一种飞机发动机周边聚酰亚胺耐高温复合材料的制备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种玻璃纤维增强聚酰亚胺耐高温复合材料，特别是连续玻璃纤维增 强聚酰亚胺材料及其制备方法，属于高分子材料领域。
【背景技术】
[0002] 聚酰亚胺是一类主链上含有酰亚胺环的高分子材料。由于主链上含有芳香环，它 作为先进复合材料基体，具有突出的耐温性能和优异的机械性能，是目前树脂基复合材 料中耐温性最高的材料之一。
[0003] 本项目使用热塑性聚酰亚胺树脂为基体，通过将其与玻璃纤维复合，制备200摄 氏度下刚性超过PEEK 3倍、热膨胀系数降低20%，是特定条件下可替代金属、陶瓷、热固性 树脂、低温热塑性塑料和难加工的聚酰亚胺的理想材料，用于飞机发动机轴承和轴瓦等耐 高温油气环境的合金材料，可减轻发动机重量和提高发动机推重比。应用热塑性树脂制备 飞机发动机零部件，比金属材料和热固性材料在设计和成型上更方便；该零部件可防静电， 可与金属接触；具有一定的阻燃性。
【发明内容】
[0004] 由于采用传统加工工艺生产的玻璃纤维增强聚酰亚胺材料，玻璃纤维在树脂内的 长径比偏小，且长度分布范围较大，导致玻璃纤维在树脂内的增强效果不能得到充分发挥， 使其在改性塑料方面的应用受到限制。本发明提供了一种连续玻璃纤维增强聚酰亚胺材料 的制备方法，有效增加了玻璃纤维在树脂内的长径比，大大提高了材料的力学性能。
[0005] 本发明的制备方法包括以下步骤： (1) 、将聚酰亚胺树脂在150~175°C条件下进行烘干处理； (2) 、将原材料聚酰亚胺树脂、热稳定剂、抗氧剂按配方质量百分比例加入到混合机内， 在常温下进行均匀混合； (3) 、将上述混合后的物料加入到挤出机料桶内，通过双螺杆挤出机进行熔融挤出。挤 出机机筒加工温度设定为390~410°C，主机螺杆转速为220~250r. mirT1，主喂料转速为 10 ~18r. mirf1 ; (4) 、将连续玻璃纤维束先通过敞开式烘箱进行干燥处理，烘箱温度为90~KKTC，然 后把连续玻璃纤维从特制挤出机模头穿过，同时挤出机开始进行熔融挤出。在模头内，连续 玻璃纤维与完全烙融的树脂汇合，连续玻璃纤维在模头内被强行分散开的同时完全浸渍在 熔融树脂内。被树脂熔体完全包覆的长玻纤被从模头牵引出，经过风冷装置进行冷却，在牵 引机的牵引下，将料条送入到切粒机内进行切粒，即生成出连续玻璃纤维增强聚酰亚胺材 料。
[0006] 下面通过具体的实施例对本发明专利进行具体描述： 实施例1 : 按照质量百分比，将70份线性聚酰亚胺树脂，0. 2份热稳定剂(三碱式硫酸铅)，0. 1份 抗氧剂(亚磷酸三酯TNP)共同在混合机内进行均匀混合，然后将混合物倒入挤出机料桶内。 把30份连续连续玻璃纤维通过烘箱干燥处理，烘箱温度为KKTC，再把连续玻璃纤维从挤 出机模头穿过，同时开启挤出机。挤出机机筒加工温度为390~410°C，挤出机共设八段， 第一段和第二段为390°C，第三段和第四段为395°C，其它几段为410°C，主机螺杆转速为 220r.min-l，主喂料转速为10r.min-l，熔融树脂在模头内将连续玻璃纤维完全浸渍后从 模头挤出，再经过冷却、风干、牵引，最后切成长度为5_的颗粒。
[0007] 实施例2 : 按照质量百分比，将70份线性聚酰亚胺树脂，0. 2份热稳定剂(三碱式硫酸铅)，0. 1份 抗氧剂(亚磷酸三酯TNP)共同在混合机内进行均匀混合，然后将混合物倒入挤出机料桶内。 把30份连续连续玻璃纤维通过烘箱干燥处理，烘箱温度为KKTC，再把连续玻璃纤维从挤 出机模头穿过，同时开启挤出机。挤出机机筒加工温度为390~410°C，挤出机共设八段， 第一段和第二段为390°C，第三段和第四段为395°C，其它几段为410°C，主机螺杆转速为 220r.min-l，主喂料转速为10r.min-l，熔融树脂在模头内将连续玻璃纤维完全浸渍后从 模头挤出，再经过冷却、风干、牵引，最后切成长度为8_的颗粒。
[0008] 实施例3 : 按照质量百分比，将70份线性聚酰亚胺树脂，0. 2份热稳定剂(三碱式硫酸铅)，0. 1份 抗氧剂(亚磷酸三酯TNP)共同在混合机内进行均匀混合，然后将混合物倒入挤出机料桶内。 把30份连续连续玻璃纤维通过烘箱干燥处理，烘箱温度为KKTC，再把连续玻璃纤维从挤 出机模头穿过，同时开启挤出机。挤出机机筒加工温度为390~410°C，挤出机共设八段， 第一段和第二段为390°C，第三段和第四段为395°C，其它几段为410°C，主机螺杆转速为 220r.min-l，主喂料转速为10r.min-l，熔融树脂在模头内将连续玻璃纤维完全浸渍后从 模头挤出，再经过冷却、风干、牵引，最后切成长度为Ilmm的颗粒。
