[發明專利]一種提高RTM成型聚酰亞胺復合材料熱氧化穩定性的方法

有效

• 申請號: 201910982456.5
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110588022B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 倪洪江;邢宇;戴霄翔;張代軍;李軍;陳祥寶
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: B29C70/48
• 分類號: B29C70/48;B29C70/54
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發明提供了一種提高RTM成型聚酰亞胺復合材料熱氧化穩定性的方法，屬于樹脂基復合材料領域。該復合材料采用RTM工藝制備，且復合材料樹脂基體成分隨厚度梯度變化，即復合材料表層基體成分為設計分子量在1500～10000g/mol之間的熱固性聚酰亞胺樹脂A，芯層基體為最低流變粘度在1Pa·s以下的熱固性聚酰亞胺樹脂B。本發明所提供的方法在使得復合材料可通過RTM工藝制備的同時，有效提高了復合材料的熱氧化穩定性能，從而延長復合材料壽命。本發明可以應用于航空發動機、航空、航天等高技術領域。

技術領域

本發明屬于樹脂基復合材料領域，涉及一種提高RTM成型聚酰亞胺復合材料熱氧化穩定性的方法。

背景技術

聚酰亞胺樹脂基復合材料耐熱性可達280℃以上，是目前耐溫等級最高的一類復合材料，在航空航天等高技術領域具有具大的應用價值。作為熱壓工藝的替代或補充工藝，樹脂傳遞模塑(RTM)成型工藝具有工藝相對簡單、生產成本較低、可成型復雜構件、構件整體性高和工藝周期短等優點。聚酰亞胺復合材料實現RTM工藝成型的關鍵，在于樹脂基體可滿足熔融粘度低于1Pa·s的工藝要求。為了控制聚酰亞胺樹脂基體的粘度，樹脂分子鏈通常采用活性封端劑(如苯乙炔苯酐PEPA)進行封端，從而對樹脂分子量進行控制。封端劑交聯后為不飽和或飽和脂肪烴結構，熱氧化穩定性較差，影響樹脂基體及相應的復合材料的熱穩定性能。對于滿足RTM成型工藝的聚酰亞胺樹脂而言，樹脂分子量通常需降至1250g/mol以下，樹脂交聯后脂肪烴結構含量高，這大大降低了RTM成型聚酰亞胺復合材料的熱氧化穩定性能。

發明內容

本發明的目的是：針對RTM成型聚酰亞胺復合材料存在的上述熱穩定性問題，本發明提出了一種提高RTM成型聚酰亞胺復合材料熱氧化穩定性的方法。該復合材料采用RTM工藝制備，且樹脂基體成分隨厚度梯度變化，即：復合材料表層基體為設計分子量在1500～10000g/mol之間的高分子量熱固性聚酰亞胺樹脂A，可起到熱氧化防護的作用；芯層基體為最低流變粘度在1Pa·s以下的熱固性聚酰亞胺樹脂B，滿足RTM成型工藝的要求。

本發明的技術方案是：一種提高RTM成型聚酰亞胺復合材料熱氧化穩定性的方法，所述復合材料采用RTM工藝制備，且所述復合材料的樹脂基體成分隨復合材料的厚度梯度變化，即復合材料表層基體成分為設計分子量在1500～10000g/mol之間的熱固性聚酰亞胺樹脂A，芯層基體為最低流變粘度在1Pa·s以下的熱固性聚酰亞胺樹脂B。

優選的，所述熱固性聚酰亞胺樹脂A的分子量在1500～5000g/mol之間。

優選的，所述復合材料的RTM工藝制備步驟如下：

(1)采用鋪貼的方法制備復合材料的預成形體，所述預成形體的表層使用預浸料鋪貼，所述芯層使用干纖維鋪貼；

所述預浸料由干纖維浸漬所述熱固性聚酰亞胺樹脂A的聚四酸二酯二酰胺或聚酰胺酸前驅體溶液制備，所述預浸料的樹脂質量分數在35～40％之間；

(2)將步驟(1)得到的預成形體置于封閉的模具中，將模具加熱至所述熱固性聚酰亞胺樹脂B粘度低于1Pa·s的溫度點；

(3)將所述熱固性聚酰亞胺樹脂B熔融后注入步驟(2)所述模具中；

(4)將步驟(3)所述模具升溫至350～400℃之間，使復合材料固化；

(5)將步驟(4)所述模具降溫后，拆模得到復合材料。

優選的，步驟(1)中所述預成形體的表層含有1～4層預浸料。

優選的，步驟(1)中所述預成形體的表層含有1～2層預浸料。

優選的，步驟(1)中所述干纖維選自碳纖維、玻璃纖維、石英纖維、聚酰亞胺纖維、芳綸纖維中的一種或多種。

優選的，所述干纖維選自碳纖維和/或玻璃纖維。