TWI242019B - Matrix resin composition for fiber-reinforced plastics and process for production of fiber-reinforced plastics - Google Patents

Matrix resin composition for fiber-reinforced plastics and process for production of fiber-reinforced plastics Download PDF

Info

Publication number
TWI242019B
TWI242019B TW91132304A TW91132304A TWI242019B TW I242019 B TWI242019 B TW I242019B TW 91132304 A TW91132304 A TW 91132304A TW 91132304 A TW91132304 A TW 91132304A TW I242019 B TWI242019 B TW I242019B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polyol
resin composition
fiber
difunctional
reinforced plastic
Prior art date
Application number
TW91132304A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200413429A (en
Inventor
Noriya Hayashi
Shunichi Hayashi
Norio Miwa
Toshikatsu Nohara
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Ind Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Ind Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Ind Ltd
Publication of TW200413429A publication Critical patent/TW200413429A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI242019B publication Critical patent/TWI242019B/zh

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • C08G18/6666Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52
    • C08G18/667Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38
    • C08G18/6674Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3203
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/77Polyisocyanates or polyisothiocyanates having heteroatoms in addition to the isocyanate or isothiocyanate nitrogen and oxygen or sulfur
    • C08G18/78Nitrogen
    • C08G18/79Nitrogen characterised by the polyisocyanates used, these having groups formed by oligomerisation of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/797Nitrogen characterised by the polyisocyanates used, these having groups formed by oligomerisation of isocyanates or isothiocyanates containing carbodiimide and/or uretone-imine groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2280/00Compositions for creating shape memory
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04Polyurethanes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249924Noninterengaged fiber-containing paper-free web or sheet which is not of specified porosity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

