CN110625843A - 一种聚氨酯复合材料中夹芯材料的干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对用于聚氨酯复合材料的夹芯材料进行干燥的方法，包括如下步骤：将一夹芯材料置于一支撑装置上，将至少一层薄膜覆盖所述夹芯材料，将所述薄膜周边与所述装置之间密封，并预留至少一个通道；加热所述夹芯材料，通过所述通道对所述薄膜和所述装置围成的封闭空间抽真空，至所述夹芯材料干燥。本发明的方法可以快速有效的干燥用于聚氨酯复合材料的夹芯材料，从而提高了聚氨酯复合材料的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种对聚氨酯复合材料中的夹芯材料进行干燥的方法。
背景技术
聚氨酯复合材料被广泛应用于各种领域，比如：拉挤窗框、家电家具和风机叶片等。近年来，聚氨酯复合材料在制备风机叶片方面的优越性受到越来越多的关注。风能被认为是目前能获得的最干净、最环保的能源之一，因此，风力涡轮机一直为市场所需求。与传统的环氧树脂制作的风机叶片相比，聚氨酯复合材料制造的风机叶片具有成本较低、物理性质更佳的优点。然而，聚氨酯对水敏感，而用于制作风机叶片的夹芯材料，比如：巴沙木、PVC泡沫等，通常含有一定的水分，因此需要在灌注聚氨酯液体原材料之前进行干燥脱水。
US626487781公开了一种制造复合材料部件的方法，特别是长度很大的风力涡轮机叶片，由包含聚合物的布或纤维比如玻璃纤维或聚丙烯纤维制得的方法。在具有零件形状的两个模具中，放置纤维布，在布中间放置一个中空的信封状物在其中一个模具部分内，闭模，在高压下加热到20℃融化布的聚丙烯，从而嵌入玻璃纤维或线，然后让它冷却，然后脱模。
CN102076485B公开了一种转子叶片和一种用于制造用于风力涡轮机的转子叶片的方法和制造模具。该转子叶片在可投入使用的状态下从用于连接到风力涡轮机的转子轮毂处的叶根区域纵向地延伸直至叶尖，并且为其制造而分为至少两个分段，其中在叶根区域与叶尖之间大约横向于其纵向延伸方向提供至少一次分割。该发明的目的在于，使得转子叶片的制造、尤其是批量生产变得简单且在时|间上可被缩短，并且仍然供应如常规整体式转子叶片那样的制成转子叶片。
目前，业内通常的做法，是在制作风机叶片或部件的过程中，加热模具以使夹芯材料受热脱水。但该方法效率低，而且仅能加热夹芯材料的底部，中间及上部分很难充分干燥。因此，有效的干燥方法，仍然为业界所急需。
发明内容
本发明的第一方面，是提供一种对用于聚氨酯复合材料的夹芯材料进行干燥的方法，包括如下步骤：
将一夹芯材料置于一支撑装置上，将至少一层薄膜覆盖所述夹芯材料，将所述薄膜周边与所述装置之间密封，并预留至少一个通道；加热所述夹芯材料，通过所述通道对所述薄膜和所述装置围成的封闭空间抽真空，至所述夹芯材料干燥。
本发明中，所述支撑装置，可以是用来加热夹芯材料的一种装置，例如可加热的模具；也可以为非加热装置，例如用来搁置夹芯材料的平台或者模具。所述装置优选模具，例如：风机叶片和/或其部件模具、飞机和/或其部件模具、船体和/或其部件模具、车体和/或其部件模具等等。
本发明的方法，优选在将薄膜周边与装置之间密封之前，将至少一导流介质置于薄膜和夹芯材料之间。导流介质，是指一种具有多孔结构的物质，可以是通过编织、机织、针织、挤出或者钩编而得的材料、泡沫或者本身具有筛、网状结构的物质。具体而言，包括但不限于编织型导流网、压制型导流网、连续纤维毡；还有混合型导流网，例如，编织型导流网、压制型导流网、连续毡和短切毡等纤维织物中的两种或两种以上混合而成。本领域技术人员知悉，可以作为导流介质的材料，包括但不限于聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PUR)、聚苯醚(PPO)、聚丙烯、ABS和玻璃纤维织物等。具有多孔结构的物质的面密度优选 100g/m2～500g/m2。导流介质主要用于帮助干燥过程中抽真空，和引入聚氨酯液体材料过程中进行导流。
本发明的方法优选加热夹芯材料的方式选自所述电热毯加热、电热膜加热、微波加热、红外加热和吹热风加热中的一种、两种或两种以上。
