段组成的聚氨酯树脂中，氨基甲酸酯只占少数，所以称为聚氨酯未必恰当，从广义上讲，聚氨酯乃至异氰酸酯的加聚物。
不同类型的异氰酸酯与多羟基化合物反应后，生成各种结构的聚氨酯，从而获得不同性质的高分子材料，如塑料、橡胶、涂料、纤维、粘合剂等。
聚氨酯橡胶聚氨酯橡胶于1940年首先在德国研制成功，1952年后开始投入工业生产，而我国是从60年代中期开始研制并投入生产的。
聚氨酯橡胶属于一种特种橡胶，由聚醚或聚酯与异氰酸酯反应而制得。
因原料种类、反应条件及交联方法的不同而有许多品种。
从化学结构上看，有聚醚型与聚酯型，从加工方法上看，有混炼型、浇注型、和热塑型三种。
合成聚氨酯橡胶，一般先由线型聚酯或聚醚与二异氰酯酯反应，制成低分子量的预聚体，经扩链反应生成高分子聚合物，然后添加适当的交联剂，加热使其固化，成为硫化橡胶，这种方法称为预聚法或二步法。
也可以用一步法——将线型聚酯或聚醚直接与二异氰酸酯、扩链剂、交联剂混合，使反应发生，生成聚氨酯橡胶。
热塑聚氨酯
塑性聚氨酯弹性体（TPU）母料的生产工艺及设备一、概况：TPU是加热可塑化，溶剂可溶解的聚氨酯弹性体。
与MPU（混炼型聚氨酯弹性体）和CPU（浇注型聚氨酯弹性体）比较，化学结构上没有或少有化学交联，分子基本上是线性的，而存在一定的物理交联。
它具有高模量、高强度、高伸长和高弹性。
优良的耐磨、耐油、耐低温、耐老化性能。
可用一般塑料加工方法生产各种制品，废料可回收利用，可广泛使用助剂与填料，以改善某些物理性能、加工性能或降低成本。
TPU按软段结构可分为聚酯型、聚醚型等。
聚酯型因含有内聚能较高的酯基，产品的机械性能较高，成本适中，但耐水性能较差。
而聚醚型由于它无酯基并在分子中含有可自由放置的醚键，而表现出较好的低温柔顺性和耐水解性，但机械强度和耐热性较差。
聚己内酯型介于聚酯和聚醚之间，综合性能较好，但价格较高。
二、聚酯型热塑性聚氨酯弹性体1、原料：（1）高分子二醇：聚酯多元醇（PES）PEA（聚己二酸乙二醇酯）M=2000，羟值55±3 mgKOH/gPDA（聚己二酸乙二醇内二醇酯）M=2000，羟值56±2.5 mgKOH/gPBA（聚己二酸乙二醇丁二醇酯）M=2000，羟值56±2.5 mgKOH/g（2）二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）（芳香族）纯MDI在常温下为白色或微黄色固体，加热时有刺激性臭味，熔点≥38℃，沸点194~199℃/5mmHg，密度：1.19。
分子式及分子量：C15H10N2O2；250（3）扩链剂（低分子二醇）：1，4丁二醇（BDO）（脂肪开链二醇）为无色油状液体，极易吸水，相对分子量M=90.1、密度1.02，沸点：229.5℃，熔点20.1℃2、配方：PES（MW2000，二官能度）1克分子MDI 3克分子BDO 2克分子异氰酸酯指数R=（NCO/OH）=0.97~1.03性能：密度1.2 硬度（邵A）70-95拉伸强度MP 35-40 300%模量MPa 3-18伸长率% 450-700 撕裂强度MPa 4-12磨耗（克损失）0.0025~0.15 脆化温度-17~-30℃3、生产工艺：将高分子聚酯二醇（PES）熔化后加入A料罐，加热到要求料温（100~120℃）后在低速搅拌下真空脱水2~3h，使之含水量＜0.05%，解除真空通氮气后备用；将MDI熔化后加入B料罐，加热到要求温度（60~70℃）后在低速搅拌下真空脱气0.5~1h，使之达到要求后，解除真空并通氮气后备用；将低分子二醇（BDO）加入C料罐加热到要求温度（30~50℃）后在低速搅拌下真空脱水0.5~1h，使之含水量达到要求后，解除真空并通氮气后备用。