1242019 A7 B7 五、發明説明(彳) 技術領域 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明爲關於纖維強化塑膠用基質樹脂組成物及纖維 強化型塑膠之製造方法,特別,爲關於以纖維強化塑膠 (FRP)和碳纖維強化塑膠(CFRP:以下,亦被包含於FRP) 作成具有板狀或圓筒狀可脹性之纖維強化型塑膠之製造方 法。 背景技術 於組裝宇宙空間等攜帶型材料之構造物上,必須於搬 運中儘可能縮小構造物的體積。例如於人工衛星和宇宙構 造物中,安裝太陽電池用之面板等大型裝置,由地上搬運 時要求小型化。而搬運時折疊之物質,於衛星軌道等之宇 宙空間以使用狀態的指定形狀展開。將此類搬運時可精簡 壓縮、於使用時具有可展開成指定形狀之膨脹性和展開性 之材料特佳,稱爲可脹性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 具有此類可脹性者於地上構造物所用之材料特性上亦 相當重要,若使用可脹性材料,則在搬運車輛等中疊載時 可精簡收藏(容積變小),於進行組裝和建設之現場可於使 用時展開成指定形狀。 具有可脹性之構造物爲經由利用接縫部之折疊等的機 械性作用、及經由加熱恢復成原來形狀的材料特性作用。 先前的可脹性爲多經由機械性構造,且以接縫部分予 以折疊之態樣。因此,於使用時必須加以外力,展開成指 定形狀。又,於構造上,展開時具有引起故障和事故等麻 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -5- 1242019 A7 B7 五、發明説明(2 ) 煩之問題。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 另一方面,至今亦已對於經由材料特性作用而具有可 脹性之構造物進行數個硏究。將具有可脹性之材料使用於 大型構造物上,亦必須爲具有某程度強度的硬質化材料。 具有強度之硬質化高分子材料較佳可列舉纖維強化塑膠 (FRP)和碳纖維強化塑膠(CFRP)等,於賦與可脹性上, 考慮使用形狀記憶聚合物、且內部含有纖維材料的FRP。 所謂形狀記憶聚合物爲指通常的聚合物中,成形形狀 及變形形狀可經由熱的溫度操作而靈活運用的樹脂。使用 此樹脂的形狀記憶聚合物成形體,在聚合物的玻璃態化溫 度以上、未滿成形溫度之溫度下加以變形,並於保持其形 狀之狀態下冷卻至玻璃態化溫度(Tg)以下,則可將變形 形狀固定,又,經由在玻璃態化溫度以上且未滿成形溫度 之溫度下加熱,則可恢復原來的成形形狀,其可經由溫度 操作而靈活運用變形形狀和成形形狀。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另一方面,一般所謂的FRP爲指含有連續纖維材料的 纖維強化型橡膠,硬度爲同於陶瓷,且具有同於金屬的強 度,重量爲鐵的約1/5左右,彈性率爲優於鐵的約3〜4倍。 此類FRP,特別爲CFRP,其截面積中僅何者與纖維和樹脂 緊密塡塞,乃爲自以往的重要硏究課題。 FRP中纖維的比例爲決定強度,故若增加纖維比例則 強度優良,但於作成板狀等之成形體形狀上,由纖維彼此 間密合之意義而言,亦必須具有樹脂。FRP中所用纖維的 織造、扭轉亦有各式各樣種類,例如於織物(布)亦可使 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -6 - 1242019 A7 B7 五、發明説明(3 ) 用寬10m左右的物質,可利用於大型構造用之板和管等。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 於此類FRP的製造中,必須令纖維材料中含浸樹脂, 而熱硬化性樹脂比熱可塑性樹脂之含浸性優良。因此,若 爲熱硬化性樹脂則通常粘度低,故可製造細孔的FRP,可 保持高強度,但熱可塑性樹脂爲軟化且不易保持構造。 但是,以往,若欲使用具有形狀記憶性之熱硬化性樹 脂製造FRP,則例如於二液硬化型樹脂之情況,隨著混合 而迅速硬化,具有無法確保含浸等操作時間(可使用時間) 之問題。 發明之揭示 本發明者等人鑑於上述問題點,對於開發具有延長可 使用時間之形狀記憶性的熱硬化性樹脂,並且開發於FRP 成型體之製造中,製造緻密含有纖維且具有優良強度及可 脹性等特性之成形體之方法,進行致力檢討。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其結果,本發明者等人發現於使用特定多元醇成分之 形狀記憶聚合物中,令纖維材料含浸所得之纖維強化型塑 膠,可解決此類問題點。本發明爲根此類發現而完成。 即,本發明爲提供令二官能或二官能之液狀二異氰酸 酯、和二官能之多元醇、和含有活性氫基之二官能鏈延長 劑,以官能基之莫耳比,含有二異氰酸酯:多元醇:鏈延長劑 = 5.0〜1.0 :1.0:4.0〜0爲其特徵之纖維強化塑膠用基質樹脂組 成物。 又,本發明爲提供令二官能或三官能之液狀二異氰酸 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 1242019 A7 B7 五、發明説明(4 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 酯、和二官能之多元醇、和含有活性氫基之二官能鏈延長 劑以官能基之莫耳比,二異氰酸酯:多元醇:鏈延長劑 = 5.0〜1.0 :1.0:4.0〜0調製之基質樹脂組成物中,將纖維材料 含浸後,令其硬化爲其特徵之纖維強化型塑膠之製造方法 〇 此處,前述之多元醇爲通常含有50重量%以上、較佳 爲70重量%以上之聚丙二醇。