本发明的方法所述至少一层薄膜优选包括两层薄膜，所述两层薄膜周边密封并设有至少一个进气通道和一个出气通道，所述进气通道用于导入热气流以加热所述夹芯材料，所述出气通道用于导出所述两层薄膜密封空间的气流。更优选所述装置也加热或者所述装置还包括一加热部件。
本发明的方法优选在将夹芯材料置于所述装置上之前，先在所述装置上铺设纤维增强材料，将夹芯材料置于纤维增强材料上。
本发明的方法优选在将夹芯材料置于所述装置上之前，先在所述装置上铺设至少一纤维增强材料，夹芯材料放入后薄膜放入前，将至少另一纤维增强材料铺在夹芯材料上。
本发明的纤维增强材料优选自玻璃纤维乱丝层、玻璃纤维织物和玻璃纤维纱网、裁断或碾碎的玻璃纤维或矿物纤维以及基于聚合物纤维、矿物纤维、碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维的纤维垫、纤维非制造物与纤维针织物及其混合物。特别优选玻璃纤维垫或玻璃纤维非制造物。
本发明的方法中的夹芯材料优选巴沙木、PVC泡沫、SAN泡沫、聚氨酯泡沫、PS泡沫、PMI泡沫和PET泡沫。
本发明的方法优选在所述夹芯材料或纤维增强材料与导流介质之间设置一脱模布。脱模布的作用为帮助脱模和对聚氨酯树脂的表面处理。其放置的位置，若没有纤维增强材料，就在夹芯材料和导流介质之间；若有纤维增强材料，通常在纤维增强材料和导流介质之间。
本发明的方法优选将所述装置加热至40～80℃，加热时间为1-6小时。
本发明的方法优选加热过程中夹芯材料的表面温度达到30-75℃，优选35～70℃，特别优选35～65℃。
本发明的方法薄膜的厚度优选40～100um。
通过实验，我们意外的发现，本发明的方法在较短时间内有效的干燥了夹芯材料，从而有效的提高了聚氨酯复合材料的生产效率和品质。
本发明的第二个方面，是提供一种制备含夹芯材料的聚氨酯复合材料的方法，包括以下步骤：
用前述的任一种干燥方法干燥夹芯材料；
待夹芯材料冷却到室温，将其置于一模具中，进行聚氨酯真空灌注，待聚氨酯树脂固化即制得所述聚氨酯复合材料。
本发明优选的夹芯材料选自巴沙木、PVC泡沫、SAN泡沫、聚氨酯泡沫、PS泡沫、PMI泡沫和PET泡沫，特别优选巴沙木。
本发明的再一方面，是提供一种聚氨酯复合材料在风机叶片中的应用。
附图说明
下面结合附图对本发明进行示例性说明，其中：
图1：1表示模具；2表示密封胶条；3表示聚氨酯灌注孔；4表示第一层薄膜；5表示第二层薄膜；6表示热风；7表示脱模布和导流介质； 8表示夹芯材料；9表示纤维增强材料；10表示抽真空孔。
图2：1为本发明的干燥方法干燥的夹芯材料所制得的聚氨酯复合材料的外观照片；2为本领域通常使用的干燥方法干燥的夹芯材料所制得的聚氨酯复合材料的外观照片。
具体实施方案
现在对本发明的各方面进行详细说明。
本发明的第一方面，是一种对用于聚氨酯复合材料的夹芯材料进行干燥的方法，包括如下步骤：
将一夹芯材料置于一支撑装置上，将至少一层薄膜覆盖所述夹芯材料，将所述薄膜周边与所述装置之间密封，并预留至少一个通道；加热所述夹芯材料，通过所述通道对所述薄膜和所述装置围成的封闭空间抽真空，至所述夹芯材料干燥。
所述支撑装置，可以是用来加热夹芯材料的一种装置，也可以为非加热装置，例如可以用来搁置夹芯材料的平台或者模具。所述装置优选模具。所述模具包括但不限于风机叶片和/或其部件模具、飞机和/或其部件模具、船体和/或其部件模具、车体和/或其部件模具等等。在本发明的实施例中，所述装置为可用于以聚氨酯真空灌注方法制作风机叶片和/或其部件的模具。
在本发明的实施例中，在将薄膜周边与装置之间密封之前，将一导流介质置于薄膜和夹芯材料之间。
在本发明的实施例中，本发明的方法给夹芯材料加热的方式选自装置加热、电热毯加热、电热膜加热、微波加热、红外加热和吹热风加热中的一种、两种或两种以上。电热毯、电热膜加热，即将电热毯、电热膜垫在模具下或者覆盖在薄膜外，通电加热。本领域其他常规的加热方式，均可用于本发明。
根据本发明的一个具体实施方案，所述至少一层薄膜优选包括两层薄膜，所述两层薄膜周边密封并设有至少一个进气通道和一个出气通道，所述进气通道用于导入热气流以加热所述夹芯材料，所述出气通道用于导出所述两层薄膜密封空间的气流。更优选同时所述装置也加热。
