[發(fā)明專利]聚酰亞胺樹脂預浸料和聚酰亞胺樹脂復合材料的制備方法

有效

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• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN111187437B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設計）人: 柯紅軍;郝自清;辛穎;汪東;李麗英;王國勇
• 申請（專利權）人: 航天特種材料及工藝技術研究所
• 主分類號: C08J5/24
• 分類號: C08J5/24;C08L79/08;C08K7/06
• 代理公司: 北京格允知識產(chǎn)權代理有限公司 11609
• 代理人: 譚輝

本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺樹脂預浸料的制備方法，包括：制備聚酰亞胺樹脂溶液；使用分子篩膜包裹纖維預制體并置于預處理模具中；注入聚酰亞胺樹脂溶液；在分子篩膜的外側施加真空條件以排出空氣和有機溶劑，得到浸漬聚酰亞胺樹脂的預浸料。本發(fā)明還涉及一種聚酰亞胺樹脂復合材料的制備方法，該方法進一步包括將上述方法制得的預浸料進行固化成型的步驟。本發(fā)明制備均相的聚酰亞胺樹脂溶液，并利用分子篩膜和真空條件結合的方式實現(xiàn)了室溫下溶液法輔助RTM成型工藝，解決了聚酰亞胺成型控制難度大、工藝裝備要求高、制得材料孔隙率高且溶劑殘留量大等難題，提高了聚酰亞胺復合材料的成型效率和質量。

技術領域

本發(fā)明涉及聚酰亞胺樹脂預浸料和聚酰亞胺樹脂復合材料的制備方法，屬于復合材料技術領域。

背景技術

聚酰亞胺是綜合性能最佳的有機高分子材料之一，其耐熱溫度最高可達600℃以上，長期使用溫度范圍在200～500℃。目前，聚酰亞胺復合材料是國際上通用的耐高溫、高承載結構的主體材料。耐高溫聚酰亞胺樹脂由于交聯(lián)密度大，部分亞胺化的樹脂低聚物由于鏈段剛性大，在室溫下為固態(tài)，軟化點溫度較高，耐高溫異構聚酰亞胺的軟化點溫度在200℃至300℃，實現(xiàn)RTM成型難度大，只能將注膠系統(tǒng)的溫度升高到200℃以上，對高溫設備及硬件管路耐溫等級要求較高，同時聚酰亞胺樹脂在高溫下粘度較大，流動性差，很難實現(xiàn)大厚度異型結構的整體成型。

目前采用耐高溫聚酰亞胺樹脂制備復合材料主要有兩種類型，一種為PMR法制備樹脂溶液，然后制備預浸料，在鋪層完成后再進行亞胺化反應，此種類型亞胺化反應劇烈，反應過程中放出小分子，工藝控制難度較大，造成復合材料孔隙率大。另外一種樹脂類型為亞胺化可溶樹脂，即樹脂在合成反應過程中在反應釜中進行先亞胺化，得到聚酰亞胺低聚物，利用聚酰亞胺低聚物可溶特性，溶解在有機溶劑中，然后進行復合材料制備，復合材料固化過程中不再進行亞胺化，顯著提高復合材料制造效率，降低復合材料孔隙率。但是，利用亞胺化可溶低聚物制備復合材料過程中面臨樹脂溶液中有機溶劑如何去除，采用何種方式去除等難題，常規(guī)去除方法為將預制體放入真空烘箱中，加熱到有機溶劑沸點以上進行去除，但溶劑去除過程中預制體容易鼓包造成纖維屈曲，同時針對大尺寸、異型復雜結構實現(xiàn)難度較大。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明在第一方面提供了一種聚酰亞胺樹脂預浸料的制備方法，所述方法包括如下步驟：(1)將聚酰亞胺樹脂溶解在有機溶劑中，制得聚酰亞胺樹脂溶液；(2)使用分子篩膜包裹纖維預制體，并將纖維預制體置于預處理模具中；(3)向預處理模具中注入所述聚酰亞胺樹脂溶液以對預處理模具中的纖維預制體進行浸漬；(4)在所述分子篩膜的外側施加真空條件以利用真空負壓排出纖維預制體中的空氣并促使有機溶劑通過分子篩膜除去，得到浸漬聚酰亞胺樹脂的預浸料。

本發(fā)明在第二方面提供了一種聚酰亞胺樹脂復合材料的制備方法，所述聚酰亞胺樹脂復合材料通過將浸漬有聚酰亞胺樹脂的預浸料進行固化成型而制得，其中，所述浸漬采用本發(fā)明第一方面所述的方法進行。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的有益效果：

(1)本發(fā)明采用將聚酰亞胺樹脂尤其是耐高溫的聚酰亞胺樹脂溶解在有機溶劑中制備出聚酰亞胺樹脂溶液(優(yōu)選具有低粘度)，實現(xiàn)了室溫下溶液法輔助RTM成型工藝，有效解決了聚酰亞胺高溫RTM成型控制難度大、工藝裝備要求高等難題，有效提高了耐高溫聚酰亞胺復合材料成型效率。

(2)本發(fā)明在分子篩膜的一側施以真空，讓容易滲透的組份例如有機溶劑從該側蒸發(fā)，驅使這樣的組份的分離。采用適合粒徑的分子篩膜在真空負壓及超聲波作用下將聚酰亞胺樹脂溶液中的有機溶劑選擇性透過，實現(xiàn)了樹脂對預制體均勻浸漬，提高了成型質量。

(3)通過溶液法輔助RTM成型工藝，有效提升了耐高溫聚酰亞胺復合材料異型復雜結構的成型能力。

具體實施方式