其他含有的多元醇成分爲未 擔心水解的醚系,且以分子設計性可爲高Tg化之芳香族系 或脂族側鏈系爲佳。 又,本發明爲提供將該含浸後之纖維材料,以至少二 層以上疊層且相互密合加壓,並以多層構造之層合體型式 硬化之纖維強化型塑膠之製造方法。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之FRP爲依舊令纖維材料於其內存在,經由形 狀記憶聚合物之樹脂組成物予以壓縮固定,故具有可脹性, 經由加熱則可採用第二形狀。經由靈活運用此類二種以上 之形狀及其形狀中之物性,則可將本發明之FRP應用於各 種用途。特別,關於聚合物之玻璃態化溫度設定於室溫附 近之情況,使用簡易的加熱手段,則可隨時簡單地變形固 定、展開、膨脹。 以下,說明本發明之纖維強化塑膠中所用的樹脂組成 物、以及纖維強化塑膠之製造方法。 用以實施發明之最佳形態 本發明之纖維強化型塑膠爲令二官能或三官能之液狀 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -8- 1242019 A7 B7 五、發明説明(5 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 二異氰酸酯、和二官能之多元醇、和含有活性氫之二官能 鏈延長劑以官能基之莫耳比,二異氰酸酯:多元醇:鏈延長劑 = 5.0〜1.0 :1.0:4.0〜0調製之基質樹脂組成物中,含浸纖維材 料後,令其硬化。 此處,首先說明本發明之纖維強化塑膠用基質樹脂組 成物。本發明之樹脂組成物的混合比爲以官能基之莫耳比, 通常爲二異氰酸酯:多元醇:鏈延長劑=2.0〜1.2·· 1.0·· 2.0〜0.2, 較佳爲二異氰酸酯:多元醇:鏈延長劑=3.0〜1.2 :1.0:2.0〜0.2, 更佳爲二異氰酸酯:多元醇:鏈延長劑=2.0〜1 .3: 1.0: 1.0〜0.3。 本發明所用樹脂組成物之特性必須具有令纖維材料充 分滲透的初期含浸性,且同時必須具有一定以上之可使用 時間長度。 樹脂組成物若考慮對於強化纖維的含浸性,則以根據 粘彈性測定之樹脂組成物粘度爲lOOOcps以下爲佳。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又,爲了確保樹脂組成物對於纖維材料之充分的含浸 時間且取得緻密的FRP成型體上,可使用時間爲3 0分鐘以 上、較佳爲60分鐘以上。此處之可使用時間爲指樹脂組成 物之粘度開始之時間,例如變成lOOOcps爲止之時間。 更且,爲了表現可脹性機能,由保持形狀記憶性之觀 點而言,樹脂組成物之Tg通常爲50〜70°C,較佳期望爲 55〜60°C左右。 以下例示本發明樹脂組成物中可使用的原料,但並非 限定於此。 首先,二官能之異氰酸酯例爲以一般式OCN-R-NCO表 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -9 - 1242019 A7 B7 五、發明説明(6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 示,R爲具有1、2個苯環及完全不具有苯環者均可使用, 具體而言,可列舉2,4_三烯二異氰酸酯、4,4,-二苯基甲烷 二異氰酸酯、碳化二亞胺改質之4,4·_二苯基甲院二異氰酸 酯、二異氰酸伸己酯等。 二官能之多元醇例爲以一般式HO-R’-OH表示,R·爲具 有1、2個苯環及完全不具有苯環者、及對於上述二官能之 多元醇以二官能羧酸或環狀醚反應之產物等,具體而言, 可列舉聚丙二醇、1,4-丁二醇己二酸酯、聚丁二醇、聚乙二 醇、雙酚-A +環氧丙烷等。 本發明之上述多元醇中,以不必擔心水解之醚系、於 分子設計性可高Tg化之芳香族系或脂族側鏈系爲佳。特別 以上述化合物中,丙二醇爲佳,多元醇成分中之單體通常爲 含有50重量%以上,較佳爲70重量%以上,更佳爲90重量 %以上。 關於多元醇之分子量並無特別限定,較佳爲使用1000 以下、更佳爲650以下之物質。多元醇若爲必要以上之高 分子量,則變成Tg,故爲不佳。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 含有活性氫之二官能鏈延長劑例爲以一般式HO-R"-OH 表示,R"爲((:山:^基、具有1、2個苯環之基等者均可使用, 具體而言,可列舉乙二醇、1,4-丁二醇、雙(2-羥乙基)氫醌 、雙酚-A +環氧乙烷、雙酚-A +環氧丙烷等。此類鏈延長劑 爲於樹脂組成物中具有Tg調整劑之職務,特別被使用於維 持高Tg。 於上述樹脂組成物中於可硬化範圍中添加的添加劑可 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -10- 1242019 A7 B7 五、發明説明(7 ) 添加一種以上各種充塡劑、有機成分、反應性稀釋劑等慣 用之添加劑。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 關於纖維材料並非限定於有機材料所形成的纖維,可 使用玻璃纖維等之無機纖維和碳纖維。