在本发明的实施例中，本发明的方法在将所述夹芯材料置于所述装置上之前，先在所述装置上铺设纤维增强材料，将夹芯材料置于纤维增强材料上。
优选的，本发明的方法优选在将夹芯材料置于所述装置上之前，先在装置上铺设至少一纤维增强材料，夹芯材料放入后薄膜放入前，将至少另一纤维增强材料铺在夹芯材料上。
任选的，本发明的纤维增强材料选自玻璃纤维乱丝层、玻璃纤维织物和玻璃纤维纱网、裁断或碾碎的玻璃纤维或矿物纤维以及基于聚合物纤维、矿物纤维、碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维的纤维垫、纤维非制造物与纤维针织物及其混合物，优选玻璃纤维垫或玻璃纤维非制造物。
本发明的方法中的夹芯材料优选巴沙木、PVC泡沫、SAN泡沫、聚氨酯泡沫、PS泡沫、PMI泡沫和PET泡沫。
任选的，本发明的方法在所述夹芯材料或纤维增强材料和导流介质之间放置一脱模布。在本发明的一个实施例中，脱模布置于纤维增强材料和导流介质之间。
优选的，本发明的方法将装置加热至40～80℃，加热时间为1-6小时。
优选的，本发明的方法加热过程中夹芯材料的表面温度达到 30～75℃，优选35～70℃，特别优选35～65℃。
本发明的方法中使用的薄膜的厚度优选40～100um。
实验结果表明，本发明的干燥方法与现有技术中的干燥方法相比，在同样的时间内，能够将夹芯材料表面的温度提升更高，并将夹芯材料的水分更快的去除，从而更有效的制得具有更好品质的聚氨酯复合材料。
根据本发明的第二方面，一种制备含夹芯材料的聚氨酯复合材料的方法，包括以下步骤：
用前述的任一种干燥方法干燥夹芯材料；
在模具中引入聚氨酯液体材料，待固化即制得所述聚氨酯复合材料。
本发明制备含夹芯材料的聚氨酯复合材料的方法，其中引入聚氨酯液体材料的方式，优选真空灌注的方式。
本发明的第三方面，是提供一种聚氨酯复合材料在风机叶片中的应用。所述聚氨酯复合材料由上述制备含夹芯材料的聚氨酯复合材料的方法制得。
除非另外说明，本文所使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域技术人员通常理解的相同意义。当本文中术语的定义与本发明所属领域技术人员通常理解的意义有矛盾时，以本文中所述的定义为准。
除非另外说明，否则本文中使用的表达成分的量、反应条件等的所有数值被理解为在被术语“约”修饰。
本文中所用的“和/或”是指所提及的要素之一或全部。
本文中所用“包括”和“包含”涵盖只存在所提及要素的情形以及除了所提及要素还存在其它未提及要素的情形。
除非另外说明，本文中所有百分比均为重量百分比。
现通过实施例以说明的目的而非限制描述本发明。
实施例
原料说明：
轻木(巴沙木)(密度：160g/m2；厚度：1英寸)：购自科拉斯公司；
薄膜：购自沥高科技股份有限公司厚度：50um；
胶条(牌号：WD209)：购自上海康达化工新材料股份有限公司；
玻璃纤维布(双轴布)：购自重庆国际复合材料有限公司；
脱模布(克重：95g/m2)：购自沥高科技股份有限公司；
保温毯(规格：宽-1米，长-2米，厚度-30毫米)：购自海绵制造厂；
导流网：购自相关市场。
聚氨酯液体原材料(牌号：Baydur 78BD085和Desmodur 44CP20)：购自科思创聚合物(中国)有限公司。
测试方法说明：
温度测试：使用红外测温枪监测表面温度。
实施例1：在一模具上铺设一玻璃纤维布，然后依次放入轻木(巴沙木)、另一玻璃纤维布、脱膜布、导流网和一层薄膜。将薄膜周边与装置密封，利用真空泵将薄膜抽紧。而后铺设第二层薄膜并用胶条固定住第二层薄膜，预留进风通道和出风通道。加热模具，同时使热风充满在第一层薄膜和第二层薄膜中间，给第一层薄膜的上表面提供与模温接近的温度(模具温度设置为50摄氏度)。2小时后停止加热和吹热风，用测温枪测得轻木上表面温度为40度。冷却至室温后灌注聚氨酯液体原材料，固化后制得聚氨酯复合材料(表面情况见图2-1)。
对比实施例1：
在模具上铺设一玻璃纤维布，然后依次放入轻木(巴沙木)、另一玻璃纤维布、脱膜布和导流网，然后盖上保温毯。加热模具(模具温度设置为50摄氏度)。2小时后停止加热，用测温枪测得轻木上表面温度为33 度。冷却至室温，然后灌注聚氨酯液体原材料，固化后得到聚氨酯复合材料(表面情况见图2-2)。