热塑性聚氨酯树脂成型品的生产技术
为了解决该问题，存在如下方法：在皮革表面例如天然皮革或合成皮革上涂布树脂等。JP-A 2007-314919(专利文献2)介绍了通过将添加交联剂和聚醚改性有机
人造皮革从而改善耐磨性。但是，在这种情况下，由于表面整饰剂的亲水性变强，因此担心当深色饮料例如咖啡等或液体粘附时液体颜色转移至皮革，或者 的颜色于文具、玩具、家电、汽车座、家具、衣服、鞋、包、卫生用品、室外帐篷等。当用于这些用途时，聚氨酯树脂成型品 型时其需要脱模性。
但是，单独使用聚氨酯树脂时，滑动性等不足，常常不能充分地应对需要耐磨性的领域，并且需要进一步的性能改善。
而且，作为改善聚氨酯树脂成型品的耐磨性和润滑性的方法，已知在制备该树脂成型品时将有机硅组分例如硅油或有机硅粉末捏合到聚氨酯树脂中。例如， 硅共聚物颗粒与聚氨酯弹性体捏合以成功地改善合成皮革的耐磨性。但是，在这种情况下，由于将有机硅粉末捏合到聚氨酯树脂中，因此制造工艺变得复杂 硅共聚物颗粒的添加量，并且如果该量大，则不能维持聚氨酯树脂成型品的透明性。
聚氨酯生产工艺
聚氨酯生产工艺聚氨酯生产工艺流程摘要:聚氨酯(Po1yurethane, PU)的发展。
1937，德国Bayer合成第一种聚氨酯热塑性塑料Durthane U40年代，制得了合成纤维贝纶U(Perlon U)。
50年代，得到聚氨酯弹性体、弹性纤维和泡沫塑料。
60年代，聚氨酯涂料和粘合剂等开始应用。
我国聚氨酯工业起始于20世纪50年代末，1959年上海市轻工业研究所开始聚氨酯泡沫塑料的研究。
聚氨酯是综合性能优秀的合成树脂之一。
由于其合成单体品种多、反应条件温和、专一、可控、配方调整余地大及其高分子材料的微观结构特点，可广泛用于人造革、涂料、黏合剂、泡沫塑料、合成纤维以及弹性体,已成为人们衣、食、住、行以及高新技术领域必不可少的材料之一，其本身已经构成了一个多品种、多系列的材料家族，形成了完整的聚氨酯工业体系，这是其它树脂所不具备的。
关键词:原料规格、合成工艺、反应速率影响因素、蒸汽汽提反应单元论述一、原料规格聚氨酯树脂主要的原料是含异氰酸酯基(NCO)的多异氰酸酯(isocyanate)和含活泼氢的聚醚(ployether ployol )与聚酯多元醇(polyester ployol)。
将以上两种基本原料进行化学改性，这种改性的多元醇中间体，可制成具有特殊工艺和特殊物理性能的聚氨酯树脂，从而增加聚氨酯品种与应用领域。
除以上原料外，聚氨酯树脂产品广泛采用催化剂、交联剂、扩链剂、发泡剂等助剂，可通过聚氨酯树脂生产工艺、降低成本，延长使用寿命，增加品种等。
脂肪族异氰酸酯脂环族芳香族聚酯多元醇环氧丙烷聚醚多元醇低聚物多元醇四氢呋喃聚醚多元醇聚醚多元醇其它聚醚多元醇聚氨酯原料其它多元醇胺类扩链剂扩链(交联)剂醇类扩链(交联)剂叔胺类催化剂催化剂金属有机化合物阻燃剂抗氧剂其它配合剂紫外线吸收剂着色剂增塑剂一、结构特点在分子结构中含有异氰酸酯基团(,N,C,O)的化合物，均称为异氰酸酯(isocyanate),其结构通式如下:R,(NCO)n式中R为烷基、芳基、脂环基等;n,1、2、3….整数。
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本技术涉及一种热塑性聚氨酯基质树脂组合物，其包含至少一种C38链烷二醇、至少一种烷氧基化的芳族二醇和至少一种聚异氰酸酯。
此外，本技术涉及纤维增强的复合材料，其包含本技术的固化的热塑性聚氨酯聚合物基质和纤维材料。
此外，描述了用于制备本技术的纤维增强复合材料的方法以及该组合物或纤维增强复合材料在铁路车辆、汽车、飞机、船舶、航天器、摩托车、自行车、体育用品、头盔、功能性服装、鞋子、桥梁和建筑物中的建筑部件或风力涡轮机叶片中的用途。