具體而言,例如碳 纖維、芳醯胺纖維等爲合適。織造組織雖亦無限定,但可 列舉例如由縱絲和橫絲所構成的平織素材,厚度例如可使 用0.1〜1.0mm之範圍。 又,於本發明之纖維強化型塑膠中,除了上述基質樹脂 組成物及纖維材料以外,亦可含有增強用纖維和色素等,且 其份量比並無特別限定。 關於根據本發明之製造方法所得的纖維強化型塑膠, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其組成比雖無特別限定,但纖維材料之體積含有率通常含 有10〜70體積%、較佳爲20〜60體積%、更佳爲20〜55體積 %之比例。此處,FRP中之纖維材料的理論體積爲將每單位 面積之纖維材料重量考慮數枚疊層之値,除以纖維材料密 度之値予以計算。纖維材料未滿1 0體積%則無法充分發揮 纖維材料所造成的強度,故爲不佳,纖維材料若超過70體 積%則爲難成形性,且樹脂之含浸不足並難以取得良品。又 ,纖維材料若超過60體積%,則難充分發揮樹脂組成物的 可脹性。於上述體積含有率之範圍內,纖維材料之組成比 變多時,所得成形體之強度變高,另一方面,於配合許多樹 脂時,對成型體加熱時可非常迅速展開和復原。 其次,以一例說明本發明纖維強化型塑膠的製造步驟, 但並非限定於此,可利用各式各樣的FRP成形法。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ' _ -11 - 1242019 A7 B7 五、發明説明(8 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明樹脂組成物的各種材料可投入樹脂槽中混合、 調製,或者,事先於其他容器等中調製後投入樹脂槽中。於 此樹脂槽中,放入上述纖維材料並含浸。含浸時間可根據 樹脂組成和纖維材料之種類等而任意決定,本發明之樹脂 組成物由於確保可使用時間爲30分鐘以上,故於此可使用 時間之範圍內以樹脂可充分於纖維內滲透的時間、進行含 浸。 含浸後,FRP之硬化步驟爲對纖維和樹脂賦與完全的形 狀,並以加以相當壓力之狀態下,含溫度慢慢上升爲佳。若 溫度急劇上升,則纖維無法緻密塞滿,且所得之FRP成形 體有時變成粗密的成型體。 因此,於製造高密度之FRP上,期望慢慢令溫度上升 般地慎重控制溫度。 纖維材料爲以布、毯或帶等之狀態拉引,於樹脂組成 物所充滿之樹脂槽中通過亦可。還有,除了於樹脂槽中含 浸之方法以外,亦可適當採用由上側或下側噴附樹脂組成 物。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又,於形成多層構造層合體之情形中,將含浸後之纖維 材料於加壓手續前予以疊層二層以上,並且相互密合。重 疊調整厚度後,將此數枚之布等纖維材料通過加壓機構令 其硬化。此時,視需要,亦可連續經過硬化步驟。 於硬化時,熱加壓時的溫度通常爲上升至60〜180°C爲 止。壓力通常爲0〜20 kgf/mm2左右。 又,爲了調整溫度,並且解放熱所造成的歪斜並且除去 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -12- 1242019 A7 B7 五、發明説明(9 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,亦可進行後熟化(post-cure)做爲後硬化處理步驟。此時 ,加以成形時以上之加熱爲佳。最後,經過切斷步驟,檢查 所得的成形體。 本發明中經由使用基質樹脂組成物,則可確保初期的 含浸性並且確保一定以上的可使用時間長度,故於製造 FRP時可令樹脂於纖維材料中可充分浸透。如此,可輕易製 造具有充分強度及可脹性的FRP成型體。其後,FRP成型體 可採用指定的變形形狀,經由簡單的加熱操作,則可恢復成 形形狀。 以上,雖敘述關於本發明之實施形態,但本發明並非被 限定於所述之實施形態,於不超脫本發明要旨之範圍內可 加以各種變形及變更。以下,根據實施例更詳細說明本發 明,但本發明不被此些實施例所限制。 實施例 實施例1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 影響FRP物性特性之因子爲FRP的層合構造,配合對 象構造物要求之層合構造爲多樣的。 於可脹性FRP中,除了 FRP之基本物性,加上具有可 脹性乃爲重要的特性,其中加上樹脂特性和纖維材料之特 性,樹脂含有率、FRP中之厚度、纖維之定向等亦大爲影響 FRP層合構造。因此,使用一般的碳纖維布(CF布)和二 液硬化型之形狀記憶聚合物,以熱加壓將FRP成形,並且 調查CF布層合數和FRP厚度對於可脹性所造成的影響。結 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -13- 1242019 A7 B7 五、發明説明(1〇 ) 果示於下述表1。 表1 板厚 CF布1枚 CF布2枚 CF布3枚 0.5mm 具有可脹性 具有可脹性 具有可脹性 1.0mm 一 具有可脹性 具有可脹性 1.5mm — —— 具有可脹性 注)CF布:PYROFIL TR1120M (三菱麗昂(株)平紋織物、 厚度0.1 7mm (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由表1可知,令FRP之厚度以0.5mm、1.0mm、1.5mm 變化時、及、疊層之CF布以1枚、2枚、3枚變化時,全 部具有可脹性。 