[發(fā)明專利]緊固件用聚酰亞胺復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310739971.3
• 申請(qǐng)日: 2013-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN103740104A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王名輝;邱孜學(xué);包來(lái)燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海市合成樹脂研究所
• 主分類號(hào): C08L79/08
• 分類號(hào): C08L79/08;C08K9/06;C08K7/14;C08K7/06;C08G73/12
• 代理公司: 上海華工專利事務(wù)所 31104
• 代理人: 李生柱;應(yīng)云平

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及緊固件用聚酰亞胺復(fù)合材料的制備方法，更確切的說(shuō)將a-ODPA和其它二酐單體在醇溶液中酯化后加入4,4'-二氨基二苯醚發(fā)生縮聚反應(yīng)，并用同樣酯化的降冰片烯二酸酐封端，繼之浸漬玻璃纖維或碳纖維，制成聚酰亞胺預(yù)浸漬料；最終形成緊固件用聚酰亞胺復(fù)合材料的制備方法。

二、背景技術(shù)

所謂緊固件系指將兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件或構(gòu)件緊固鏈接在一起時(shí)所用的型件的總稱。如螺栓、螺母、墊圈、螺釘、銷、鉚釘?shù)取１景l(fā)明制備的聚酰亞胺復(fù)合材料所制備的緊固件是指帶有螺紋的自鎖式緊固件。如螺栓、螺母、螺桿和螺釘?shù)取?/p>

5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐（NA）封端的聚酰亞胺主要用于復(fù)合材料，如制作層壓板、結(jié)構(gòu)部件及耐高溫及絕緣制品。在飛機(jī)和電器方面方面，用于制作配氣發(fā)動(dòng)機(jī)引擎零件、電路板、點(diǎn)擊槽楔、定子及轉(zhuǎn)子絕緣側(cè)板等。也可用作膠黏劑?？紤]到機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和加工及價(jià)格因素，用于緊固件的報(bào)道不多。

聚均苯四甲酰亞胺Vespel模塑料，長(zhǎng)期使用溫度高達(dá)288℃，短時(shí)耐溫達(dá)480℃，具有低溫摩擦系數(shù)和高的耐磨損性能，低真空脫氣、低粒子產(chǎn)生和固有純度，已用于制作螺釘、螺栓、螺母、螺紋桿、墊圈等。在汽車、機(jī)械、工藝設(shè)備、航空航天和半導(dǎo)體領(lǐng)域中應(yīng)用。但是成型加工困難又需經(jīng)過(guò)車、銑和上螺紋等工序，成本較高。

要提供實(shí)用的自鎖式緊固件用的聚酰亞胺材料，確實(shí)需要潛心的研究開發(fā)，才能為高新技術(shù)領(lǐng)域貢獻(xiàn)新材料，新制品。

三、發(fā)明內(nèi)容

自鎖式緊固件用的聚酰亞胺材料，尤其小型螺栓加工用的材料，目前國(guó)內(nèi)尚缺這種聚酰亞胺材料。本發(fā)明者們經(jīng)過(guò)專門的研究，提供產(chǎn)品供用戶實(shí)用，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。它的完整技術(shù)方案如下：

緊固件用聚酰亞胺復(fù)合材料具有如下高分子重復(fù)單元：

式中，m:n=1:0.3～3，m+n=1.3～4

該聚酰亞胺復(fù)合材料的的制備方法的工藝步驟包括：聚酰亞胺基體樹脂的制備：首先用乙醇分別與混合芳族二酐、5-降冰片烯-2，3-二羧酸酐發(fā)生酯化反應(yīng)；混合芳族二酐酯化反應(yīng)結(jié)束后加入4,4'-二氨基二苯醚進(jìn)行縮聚反應(yīng)；接著用5-降冰片烯-2,3-二甲酸單乙酯進(jìn)行封端反應(yīng)生成齊聚物聚酰亞胺基體樹脂；聚酰亞胺基體樹脂再與有機(jī)硅偶聯(lián)劑處理過(guò)的玻璃纖維或碳纖維浸漬捏合；繼之，熱處理制得聚酰亞胺預(yù)浸漬料，進(jìn)行熱壓成型制取所需的制件；其中制得的自鎖緊固件性能為：螺紋承載力11KN，拉伸破壞力2.9kN；配料比為：混合芳族二酐單體與4,4'-二氨基二苯醚的摩爾比為1:0.3～3；混合芳族二酐單體與5-降冰片二烯2,3-二甲酸酐的摩爾比為1:0.25～0.75；酯化反應(yīng)時(shí)，混合芳族二酐單體與乙醇的摩爾比為1:4～10，5-降冰片烯-2，3-二羧酸酐與乙醇的摩爾比為1:4～10，酯化反應(yīng)溫度69～90℃，反應(yīng)時(shí)間2～5小時(shí)。

本發(fā)明中所述的混合芳族二酐為2,3,3',4'-二苯醚四甲酸二酐與選自3,3',4,4'-雙酚A二苯醚四甲酸二酐、3,3',4,4'-聯(lián)苯四甲酸二酐、2,3',4,4'-聯(lián)苯四甲酸二酐、3,4,3',4'-二苯醚四甲酸二酐或均苯四甲酸二酐中的一種的混合物。

本發(fā)明中所述的混合芳族二酐優(yōu)選為2,3,3',4'-二苯醚四甲酸二酐與3,3',4,4'-雙酚A二苯醚四甲酸二酐的混合物，其中2,3,3',4'-二苯醚四甲酸二酐與3,3',4,4'-雙酚A二苯醚四甲酸二酐的摩爾比為1:0.6～1.0；混合芳族二酐單體與5-降冰片二烯2,3-二甲酸酐的摩爾比為1.6～2.0:1.5；混合芳族二酐單體與4,4'-二氨基二苯醚的摩爾比為1.6～2.0:2.0。

本發(fā)明中所述的有機(jī)硅偶聯(lián)劑選自γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷中的一種或它們的混合物；所述的熱處理制得聚酰亞胺預(yù)浸漬料的熱處理過(guò)程是經(jīng)由80℃/3h,160℃/2h,230℃/1h后制得聚酰亞胺預(yù)浸漬料。

本發(fā)明中所述的聚酰亞胺預(yù)浸漬料的熱壓成型條件為310～330℃/4MPa，熱壓時(shí)間隨試件大小，厚度而定。

本發(fā)明中所述的玻璃纖維或碳纖維用量為聚酰亞胺復(fù)合材料重量的10重量%～55重量%。

若本發(fā)明中所述的聚酰亞胺預(yù)浸漬料直接模壓成型螺栓、螺母，加工溫度仍為310～330℃/4Mpa。得到的螺絲螺紋承載力為11KN，螺栓的拉伸破壞力為2.9KN。