技术要求1.一种热塑性聚氨酯基质树脂组合物，其包含：(i)至少一种式(I)的C3-8链烷二醇其中，R1、R1′、R2、R2′、R3和R3′各自独立地选自H和经取代或未经取代的C1-4烷基；及n为0、1、2或3，优选为0；其中，若n＝0、2或3，则R1、R1′、R2和R2′至少之一为经取代或未经取代的C1-4烷基；(ii)至少一种聚异氰酸酯；及(iii)至少一种烷氧基化的芳族二醇。
2.根据权利要求1的组合物，其中，(a)n＝0；和/或(b)R1′或R2′或两者均为H；和/或(c)R1和/或R2选自甲基和乙基，优选为甲基。
3.根据权利要求1或2的组合物，其中式(I)的二醇选自以下组中：2,3–丁二醇、2,3–戊二醇、2,3–己二醇、3,4–己二醇、1,2–丙二醇、1,3–丙二醇、1,2–丁二醇、1,2–戊二醇、1,2–己二醇，优选为2,3–丁二醇和1,2–丙二醇，更优选为2,3–丁二醇。
4.根据权利要求1至3之一的组合物，其中组合的组分(i)和(iii)的OH基团与所述聚异氰酸酯(ii)的NCO基团的摩尔比为2:1至1:10，优选为2:1至1:5，最优选为2:1至1:2。
5.根据权利要求1至4之一的组合物，其中至少一种聚异氰酸酯选自芳族聚异氰酸酯，优选选自以下组中：4,4′–二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4′–二苯基甲烷二异氰酸酯、聚合的4,4′–二苯基甲烷二异氰酸酯、聚合的2,4′–二苯基甲烷二异氰酸酯以及上述的混合物。
6.根据权利要求1至5之一的组合物，其中至少一种烷氧基化的芳族二醇为式(II)的化合物：其中，Rx选自CH2、CH(CH3)或C(CH3)2，Ry为H且Rz为甲基，或者Ry为甲基且Rz为H，并且n、n′、m和m′的值使得n+n′+m+m′＝1至20，优选n+n′+m+m′＝1至8。
7.根据权利要求1至6之一的组合物，其中所述热塑性聚氨酯基质树脂组合物还包含至少一种催化剂。
8.包含根据权利要求1至7之一的固化的热塑性聚氨酯基质树脂组合物的纤维增强的复合材料，其特征在于，基于所述纤维增强的复合材料的总体积，所含的纤维材料的比例大于30体积％。
9.制备根据权利要求8的纤维增强的复合材料的方法，其包括以下步骤：1)提供包含所述纤维材料的外部模具；2)优选在压力下，将根据权利要求1至7之一的热塑性聚氨酯基质树脂组合物引入所述模具中；及3)在最高140℃、优选60至120℃的温度下使所述组合物固化。
10.根据权利要求1至7之一的组合物或根据权利要求8的纤维增强的复合材料在铁路车辆、汽车、飞机、船舶、航天器、摩托车、自行车、体育用品、训练设备、手机和笔记本电脑外壳、头盔、功能性服装、鞋子、桥梁和建筑物中的建筑部件或风力涡轮机叶片中的用途。
技术说明书热塑性聚氨酯基质树脂技术领域本技术涉及一种热塑性聚氨酯基质树脂组合物，其包含至少一种C3-8链烷二醇、至少一种烷氧基化的芳族二醇和至少一种聚异氰酸酯。
此外，本技术涉及纤维增强的复合材料，其包含本技术的固化的热塑性聚氨酯聚合物基质和纤维材料。
此外，描述了用于制备本技术的纤维增强复合材料的方法以及该组合物或纤维增强复合材料在铁路车辆、汽车、飞机、船舶、航天器、摩托车、自行车、体育用品、头盔、功能性服装、鞋子、桥梁和建筑物中的建筑部件或风力涡轮机叶片中的用途。
背景技术纤维增强的复合材料(FRC)含有嵌入固化基质树脂中的纤维材料。
由于成品部件应承受高的机械应力，所采用的形成基质的树脂应在固化后与纤维材料牢固连接，以避免纤维增强复合材料中的缺陷。