竇施例2 可使用做爲本發明樹脂組成物的二液硬化型聚胺基甲 酸乙酯樹脂爲由具有NCO基的異氰酸酯、和具有OH基之 多元醇(長鏈)、和鏈延長劑(短鏈)所構成。 二液硬化型樹脂之單體必須於常溫下爲液體,加上必 須考慮Tg的控制、反應性等。本發明中,爲了確保樹脂組 成物之初期含浸性,且取得充分的可使用時間上,必須對於 上述各成分內之硬化劑多元醇成分進行檢討。 多元醇成分爲與脂族酯系化合物(聚己內酯二醇: PCL5 00)相比較,對於分別單獨使用二官能性雙酚A之環 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -14- 1242019 A7 B7 五、發明説明(n ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 氧丙烷加成物(BPX800)做爲芳香族系化合物、二官能性 聚乙二醇(PEG3 00)做爲脂族系化合物、二官能性聚丙二 醇(PPG400)做爲脂族側鏈系化合物之情況,測定硬化物之 Tg及動態粘彈性。硬化物之Tg結果示於表2。 表2 多元醇單體 Tg (°C ) PPG400 42.8 PEG30 38.4 BPX800 35.2 PCL500 15.7 關於Tg,若與酯系化合物(PCL500)相比較,則確認 其他化合物爲高Tg。 又,於動態粘彈性之測定中,上述之任一種化合物均 於30〜50°C之範圍中,取得彈性率(Pa)爲大變化之同樣結 果。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次,對於上述4種多元醇單體,於25°C環境下,以 200克之比例測定二液混合後之溶液粘度的經時變化。 其結果,脂族系之PCL500、PEG300爲反應性高,且 溶液粘度之上升快速。與其相比較,脂族側鏈系之PPG400 及芳香族系之BPXSOO爲反應性低,溶液粘度之上升慢,故 於3 0分鐘左右幾乎無變化。關於脂族側鏈系之ppg爲於約 150分鐘左右、芳香族系之BPX爲於約50〜60分鐘左右維 本紙^^度適财關家標準((:刚44麟(21(^297公釐) ""一 -15- 1242019 A7 B7 五、發明説明(12 ) 持低粘度狀態。但,芳香族系之BPX800爲初期粘度高,故 認爲對於CF布的含浸性差。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 最後,上述多元醇單體內,纖維材料之初期含浸性良 好,對於具有一定以上可使用時間長度之脂族側鏈系化合 物之二官能性聚丙二醇(PPG400),實驗鏈延長鏈之高Tg 結果示於下述表3。 表3 莫耳比 Tg (°C ) PPG400 42.8 PPG400/l,4BG=l/0.5 57.3 PPG400/1,4BP=1/1 63.6 由此結果,於使用做爲脂族側鏈系化合物之二官能性 聚丙烯時,確認使用I,4-丁二醇的樹脂組成物可實現高Tg 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 實施例3 本實施例爲製作本發明之FRP並且評價。 分別使用液狀之碳化二亞胺改質4,4’_二苯基甲烷二異 氰酸酯(MDI)做爲異氰酸酯成分、脂族側鏈系化合物之 二官能性聚丙二醇(PPG400)做爲多元醇成分、1,4-丁二 醇(1,4 B G)做爲鏈延長劑,並以下列之組成比調製樹脂組 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇X297公釐) -16- 1242019 A7 B7 五、發明説明(13 ) 成物。 MDI/PPG400/1,4BG=1.55/1.00/0.50 (官能基比) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} =1 1 7.7/1 00/1 1.25 (重量比) 此組成物爲將異氰酸酯成分(主劑)和多元醇成分( 硬化劑)混合下進行反應硬化、樹脂化。 纖維材料爲由一枚碳纖維布(CF布)所構成之樣品 (1TP)、和二枚CF布所構成之樣品(2TP)製作而成。 FRP爲經由熱加壓成形法所製作。 首先,切出CF布,設置於約1mm厚之間隔物內。 樹脂組成物之主劑和硬化劑爲於60°C下真空脫氣2小 時左右後,冷卻至室溫。其後,以異氰酸酯成分(MDI)/ 多元醇成分(PPG400)/鏈延長劑(1,4BG) = 97/1 03/1 0之重 量比攪拌混合,並於約2分鐘左右由白濁變成透明。 將此變成透明之樹脂成分流入CF布上,由覆蓋PET薄 膜後以橡膠輥含浸,並往外壓出氣泡。更且,以鋁板夾住, 並於70°C以約1 kgf/mm2加壓約2小時。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於依舊加壓之狀態下冷卻至室溫,由模型中取出,並 切成指定尺寸。 所得之FRP於Tg(328K)前後之彈性率變化爲約 20〜40倍左右,可知可充分固定變形。還有,樹脂組成物本 身的彈性變化爲300倍以上。 其次,對於此FRP,評價形狀固定性及形狀恢復性。 此處,將FRP試驗片於3 5 8K (Tg + 3 0K)浴中浸漬約30秒 鐘後,立即於恒溫槽加熱至3 58K之治具中完全調含(fit) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -17- 1242019 A7 __B7__ 五、發明説明(14 ) 〇 由浴中將治具及樣品取出,並於298K (Tg-30K)之水 中浸漬5分鐘後,取出。其後,由治具中移出樣品並靜置 3〇秒鐘後,追踪樣品之形狀。 再度,於3 58K之浴中浸漬30秒鐘後取出,靜置30 秒鐘後,追踪樣品之形狀。 其結果,1TP及2TP均爲形狀固定性爲99%以上,關於 形狀恢復性亦非常良好至約1 00%。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 張尺度適用中國國家榡準(cns )八4麟(no'〆297公羞) 18

