[發(fā)明專利]聚酰亞胺、共聚樹(shù)脂、復(fù)合材料及制備方法、應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111681806.8
• 申請(qǐng)日: 2021-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114891213A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林嘉平;宋爽;蔡春華;王立權(quán);杜磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G73/12
• 分類號(hào): C08G73/12
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所 31283
• 代理人: 劉奉麗;鄒玲

本發(fā)明公開(kāi)了一種聚酰亞胺、共聚樹(shù)脂、復(fù)合材料及制備方法、應(yīng)用。該聚酰亞胺的結(jié)構(gòu)式如式Ⅰ所示；其中，聚合度n為1?3，且為整數(shù)。本發(fā)明制得的聚酰亞胺有效提升了材料自身發(fā)生形變的能力，與含硅芳炔樹(shù)脂共聚制得的共聚樹(shù)脂具有優(yōu)異的加工性能、耐熱性能及力學(xué)性能，可作為耐高溫復(fù)合材料基體樹(shù)脂基體，在航空航天等高科技領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺、共聚樹(shù)脂、復(fù)合材料及制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)

耐高溫復(fù)合材料基體樹(shù)脂面臨加工性能差的瓶頸問(wèn)題，基體樹(shù)脂耐熱性提高的同時(shí)，固化溫度往往會(huì)隨之上升，這給加工帶來(lái)了困難。另外提高耐熱性的同時(shí)，力學(xué)性能有所降低，如何提高耐高溫復(fù)合材料基體樹(shù)脂的綜合性能是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。聚酰亞胺(PI)為常見(jiàn)的耐高溫復(fù)合材料基體樹(shù)脂，迄今為止，聚酰亞胺大多依然選用芳香族聚酰亞胺，所選用的結(jié)構(gòu)都具有較大的剛性和較多的芳環(huán)，這會(huì)賦予聚酰亞胺優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，但同時(shí)由于分子主鏈剛性過(guò)大，分子鏈段堆積緊密，溶解性變差及熔融溫度提高，無(wú)法在低溫下加工，表現(xiàn)出較差的可加工性。

含硅芳炔(PSA)樹(shù)脂是指主鏈含有硅元素的芳基多炔樹(shù)脂，是一種有機(jī)無(wú)機(jī)雜化樹(shù)脂，可以作為熱固性樹(shù)脂，其固化溫度較低，且具有優(yōu)異的耐熱性、耐燒蝕性和介電性能，但是含硅芳炔樹(shù)脂固化后分子鏈脆性大，力學(xué)強(qiáng)度不高，彎曲強(qiáng)度僅在20MPa左右，限制了其在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。

為了擴(kuò)大PSA的應(yīng)用范圍，需要對(duì)其改性。一種增韌方法是向PSA樹(shù)脂的分子鏈中引入柔性基團(tuán)，Ma等人將醚鍵引入到PSA樹(shù)脂中，通過(guò)Grignard反應(yīng)合成了一種分子鏈中含有醚鍵的PSPPY樹(shù)脂。PSPPY樹(shù)脂能溶解在大部分常用溶劑中，有很寬的加工窗口、較低的固化能和固化溫度。引入醚鍵后樹(shù)脂的力學(xué)性能有很大提升，但是熱性能有所下降，熱失重5％的溫度(T_d5)下降到了500℃。另一種是將PSA樹(shù)脂與其他綜合性能優(yōu)異的樹(shù)脂共混，Yang等人利用胺解反應(yīng)合成了SZTA樹(shù)脂來(lái)改性PSA樹(shù)脂。當(dāng)SZTA的含量為20％時(shí)，SZTA/PSA的彎曲強(qiáng)度為34.6MPa，比純PSA提高了54％，但其固化放熱焓為645J/g，相比純PSA也有所增加，且力學(xué)性能還需進(jìn)一步提升。

因此，如何提供一種聚酰亞胺、聚酰亞胺/含硅芳炔共聚樹(shù)脂，可以在保證優(yōu)異的力學(xué)性能的同時(shí)兼顧較好的耐熱性能的研究是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服了現(xiàn)有技術(shù)中含硅芳炔樹(shù)脂無(wú)法同時(shí)滿足彎曲強(qiáng)度大且耐熱性能好的缺陷，而提供了一種聚酰亞胺、共聚樹(shù)脂、復(fù)合材料及制備方法、應(yīng)用。本發(fā)明的聚酰亞胺/含硅芳炔共聚樹(shù)脂可以兼顧較好的耐熱性能(例如固化放熱焓、T_d5、Y_r800)和優(yōu)異的力學(xué)性能(例如彎曲強(qiáng)度)，有望應(yīng)用于航空航天等科技領(lǐng)域。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明提供了一種聚酰亞胺，其結(jié)構(gòu)式如式Ⅰ所示：

其中，聚合度n為1-3，且為整數(shù)。

本發(fā)明中，所述n優(yōu)選為1或2。

本發(fā)明中，所述聚酰亞胺的PDI可為1.10-1.50，例如1.16或1.39。

本發(fā)明中，所述聚酰亞胺的固化放熱焓可為115-280J/g，例如121J/g或278J/g。

本發(fā)明中，所述聚酰亞胺的T_d5可為520-560℃，例如526℃或554℃。

本發(fā)明中，所述聚酰亞胺的Y_r800可為55-65％，例如59.3％或60.5％。

本發(fā)明還提供了一種上述聚酰亞胺的制備方法，其包括以下步驟：