通常，热固性基质树脂用于生产纤维增强的复合材料，其通常表现出极高的反应性，导致在固化过程中产生的热量增加，这可能损害纤维材料的性能。
此外，基于热固性基质的组合物由于固化时间而需要延长的制造过程。
此外，所得复合热固性材料的形状的后固化改性仅可通过去除材料，例如切割或研磨，而得以实现。
另一方面，用热塑性基质而处理的纤维材料层通常具有不足的机械性能。
仍然需要可以后固化改性，但仍可用于高速、高容量工艺，例如RTM的热塑性基质。
因此，本技术的一个目的是提供一种改进的热塑性聚氨酯基质树脂组合物，其满足上述需要，特别是提供短的制造过程(高Tg，但可成形)和良好的机械性能(高硬度)。
技术内容本技术人惊奇地发现，本文所述的热塑性聚氨酯基质树脂组合物提供改善的硬度特性和高玻璃化转变温度(Tg)，使其非常适用于例如在RTM过程中生产的用于结构应用的高性能纤维增强部件。
具体而言，已发现短链空间抑制的邻位二醇，如1,2–丙二醇或2,3–丁二醇，与MDI反应，形成适用于RTM加工的高Tg的热塑性PU树脂，但仍然可以模塑/成型。
该树脂的分子量可以通过使用支化的聚异氰酸酯，诸如聚合MDI而控制。
通过使用烷氧基化的芳族二醇，例如乙氧基化的双酚A，可以改善所述短链多元醇与聚异氰酸酯的混溶性。
在本说明书中，术语“一”和“一个”和“至少一个”与术语“一个或多个”相同并且可以互换使用。
具体而言，如本文所用，“至少一种”涉及1、2、3、4、5、6、7、8、9或更多种，并且是指分别化合物的不同类型，但不是组合物中分子的绝对数量。
因此，“至少一种二醇”是指组合物包含至少1种但任选2种或更多种不同的二醇。
在本技术的上下文中，术语“基本上不含”应解释为组合物中所含的分别化合物的量基于组合物的总重量小于5重量％、4重量％、3重量％、2重量％、1.5重量％、1重量％、0.75重量％、0.5重量％、0.25重量％或0.1重量％，其中所述量分别以降序而更优选。
例如，4重量％比5重量％更优选，3重量％比4重量％更优选。
除非另有明确说明，否则术语“树脂”或“基质树脂”应解释为“双组分聚氨酯基质树脂”。
在本技术中，除非另有明确说明，否则至少一种聚异氰酸酯(ii)的异氰酸酯(NCO)基团与至少一种二醇(i)和至少一种二醇(iii)的羟基(OH)的总和的摩尔比也称为NCO:OH。
在第一方面，本技术涉及一种热塑性聚氨酯基质树脂组合物，其包含(i)至少一种式(I)的C3-8链烷二醇其中，R1、R1′、R2、R2′、R3和R3′各自独立地选自H和经取代或未经取代的C1-4烷基；及n为0、1、2或3，优选为0；其中，若n＝0、2或3，则R1、R1′、R2和R2′至少之一为经取代或未经取代的C1-4烷基；(ii)至少一种聚异氰酸酯；及(iii)至少一种烷氧基化的芳族二醇。
此外，本技术涉及纤维增强的复合材料，其包含本技术的固化的热塑性聚氨酯基质树脂组合物和纤维材料，其特征在于所含纤维材料基于所述纤维增强复合材料总体积的比例大于30体积％。
此外，本技术涉及制备本技术的纤维增强复合材料的方法，其包括以下步骤：1)提供包含纤维材料的外部模具；2)优选在压力下，将本技术的热塑性聚氨酯基质树脂组合物引入所述模具中；及3)在最高140℃，优选60至120℃的温度下使所述组合物进行固化。
除此之外，本技术还涉及本技术的组合物或本技术的纤维增强复合材料在铁路车辆、汽车、飞机、船舶、航天器、摩托车、自行车、体育用品、训练设备、手机和笔记本电脑外壳、头盔、功能性服装、鞋子、桥梁和建筑物中的建筑部件或风力涡轮机叶片中的用途。
在权利要求中阐述了本技术的其他优选实施方案。