Claims (1)

1242019 _ 年6 n/yh I 一^^—一·~’-一
Α8 Β8 C8 D8 大、申請專利範圍1 第91 1 32304號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國94年6月1〇日修正 1 .一種具有可脹性之碳纖維強化塑膠用基質樹脂組成物 ,其特徵爲含有二官能或三官能之液狀二異氰酸酯、和二 官能之多元醇、和含有活性氫基之二官能鏈延長劑,其官 能基之莫耳比爲,二異氰酸酯:多元醇:鏈延長劑 = 5.0〜1.0:1·〇:4.0〜0。 2.—種具有可脹性之碳纖維強化型塑膠之製造方法,其 特徵爲令二官能或三官能之液狀二異氰酸酯、和二官能之 多元醇、和含有活性氫基之二官能鏈延長劑以官能基之莫 耳比爲二異氰酸酯:多元醇··鏈延長劑= 5.0〜1·〇:1·〇:4·0〜0之 比例下調製之基質樹脂組成物中,含浸纖維材料後、令其 硬化。 3 .如申請專利範圍第2項之具有可脹性之碳纖維強化型 塑膠之製造方法,其中該多元醇爲含有50重量%以上之聚 丙二醇。 4.如申請專利範圍第3項之具有可脹性之碳纖維強化型 塑膠之製造方法,其中該含浸後之纖維材料,至少以二層 以上疊層相互密合加壓,並且以多層構造之層合體型式硬 化。 表紙張尺度適用中國國家梂準(CNS ) Α4規格(2丨0><297公釐) 0^------ΐτ----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
TW91132304A 2001-10-31 2002-10-31 Matrix resin composition for fiber-reinforced plastics and process for production of fiber-reinforced plastics TWI242019B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001333973A JP4031632B2 (ja) 2001-10-31 2001-10-31 繊維強化型プラスチックの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200413429A TW200413429A (en) 2004-08-01
TWI242019B true TWI242019B (en) 2005-10-21

Family

ID=19149171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW91132304A TWI242019B (en) 2001-10-31 2002-10-31 Matrix resin composition for fiber-reinforced plastics and process for production of fiber-reinforced plastics

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7695588B2 (zh)
EP (1) EP1449863B1 (zh)
JP (1) JP4031632B2 (zh)
KR (1) KR100586218B1 (zh)
CN (1) CN1302039C (zh)
CA (1) CA2457728C (zh)
DE (1) DE60235571D1 (zh)
RU (1) RU2276674C2 (zh)
TW (1) TWI242019B (zh)
WO (1) WO2003037950A1 (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3924258B2 (ja) 2003-04-01 2007-06-06 三菱重工業株式会社 繊維強化プラスチックの製造方法
EP1846470A1 (en) * 2005-01-13 2007-10-24 Mnemoscience GmbH Polymer material showing a sharp dependency of tensile strength in relation to two external stimuli
JP4860256B2 (ja) * 2005-12-19 2012-01-25 積水化学工業株式会社 レール敷設用樹脂成形体
US20070149656A1 (en) * 2005-12-23 2007-06-28 3M Innovative Properties Company Sprayable mining liner composition