[0009] 实施例4 : 按照质量百分比，将70份线性聚酰亚胺树脂，0. 2份热稳定剂(三碱式硫酸铅)，0. 1份 抗氧剂(亚磷酸三酯TNP)共同在混合机内进行均匀混合，然后将混合物倒入挤出机料桶内。 把30份连续连续玻璃纤维通过烘箱干燥处理，烘箱温度为KKTC，再把连续玻璃纤维从挤 出机模头穿过，同时开启挤出机。挤出机机筒加工温度为390~410°C，挤出机共设八段， 第一段和第二段为390°C，第三段和第四段为395°C，其它几段为410°C，主机螺杆转速为 220r.min-l，主喂料转速为10r.min-l，熔融树脂在模头内将连续玻璃纤维完全浸渍后从 模头挤出，再经过冷却、风干、牵引，最后切成长度为14mm的颗粒。
[0010] 实施例5 : 按照质量百分比，将70份线性聚酰亚胺树脂，0. 2份热稳定剂(三碱式硫酸铅)，0. 1份 抗氧剂(亚磷酸三酯TNP)共同在混合机内进行均匀混合，然后将混合物倒入挤出机料桶内。 把30份连续连续玻璃纤维通过烘箱干燥处理，烘箱温度为KKTC，再把连续玻璃纤维从挤 出机模头穿过，同时开启挤出机。挤出机机筒加工温度为390~410°C，挤出机共设八段， 第一段和第二段为390°C，第三段和第四段为395°C，其它几段为410°C，主机螺杆转速为 220r.min-l，主喂料转速为10r.min-l，熔融树脂在模头内将连续玻璃纤维完全浸渍后从 模头挤出，再经过冷却、风干、牵引，最后切成长度为17_的颗粒。
[0011] 实施例6: 按照质量百分比，将70份线性聚酰亚胺树脂，0. 2份热稳定剂(三碱式硫酸铅)，0. 1份 抗氧剂(亚磷酸三酯TNP)共同在混合机内进行均匀混合，然后将混合物倒入挤出机料桶内。 把30份连续连续玻璃纤维通过烘箱干燥处理，烘箱温度为KKTC，再把连续玻璃纤维从挤 出机模头穿过，同时开启挤出机。挤出机机筒加工温度为390~410°C，挤出机共设八段， 第一段和第二段为390°C，第三段和第四段为395°C，其它几段为410°C，主机螺杆转速为 220r.min-l，主喂料转速为10r.min-l，熔融树脂在模头内将连续玻璃纤维完全浸渍后从 模头挤出，再经过冷却、风干、牵引，最后切成长度为20_的颗粒。
[0012] 将以上六个实例制得的产品参照GB/T 17037. 1-1997注塑成型，取得标准样件。
[0013] 材料按下列标准进行检测：结果见表1。
[0014] 表1 :实例1，2, 3,4, 5,6产品力学性能及其保持率
【主权项】
1. 一种连续玻璃纤维增强聚酰亚胺材料，其主要特征在于配方体系中各组分的质量百 分含量为：聚酰亚胺40~70wt%，玻璃纤维30~60wt%，0? 2~0? 6wt%的热稳定剂，0? 1~ 0. 3wt%的抗氧剂。2. 根据权利要求1所述的一种连续玻璃纤维增强聚酰亚胺材料，其特征在于：制备此 种材料的设备为本公司自主设计的特殊结构的浸润式挤出机模头，该模头设有加热装置， 可防止由于模头温度低而降低熔融树脂流动性，有效提高了纤维浸润效果，解决了纤维浸 润不完全的现象，纤维走向与挤出料条方向一致。3. 根据权利要求1所述的一种连续玻璃纤维增强聚酰亚胺材料，其特征在于：所述的 连续玻璃纤维直径为10~15 y m，造粒后，玻璃纤维与料粒等长，长度为5~20mm，纤维有 效长径比可达到300~2000,纤维沿轴线方向平行排列。4. 根据权利要求1所述的一种连续玻璃纤维增强聚酰亚胺材料，其特征在于：所述的 聚酰亚胺为现有的商品化的线性聚酰亚胺树脂。5. 根据权利要求1所述的一种连续玻璃纤维增强聚酰亚胺材料，其特征在于：所述的 热稳定剂为三碱式硫酸铅）〇. 2~0. 6wt，抗氧剂为亚磷酸三酯TNP。
【专利摘要】本发明提供了一种飞机发动机周边聚酰亚胺耐高温复合材料及其制备方法。材料组分的质量比为：聚酰亚胺70-90wt%，短切玻璃纤维10-30wt%，热稳定剂（三碱式硫酸铅）0.2～0.6wt%，抗氧剂（亚磷酸三酯TNP）0.1～0.3wt%。其加工工艺：先将聚酰亚胺树脂在150～175℃条件下进行烘干处理，然后将聚酰亚胺树脂、热稳定剂、抗氧剂进行共混；再将共混物加入到双螺杆挤出机内通过特制模头进行熔融挤出，加工温度在390～410℃；将连续玻璃纤维进行预热干燥处理；再将连续玻璃纤维通过特制模头，在模头内与树脂熔体汇合，在模头内经过一段距离后连续玻璃纤维束被树脂熔体完全浸渍，并同时从特制模头口挤出；最后经过冷却、干燥、切粒，即可得到连续玻璃纤维增强聚酰亚胺材料。该方法工艺简单，生产设备容易操作，产品性能优良。
【IPC分类】C08J5/04, B29C70/54, C08L79/08, C08K7/14, C08K5/524, C08K3/30
【公开号】CN104974522
【申请号】CN201410144739
【发明人】史玉龙, 王海波, 马俊杰
【申请人】黑龙江鑫达企业集团有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年4月12日