本技术的热塑性聚氨酯基质树脂组合物包含：(i)至少一种式(I)的C3-8链烷二醇其中，R1、R1′、R2、R2′、R3和R3′各自独立地选自H和经取代或未经取代的C1-4烷基；及n为0、1、2或3，优选为0；其中，若n＝0、2或3，则R1、R1′、R2和R2′至少之一为经取代或未经取代的C1-4烷基；(ii)至少一种聚异氰酸酯；和(iii)至少一种烷氧基化的芳族二醇。
根据本技术的热塑性聚氨酯基质树脂组合物的(i)项的至少一种空间限制的二醇为包含至少两个醇官能团和至少3个且多至8个碳原子的硬烃主链的醇化合物。
在不同的实施方案中，所述二醇是邻位二醇，即n＝0。
在不同的优选的实施方案中，两个羟基中至少一个是仲羟基或叔羟基，优选为仲羟基。
更优选的实施方案，其中两个羟基均为仲羟基或叔羟基，优选为仲羟基。
这意味着在优选的实施方案中，R1′和R2′均是H。
进一步优选的是，所述经取代或未经取代的烷基选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、2–丁基和叔丁基，优选为甲基和乙基。
如果取代的话，则取代基优选羟基，从而使二醇为多元醇。
在不同的实施方案中，R1和/或R2为甲基或乙基，优选为甲基。
特别优选的是其中n＝0且R1和R2均为甲基或R1为H且R2为甲基的实施方案。
在其中n＝0的优选实施方案中，R1和R1′中的至少一个和R2和R2′中的至少一个不是氢，而是C1-4烷基，优选为甲基或乙基，更优选为甲基。
最优选的实施方案是其中R1和R2是甲基且R1′和R2′是氢，即该化合物为2,3–丁二醇。
在其他的优选实施方案中，n为1或2，优选为1。
.在该实施方案中，R3和R3′优选为H。
当n ＝1时，所有的R1、R1′、R2、R2′均可为氢。
这产生1,3–丙二醇。
当n＝2或3时，所述羟基不可以都是伯羟基，即R1、R1′、R2和R2′中的至少一个不是氢。
在不同的实施方案中，所述二醇选自2,3–丁二醇、2,3–戊二醇、2,3–己二醇、3,4–己二醇、1,2–丙二醇、1,3–丙二醇、1,2–丁二醇、1,2–戊二醇、1,2–己二醇，优选为2,3–丁二醇和1,2–丙二醇，更优选为2,3–丁二醇。
在优选的实施方案中，所用的二醇可以在空间上受到限制。
如这里关于邻位二醇所用的“空间限制的”或“空间抑制的”是指式(I)化合物的分子部分不能沿着带有羟基的两个碳原子的轴而自由旋转。
根据本技术，基于热塑性聚氨酯基质树脂组合物的总重量，热塑性聚氨酯(TPU)基质树脂组合物含有至少10重量％的至少一种根据项目(i)的式(I)的二醇。
在更优选的实施方案中，基于TPU基质树脂组合物中所有多元醇的总重量，项目(i)的化合物的含量为10至70重量％，优选为20至50重量％。
这些包括众所周知的脂族、脂环族或芳族单体二异氰酸酯。
优选分子量为160g/mol至500g/mol的聚异氰酸酯，特别是芳族聚异氰酸酯。
在不同的实施方案中，使用芳族聚异氰酸酯，例如二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的异构体，包括4,4′–二苯基甲烷二异氰酸酯(4,4′–MDI)、2,2′–二苯基甲烷二异氰酸酯(2,2′–MDI)、2,4′–二苯基甲烷二异氰酸酯(2,4′–MDI)；亚苯基二异氰酸酯的异构体，例如1,3–亚苯基二异氰酸酯、1,4–亚苯基二异氰酸酯；萘–1,5–二异氰酸酯(NDI)，甲苯二异氰酸酯(TDI)的异构体，例如2,4–TDI和2,6–TDI；间–和对–四甲基二甲苯二异氰酸酯(TMXDI)，间–和对–二甲苯二异氰酸酯(XDI)，3,3′–二甲基二苯基–4,4′–二异氰酸酯(TODI)，甲苯二异氰酸酯，萘、二–和四烷基二苯基甲烷二异氰酸酯，4,4′–二苄基二异氰酸酯及其组合物。