CN101016408B (zh) * 2007-01-31 2010-12-08 冷劲松 恢复顺序可控的水驱动形状记忆聚合物材料的制备方法
DE102007044055A1 (de) 2007-09-14 2009-04-02 Vossloh-Werke Gmbh System zum Befestigen einer Schiene auf einem ebenen festen Untergrund
JP2011512468A (ja) 2008-02-22 2011-04-21 フォスロー−ベルケ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 基盤上にレールを固定するシステムおよび装置
DE102009001806A1 (de) * 2009-03-24 2010-09-30 Evonik Degussa Gmbh Prepregs und daraus bei niedriger Temperatur hergestellte Formkörper
ITMI20100440A1 (it) * 2010-03-18 2011-09-19 Dow Global Technologies Inc Processo per la preparazione di poliuretani rinforzati con fibre lunghe che contengono riempitivi particolati
US9580598B2 (en) * 2011-03-25 2017-02-28 Covestro Llc Polyurethane composites produced by a vacuum infusion process
WO2013127734A1 (de) * 2012-02-28 2013-09-06 Henkel Ag & Co. Kgaa 2k-polyurethansysteme mit hoher glasübergangstemperatur
JP6077099B2 (ja) * 2012-03-20 2017-02-08 バイエル・インテレクチュアル・プロパティ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツングBayer Intellectual Property GmbH 貯蔵安定性ポリウレタンプリプレグ、およびそれから製造された繊維複合材料部材
CN105246952A (zh) * 2013-04-19 2016-01-13 科思创德国股份公司 聚氨酯预浸料和由其制造的纤维复合元件
WO2015094308A1 (en) * 2013-12-19 2015-06-25 Carbitex, LLC Flexible fiber-reinforced composite material
US20160153080A1 (en) * 2014-12-01 2016-06-02 Inometa Gmbh & Co. Kg Method for producing a coated component and a coated component
JP6701339B2 (ja) * 2015-12-15 2020-05-27 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー フィラメントワインディングのためのポリウレタン系樹脂

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB919500A (en) * 1959-10-27 1963-02-27 Du Pont Improvements relating to bonded fibrous sheet material and its production
US3395114A (en) * 1964-07-30 1968-07-30 Du Pont Polyetherurethanes stabilized with arylene-tris-phenols
DE1618380C3 (de) * 1967-03-08 1975-09-11 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Verfahren zur Herstellung eines bei Raumtemperatur flüssigen Diphenylmethan-diisocyanatpräparates
DE1770990A1 (de) * 1968-07-26 1972-01-13 Reuter Kunststoff Osnabrueck Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von thermoplastisch verarbeitbaren Polyurethan-Kunststoffen
BE757453A (fr) * 1969-10-30 1971-04-13 Ugine Kuhlmann Nouveaux materiaux composites et procede pour leur fabrication
SU410058A1 (zh) * 1971-04-17 1974-01-05