对比两种干燥方法处理的轻木所制得的聚氨酯复合材料可知，使用本发明的干燥方法(实施例1，图2-1)处理的轻木在聚合后聚氨酯树脂仅局部轻微鼓包，而对比实施例1所制得的聚氨酯树脂表面整片轻木区域部分完全鼓起(图2-2)。显然，在预除湿干燥均为2小时模具温度一致的情况下，用本发明的干燥方法比现有技术中的方法能更有效的提高轻木表面的温度，从而使轻木能更好的受热并更有效的去除水分。
尽管上文针对本发明目的详细说明了本发明，但应理解的是，这种详细说明只是示例性的，除了可以由权利要求书限定的内容外，在不偏离本发明的精神及范围的情况下，本领域技术人员可以进行各种改变。
Claims (17)
1.一种对用于聚氨酯复合材料的夹芯材料进行干燥的方法，包括如下步骤：
将一夹芯材料置于一支撑装置上，将至少一层薄膜覆盖所述夹芯材料，将所述薄膜周边与所述装置之间密封，并预留至少一个通道；
加热所述夹芯材料，通过所述通道对所述薄膜和所述支撑装置围成的封闭空间抽真空，至所述夹芯材料干燥。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述加热选自电热毯加热、电热膜加热、微波加热、红外加热和吹热风加热中的一种、两种或两种以上。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述至少一层薄膜包括两层薄膜，所述两层薄膜周边密封并设有至少一个进气通道和一个出气通道，所述进气通道用于导入热气流以加热所述夹芯材料，所述出气通道用于导出所述两层薄膜密封空间的气流。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是，在将所述至少一层薄膜周边与所述装置之间密封之前，将至少一导流介质置于所述至少一层薄膜和所述夹芯材料之间。
5.如权利要求1～4任一项所述的方法，其特征是，所述支撑装置为一模具。
6.如权利要求5任一项所述的方法，其特征是，所述模具包括一加热部件。
7.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征是，在将所述夹芯材料置于所述支撑装置上之前，在所述支撑装置上铺设一纤维增强材料，以使所述纤维增强材料在所述装置和所述夹芯材料之间。
8.如权利要求7所述的方法，其特征是，在将所述至少一层薄膜周边与所述支撑装置密封前，在所述夹芯材料上铺设至少另一纤维增强材料。
9.如权利要求1～4任一项所述的方法，其特征是，所述夹芯材料选自巴沙木、PVC泡沫、SAN泡沫、聚氨酯泡沫、PS泡沫、PMI泡沫和PET泡沫。
10.如权利要求7或8所述的方法，其特征是，还包括在最外层的纤维增强材料和最内层薄膜之间放置至少一导流介质。
11.如权利要求10所述的方法，其特征是，在所述纤维增强材料和导流介质之间设置一脱模布。
12.如权利要求2或6所述的方法，其特征是，将所述装置加热至40～80℃，加热时间为1-6小时。
13.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征是，加热过程中夹芯材料的表面温度达到30-75℃，优选35～70℃，特别优选35～65℃。
14.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征是，所述薄膜的厚度为40～100um。
15.一种制备含夹芯材料的聚氨酯复合材料的方法，包括以下步骤：
用权利要求1～12任一项所述的干燥方法干燥夹芯材料；
在模具中引入聚氨酯液体材料，待固化即制得所述聚氨酯复合材料。
16.如权利要求15所述的方法，其特征是，引入聚氨酯液体材料的方法为真空灌注的方法。
17.一种由权利要求15或16所述方法制得的聚氨酯复合材料在风机叶片中的应用。
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- 2018-06-25 CN CN201810666862.6A patent/CN110625843A/zh active Pending
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