[發明專利]一種連續成型制備高強高模聚酰亞胺纖維增強聚酰亞胺薄片的方法

無效

• 申請號: 201610025449.2
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN105504810A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 俞建剛
• 申請（專利權）人: 江蘇先諾新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08J5/18;C08J5/04;B29D7/01
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技術領域：

本發明涉及高性能復合薄片材料制備技術領域，具體涉及一種高強高模聚酰亞胺纖維增強聚酰亞胺薄 片的連續成型制備技術。

背景技術：

聚酰亞胺材料以其獨特的芳雜環化學結構，具有優異的耐高溫性能、力學性能、介電性能和耐紫外輻 照以及耐溶劑腐蝕等性能，在國防軍工、航空航天、電子電工等領域具有廣泛的應用。聚酰亞胺的相關產 品包括聚酰胺酸膠液、聚酰亞胺薄膜、纖維、樹脂模塑粉等。其中以薄膜形態存在的產品應用最為廣泛， 且薄膜的最大厚度一般不超過150μm，強度在100～300MPa之間，模量在1～8GPa之間。然而，厚度大于 150μm的聚酰亞胺薄膜或薄片類材料卻至今未有規模化的產品出現。這主要歸因于聚酰亞胺材料成型的工 藝復雜性，制備薄片類材料可以有兩種方法，一種是通過樹脂模塑粉在高溫高壓下成型；另一種是通過聚 酰胺酸流延、除溶劑、亞胺化成型。但是前者由于苛刻的成型條件難以實現規模化、連續化生產，后者則 因為溶劑含量和亞胺化閉環脫水生成小分子等問題導致產品收縮變型，而無法得到理想的產品。

聚酰亞胺纖維是近幾年才發展起來的一種高性能有機纖維，不僅具有聚酰亞胺材料所有的性能特點， 還具有非常高的強度和模量，在復合材料領域的研究中得到了高度的關注。公開號為103319890A的專利 中介紹了一種聚酰亞胺纖維增強聚酰亞胺樹脂基復合材料及其制備方法，該方法借助于聚酰亞胺樹脂成型 中的PMR方法，通過程序升溫脫除溶劑，然后高溫高壓引發聚酰亞胺樹脂分子鏈端的不飽和鍵交聯固化 成型，從而得到全聚酰亞胺自增強的復合材料。由于纖維增強體和樹脂基體具有相似的化學結構，所以該 復合材料具有良好的界面強度和耐高溫性能以及力學性能。但由于其采用的成型方法同樣需要高溫高壓， 所以比較適合于具有特定形狀尺寸的樣品的模壓成型，而不適合用于片材的大規模連續生產。

與上述方法相比，本發明采用聚酰胺酸作為制備聚酰亞胺薄片的主體材料，將其與聚酰亞胺纖維布通 過一次浸膠、輥壓、除溶劑、部分亞胺化、二次浸膠、輥壓、刮膜、除溶劑、亞胺化等工藝實現厚度大于 150μm的聚酰亞胺復合片材的連續化生產制備。即首先通過一次浸膠、輥壓、除溶劑、部分亞胺化的過程， 控制聚酰胺酸粘度和浸膠量，結合重力作用在纖維織物下表面形成連續光滑的膜層，然后通過二次浸膠、 輥壓、刮膜、除溶劑、亞胺化的過程在織物上表面形成光滑連續膜層，也可只經過一次浸膠、輥壓、除溶 劑、亞胺化等工序得到下表面光滑、上表面仍保留纖維紋路的薄片材料。該方法的優點有：(1)聚酰亞胺 纖維比表面積大、有利于脫除聚酰胺酸中的溶劑和反應生成的小分子，很好的解決了聚酰亞胺超厚薄膜制 備中的氣泡問題；(2)聚酰亞胺纖維布可作為骨架支撐，解決超厚薄膜制備中的尺寸收縮問題；(3)聚酰 亞胺纖維具有非常高的強度和模量，在薄片材料中起到了力學性能增強的作用，使得該薄片材料的強度和 模量較薄膜有了顯著的提升；(4)該方法可以實現聚酰亞胺復合薄片材料的規模化、連續化生產制備。

目前，本發明所描述的這種制備雙面光滑、連續的聚酰亞胺纖維增強聚酰亞胺復合薄片材料的方法還 未見文獻報道。本發明所提供的技術，可實現聚酰亞胺纖維增強聚酰亞胺復合薄片的連續化生產，非常有 利于聚酰亞胺纖維和薄膜生產企業的技術和產品升級改造。適合于通過縮合聚合制備聚酰胺酸，流延成膜， 然后通過環化制備聚酰亞胺的所有體系，對基體薄膜選擇性低，適用范圍廣。更為重要的是可以制備出超 過傳統薄膜厚度(150μm)的薄片類材料，這是目前聚酰亞胺材料中所急需的產品形式。因此，本發明所 提供的方法和技術對于解決超厚薄膜制備過程中的瓶頸問題，豐富聚酰亞胺材料的產品種類具有非常重要 的現實意義。

發明內容：

本發明的目的是提供一種具有高強度和高模量的聚酰亞胺纖維增強聚酰亞胺復合薄片材料，這種材料 既具有纖維的高強度和高模量、還具有薄膜材料的韌性和氣密性，同時由于化學結構相似的特點，具有良 好的界面結合強度。

本發明的另一目的是提供一種具有高強度和高模量的聚酰亞胺復合薄片材料連續制備的方法，這種方 法可以解決當前聚酰亞胺超厚薄膜或薄片材料制備工藝中的氣泡和尺寸收縮等問題。

本發明的具體內容和技術方案如下：

一種連續成型制備高強高模聚酰亞胺纖維增強聚酰亞胺薄片的方法，其特征在于，包括以下步驟：