GB1592173A (en) * 1976-07-30 1981-07-01 Sanyo Chemical Ind Ltd Sheet material with dyeability
DE2966674D1 (en) 1978-10-24 1984-03-22 Dainippon Ink & Chemicals Method for producing prepreg rovings and method for producing fibre reinforced plastic articles
US4540781A (en) * 1983-08-11 1985-09-10 The Upjohn Company Product and process trimerization of organic isocyanates
US4738999A (en) * 1986-03-31 1988-04-19 Lord Corporation Fiber reinforced composites
JPS6416619A (en) * 1987-07-11 1989-01-20 Nippon Polyurethane Kogyo Kk Manufacture of polyurethane composite
JPH01210413A (ja) * 1988-02-17 1989-08-24 Furukawa Electric Co Ltd:The ポリウレタン樹脂の製造方法
JP2502132B2 (ja) 1988-09-30 1996-05-29 三菱重工業株式会社 形状記憶ポリウレタンエラストマ―成形体
JPH066349B2 (ja) * 1988-10-18 1994-01-26 三菱重工業株式会社 形状記憶性管体及びその施工方法
JPH05125147A (ja) 1991-11-07 1993-05-21 Hitachi Chem Co Ltd ガラス繊維強化プラスチツク成形用樹脂組成物、成形品の製造法および成形品
US6423810B1 (en) * 2001-02-05 2002-07-23 Lord Corporation High strength, long-open time structural polyurethane adhesive and method of use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
EP1449863A1 (en) 2004-08-25
KR20040033014A (ko) 2004-04-17
US7695588B2 (en) 2010-04-13
JP4031632B2 (ja) 2008-01-09
EP1449863B1 (en) 2010-03-03
CN1561354A (zh) 2005-01-05
EP1449863A4 (en) 2005-01-19
RU2004110619A (ru) 2005-10-20
JP2003137962A (ja) 2003-05-14
CA2457728A1 (en) 2003-05-08
CA2457728C (en) 2009-10-20
CN1302039C (zh) 2007-02-28
KR100586218B1 (ko) 2006-06-08
DE60235571D1 (de) 2010-04-15
RU2276674C2 (ru) 2006-05-20
US20050072522A1 (en) 2005-04-07
TW200413429A (en) 2004-08-01
WO2003037950A1 (en) 2003-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI242019B (en) Matrix resin composition for fiber-reinforced plastics and process for production of fiber-reinforced plastics
JP6000852B2 (ja) 風力発電プラントにおける層状上部構造物の使用
RU2638302C2 (ru) Усиленные волокнами композиционные конструктивные элементы и их изготовление
JP6258289B2 (ja) 貯蔵安定性樹脂フィルム、およびそれから製造された繊維複合材料部材
JP3924258B2 (ja) 繊維強化プラスチックの製造方法
CN104185649B (zh) 储存稳定的聚氨酯‑预浸料坯和由其生产的纤维复合材料组件
US8945683B2 (en) Prepreg for fiber reinforced plastic and production process thereof
CN103619895A (zh) 纤维复合材料构件及其制备方法
CN107771193B (zh) 用于风力涡轮机中的层结构的聚氨酯体系
JP4311749B2 (ja) 形状記憶複合材料およびその製造方法
CN115181231B (zh) 一种液体组合物和由其制备的预浸料和复合材料
CN115891329A (zh) 一种玻璃纤维增强聚氨酯复合材料轻质化背板

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees