[發(fā)明專利]耐高溫復(fù)合材料基體樹脂及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910056510.X
• 申請日: 2009-08-14
• 公開（公告）號: CN101619123A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 虞鑫海
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: C08F283/04
• 分類號: C08F283/04;C08L51/08;C08G73/12
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 黃志達(dá);謝文凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子樹脂材料及其制備領(lǐng)域，特別是涉及一種耐高溫復(fù)合材料基體樹脂及其制備方法。

背景技術(shù)

復(fù)合材料的應(yīng)用被認(rèn)為是飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈等飛行器減重的一個重要解決方案，因此，在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。隨著飛行速度的提高，對復(fù)合材料的綜合性能提出更高的要求，尤其是耐高溫性。

纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、吸濕性小、尺寸穩(wěn)定性好、介電性能優(yōu)良、微波透過率高以及制品結(jié)構(gòu)可設(shè)計性強(qiáng)等優(yōu)點.。復(fù)合材料的耐高溫性能主要取決于基體樹脂，因此，開發(fā)耐高溫的基體樹脂極為關(guān)鍵。

聚酰亞胺是一類綜合性能非常優(yōu)異的高分子材料，具有特別優(yōu)異的耐熱性、耐低溫性、阻燃性、電氣性能和力學(xué)性能，被廣泛地應(yīng)用于電子微電子、航空航天、激光、光電等高科技領(lǐng)域。

聚酰亞胺本身不僅可以制備薄膜、纖維、工程塑料、粘合劑、涂料等，而且又可以作為熱固性樹脂(如環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、不飽和聚酯等)或含熱固性樹脂的高分子體系的耐高溫增韌改性劑。

中國發(fā)明專利CN1927908A公開了一種含酚羥基聚酰亞胺粉末的制備方法，其主要特征在于：(1)摩爾比為1∶1的含酚羥基芳香族二元胺化合物或含酚羥基芳香族二元胺與其它二元胺的混合物和芳香族二元酐在強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑中，氮氣保護(hù)下，于0℃～30℃下反應(yīng)3～12小時后，得到透明粘稠的聚羥基酰胺酸溶液，其中，強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑占整個反應(yīng)體系的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5％～30％；(2)氮氣氣氛中，加入共沸脫水劑，加熱升溫，于120℃～160℃的溫度范圍內(nèi)，回流共沸脫水亞胺化反應(yīng)5～18小時，冷卻至室溫，過濾，洗滌，真空干燥，得到含酚羥基聚酰亞胺粉末，其中，共沸脫水劑與強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑的體積比為0.1～10∶1。

虞鑫海等人【耐高溫單組分環(huán)氧膠粘劑的研制，粘接，2008，29(12)：16-19】公開了耐高溫單組分環(huán)氧膠粘劑的制備方法，其主要特征在于：以馬來酸酐(MA)為封端劑，以2，2-雙(3-氨基-4-羥基苯基)六氟丙烷(BAHPFP)、2，2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPOPP)、2，2-雙[4-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)為主原料合成得到了含酚羥基的聚醚酰亞胺樹脂(HPEI)；以所合成得到的HPEI為耐高溫增韌劑，與N，N，N′，N’-四縮水甘油基-4，4’-二氨基二苯甲烷(TGDDM)、氫化雙酚A環(huán)氧樹脂(HBPAE)，潛伏性固化劑等配制得到了綜合性能優(yōu)異的耐高溫單組分環(huán)氧膠粘劑。

石英纖維和雙馬來酰亞胺樹脂(BMI)均具有優(yōu)異的介電性能和力學(xué)性能。由石英纖維作為增強(qiáng)材料，BMI作為基體材料，所構(gòu)成的復(fù)合材料具有優(yōu)良的耐濕熱性能，較寬的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的介電性能，國外已得到相當(dāng)廣泛應(yīng)用。例如，美國研制的第4代戰(zhàn)斗機(jī)F-22中，樹脂基復(fù)合材料的使用量已達(dá)到了結(jié)構(gòu)總重量的24％，其中大部分為BMI基復(fù)合材料。

馬利鋒，胡曙輝【增強(qiáng)雙馬來酰亞胺樹脂基復(fù)合材料研究，化工新型材料，2005，33(7)：1-3，12】公開了耐高溫復(fù)合材料基體樹脂及其制備方法，其主要特征在于：由4，4’-二苯基甲烷雙馬來酰亞胺和烯丙基苯基化合物按1∶1.12質(zhì)量比經(jīng)預(yù)聚合后即可得到改性BMI，預(yù)聚合是在帶有攪拌器和能抽真空的反應(yīng)玻璃瓶內(nèi)進(jìn)行。預(yù)聚合溫度為110～125℃，在此溫度下保持，直到獲得清晰均勻溶液為止。以改性BMI作為復(fù)合材料的基體組分，并用丙酮作為樹脂的溶劑，用浸潤劑處理的石英纖維紗作為復(fù)合材料的增強(qiáng)組分。經(jīng)熱處理、切割、混合、撕松、烘干等工序后制得預(yù)混料，模壓成型，得到耐高溫復(fù)合材料。

本發(fā)明所公開的耐高溫復(fù)合材料基體樹脂及其制備方法，尚未見公開的文獻(xiàn)或?qū)＠麍蟮馈?/p>

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種耐高溫復(fù)合材料基體樹脂及其制備方法，該耐高溫復(fù)合材料基體樹脂不僅可應(yīng)用于玻璃纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料，而且可應(yīng)用于碳纖維、芳綸纖維等高性能纖維增強(qiáng)的先進(jìn)復(fù)合材料，具有廣泛的應(yīng)用前景；其制備工藝簡單、成本低、環(huán)境友好、可以在通用設(shè)備中完成制備過程，適用于工業(yè)生產(chǎn)。

本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

本發(fā)明的一種耐高溫復(fù)合材料基體樹脂，其組分包括：馬來酰亞胺基聚酰亞胺粉末、二烯丙基化合物和雙馬來酰亞胺樹脂粉末，其重量比為1∶2-6∶4-8；

其中，馬來酰亞胺基聚酰亞胺粉末的分子結(jié)構(gòu)通式為：

-R₁-為芳香族二元伯胺的二價連接基，選自