[發明專利]短切纖維增強苯乙炔基封端聚酰亞胺復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201811596646.5
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109762334A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 包建文;張朋;楊濤;董波濤;鐘翔嶼;李曄
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司基礎技術研究院
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08K7/06;C08K3/04;C08J5/04
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

本發明屬于復合材料制造技術領域，涉及一種短切纖維增強苯乙炔基封端聚酰亞胺復合材料的制備方法。短切纖維增強苯乙炔基封端聚酰亞胺復合材料由苯乙炔基封端聚酰亞胺樹脂、短切纖維、自潤滑添加劑組成。本發明采用苯乙炔基封端的熱固性聚酰亞胺作為基體樹脂，短切纖維作為增強材料，將熱固性聚酰亞胺樹脂前體溶液與短切纖維、自潤滑添加劑利用機械攪拌方式混合，將獲得的混合物進行亞胺化預處理獲得粗模塑料，進一步采用球磨方法對其進行粉碎可獲得粒徑均一的模塑料，模塑料采用模壓工藝壓制成短切纖維增強聚酰亞胺復合材料板材，板材再經機械加工即可獲得滿足應用需求的復合材料制件。

技術領域

本發明屬于復合材料制造技術領域，涉及一種短切纖維增強苯乙炔基封端聚酰亞胺復合材料的制備方法。

背景技術

聚酰亞胺樹脂及其復合材料具有優異的耐熱、耐磨損、耐溶劑、耐腐蝕等性能，聚酰亞胺的摩擦性能在所有有機聚合物中僅次于聚四氟乙烯，具有良好的自潤滑性能，因此聚酰亞胺作為自潤滑材料在減磨領域的應用不斷擴展。聚酰亞胺基自潤滑復合材料與傳統摩擦材料相比，具有耐腐蝕、耐沖擊、抗疲勞及方便維護等優勢。由于聚酰亞胺優異的熱穩定性及機械強度，使其拓展了聚合物基自潤滑復合材料在高溫等苛刻環境下應用范圍。加之聚酰亞胺自潤滑材料密度低，具有明顯的減重效果。因此在對高性能材料具有質輕、高強以及功能性要求的領域，如航空、航天領域，聚酰亞胺自潤滑復合材料具有顯著的優勢地位。航空發動機由于服役環境苛刻，襯套、密封環、軸承、襯墊等部位要求所選材料具有耐高溫(260℃～400℃)、自潤滑、耐磨損、耐腐蝕及長使用壽命等性能，是保證發動機穩定工作的關鍵，其中以線性聚酰亞胺制備的自潤滑材料是在航空發動機這類結構上應用最早的高性能工程塑料。

經過多年研究和發展，已經形成了多種類型的自潤滑聚酰亞胺復合材料，包括石墨填充型、編織纖維增強型、短切纖維增強型等，石墨填充線性聚酰亞胺復合材料是最早開發的自潤滑材料體系，始于上世紀60年代末，以耐熱性能最優異的均苯結構線性聚酰亞胺為樹脂基體，并以石墨作為自潤滑功能填料，具有優異的耐熱、潤滑、耐磨等性能，但其尺寸穩定性差、成本高、工藝復雜等缺點難以解決，限制了其廣泛應用；編織纖維增強熱塑或熱固性聚酰亞胺復合材料具有優異的尺寸穩定性及較長的使用壽命，但是由于工藝復雜不易實現連續化生產，生產成本相對較高；短切纖維增強聚酰亞胺復合材料襯套易于實現連續化生產，具有更好成型工藝性能，制造成本相對較低，目前發展的短切纖維增強型聚酰亞胺復合材料主要是以第一代降冰片烯封端的熱固性聚酰亞胺作為樹脂基體，耐熱性能相對不足，一般不高于316℃，主要采用的制備方法是：將纖維絲束先浸漬樹脂，再分切成短切纖維預浸料，再經模壓成型、加工獲得復合材料及其制件。

發明內容

本發明的目的是：提出一種短切纖維增強苯乙炔基封端聚酰亞胺復合材料，在滿足發動機減磨、自潤滑、耐溫要求的同時，能夠降低結構重量，實現發動機減重的目的。

本發明的技術方案是：所述的短切纖維增強苯乙炔基封端聚酰亞胺復合材料按照以下方法制備：

所述的短切纖維增強苯乙炔基封端聚酰亞胺復合材料由苯乙炔基封端聚酰亞胺樹脂、短切纖維、自潤滑添加劑組成，各組分按照重量組份分別為：苯乙炔基封端聚酰亞胺樹脂為30-80份，短切纖維為20-70份，自潤滑添加劑為0-20份。

所述的苯乙炔基封端聚酰亞胺樹脂具有如下化學結構：

其中n＝1-5。

所述的短切纖維增強苯乙炔基封端聚酰亞胺復合材料按照以下方法制備：

(1)將(n+1)份二胺單體溶于有機溶劑獲得濃度為10％-60％wt的二胺溶液，然后將2份苯乙炔基封端劑和n份二酐單體溶于有機溶劑并混合均勻后倒入上述二胺溶液，即控制各組分摩爾比為二胺：二酐：封端劑＝(n+1)：n：2，其中n＝1-5，然后在0℃-120℃下進行聚合反應，獲得濃度為10％-60％wt的苯乙炔基封端聚酰亞胺樹脂前體溶液。