聚酰亚胺纤维自增强材料的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种聚酰亚胺纤维自增强材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]聚酰亚胺纤维是一种高性能的有机高分子纤维，具有强度高、耐高温性、耐辐射性、耐磨性等优异的性能。单一聚酰亚胺纤维及其织物，已被广泛应用于高温粉尘过滤材料、各类耐高温及耐辐射防护服、工业阻燃隔热材料等。而在其复合材料方面，虽已有少量应用于蜂窝结构材料及电绝缘材料，但相对于无机纤维如碳纤、玻纤等纤维的开发应用上，仍有较大的不足及开发潜力。
[0003]纤维自增强材料是指将化学结构相同的纤维与树脂(如模塑粉、胶液)混合均匀，通过热加工或化学反应使材料复合、成型。如用聚酰亚胺纤维浸渍聚酰亚胺树脂胶液后，将预浸料模压成型。这种工艺需要经过混料/浸渍、烘干、铺层等步骤，工艺繁琐，且材料的纤维含量大多低于70%，而且纤维均在径向分布，对材料的轴向并无增强，这些均制约了材料性能向更高性能发展。针对现有技术的不足。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种聚酰亚胺纤维自增强材料的新型制备方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种聚酰亚胺纤维自增强材料的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为:将经过预处理的聚酰亚胺纤维在390?460°C温度及20?30MPa压强条件下，保温保压20?40分钟。
[0006]上述的聚酰亚胺纤维由二胺和酸酐合成，所述的二胺单体是对苯二胺、对苯二酚二醚二胺、双酚A 二醚二胺、间苯二胺、二苯醚二胺及二苯甲烷二胺的中的至少一种;所述的酸酐单体是联苯二酐、均苯二酐、二苯醚二酐、三苯二醚二酐、二苯硫醚二酐、二苯酮二酐、对苯二酚二醚二酐、间苯二酚二醚二酐、双酚A 二醚二酐、苯酐、马来酸酐、降冰片烯二酸酐和4-苯炔基苯酐中的至少一种。
[0007]上述的聚酰亚胺纤维为三维编织结构、二维编织结构、单一或多取向分布、无序分布中的一种。
[0008]上述的聚酰亚胺纤维的预处理过程是:将聚酰亚胺纤维浸入溶剂中进行超声处理，去除纤维表面油剂及杂质，所述的溶剂为水、丙酮、丁酮、环己酮、甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种。
[0009]本发明对纤维自增强技术进行了创新性开拓，以聚酰亚胺纤维(包括短切纤维、织物)作为唯一原料，依据高聚物的粘弹性理论，采用特殊模压工艺将纤维部分塑化，相互粘结，成型。这种技术简化了现役制备工艺，且制得的聚酰亚胺纤维自增强材料具有超高纤维含量(高于90%)。同时，依托先进织造技术，在材料的轴向引入纤维，优化了材料层间结合性能，进一步提高了材料的力学性能，降低了材料的磨损率。
[0010]与现有技术相比，本发明的优点在于:
1.仅通过对聚酰亚胺纤维模压，即可制得材料，省去现役制备过程混料/浸渍、烘干、铺层等步骤，简化了制备工艺.2.该材料纤维含量可达90%，具有超高纤维含量，且高于现役材料的纤维含量。
[0011]3.材料轴向引入纤维，层间结合强度高，进一步提高了力学性能。
[0012]4.这种材料中的结构为聚酰亚胺结构，材料具备优异自润滑性能，从而实现增强耐磨功能一体化。
[0013]5.该材料制备工艺简单，可适用于批产。
【具体实施方式】
[0014]实施例一:取聚酰亚胺纤维浸入盛有去离子水的容器中，加热、超声处理2小时，重复四次。将预处理后的纤维，放入烘箱中，120°C干燥两小时，取出并放入模具，加压至2MPa，升温，待温度升至390°C时，放气三次，继续升温至420°C，压力提高到25MPa，保温保压30min，之后停止加热，保压降温，待温度降至200°C及以下，脱模，制得聚酰亚胺纤维自增强材料。经测试，该材料的弯曲强度2 140MPa，摩擦系数< 0.15。
[0015]实施例二:先将聚酰亚胺纤维进行针刺，制得一定厚度的聚酰亚胺纤维毡，然后裁取一定量的聚酰亚胺纤维毡浸入盛有丙酮的容器中，超声处理1小时。将预处理后的纤维毡，放入鼓风烘箱中，120°c干燥2小时，取出并放入模具，加压至2MPa，升温，待温度升至390°〇时，放气三次，继续升温至440°C，压力提高到25MPa，保温保压30min，之后停止加热，保压降温，待温度降至200°C及以下，脱模，制得聚酰亚胺纤维自增强材料。经测试，该材料的弯曲强度M70MPa，摩擦系数< 0.15。
[0016]实施例三:利用纤维编织机，对聚酰亚胺纤维进行三维编织，取一定量的聚酰亚胺纤维三维编织体浸入盛有丙酮的容器中，超声处理1小时。将预处理后的纤维三维编织体，放入鼓风烘箱中，120°C干燥两小时，取出并放入模具，加压至2MPa，升温，待温度升至390°C时，放气三次，继续升温至440°C，压力提高到25MPa，保温保压30min，之后停止加热，保压降温，待温度降至200°C及以下，脱模，制得聚酰亚胺纤维自增强材料。经测试，该材料的弯曲强度2 185MPa，摩擦系数<0.15。
【主权项】
1.一种聚酰亚胺纤维自增强材料的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为:将经过预处理的聚酰亚胺纤维在390?460°C温度及20?30MPa压强条件下，保温保压20?40分钟。2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维自增强材料的制备方法，其特征在于所述的聚酰亚胺纤维由二胺和酸酐合成，所述的二胺单体是对苯二胺、对苯二酚二醚二胺、双酚A 二醚二胺、间苯二胺、二苯醚二胺及二苯甲烷二胺的中的至少一种;所述的酸酐单体是联苯二酐、均苯二酐、二苯醚二酐、三苯二醚二酐、二苯硫醚二酐、二苯酮二酐、对苯二酚二醚二酐、间苯二酚二醚二酐、双酸A 二醚二酐、苯酐、马来酸酐、降冰片烯二酸酐和4-苯炔基苯酐中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的聚酰亚胺纤维自增强材料的制备方法，其特征在于所述的聚酰亚胺纤维为三维编织结构、二维编织结构、单一或多取向分布、无序分布中的一种。4.根据权利要求1或2所述的聚酰亚胺纤维自增强材料的制备方法，其特征在于所述的聚酰亚胺纤维的预处理过程是:将聚酰亚胺纤维浸入溶剂中进行超声处理，所述的溶剂为水、丙酮、丁酮、环己酮、甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种。
【专利摘要】本发明涉及一种聚酰亚胺纤维自增强材料的制备方法。该方法的具体步骤为：将经过预处理的聚酰亚胺纤维在390~460℃温度及20~30MPa压强条件下，保温保压20~40分钟。本发明的材料纤维含量高，界面结合性好，从而赋予材料优异的力学性能。这种材料中的结构为聚酰亚胺结构，材料具备优异自润滑性能，从而实现增强耐磨功能一体化。该材料制备工艺简单，可适用于批产。
【IPC分类】C08L79/08
【公开号】CN105419327
【申请号】CN201511004383
【发明人】俞鸣明, 谢旺, 孙君胜, 任慕苏, 孙晋良
【申请人】上海大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月29日