一种连续成型制备高强高模聚酰亚胺纤维增强聚酰亚胺薄片的方法

文档序号:9743826
一种连续成型制备高强高模聚酰亚胺纤维增强聚酰亚胺薄片的方法
【技术领域】:
[0001] 本发明涉及高性能复合薄片材料制备技术领域,具体涉及一种高强高模聚酰亚胺 纤维增强聚酰亚胺薄片的连续成型制备技术。
【背景技术】:
[0002] 聚酰亚胺材料以其独特的芳杂环化学结构,具有优异的耐高温性能、力学性能、介 电性能和耐紫外辐照以及耐溶剂腐蚀等性能,在国防军工、航空航天、电子电工等领域具有 广泛的应用。聚酰亚胺的相关产品包括聚酰胺酸胶液、聚酰亚胺薄膜、纤维、树脂模塑粉等。 其中以薄膜形态存在的产品应用最为广泛,且薄膜的最大厚度一般不超过150μπι,强度在 100~300MPa之间,模量在1~8GPa之间。然而,厚度大于150μπι的聚酰亚胺薄膜或薄片类材 料却至今未有规模化的产品出现。这主要归因于聚酰亚胺材料成型的工艺复杂性,制备薄 片类材料可以有两种方法,一种是通过树脂模塑粉在高温高压下成型;另一种是通过聚酰 胺酸流延、除溶剂、亚胺化成型。但是前者由于苛刻的成型条件难以实现规模化、连续化生 产,后者则因为溶剂含量和亚胺化闭环脱水生成小分子等问题导致产品收缩变型,而无法 得到理想的产品。
[0003] 聚酰亚胺纤维是近几年才发展起来的一种高性能有机纤维,不仅具有聚酰亚胺材 料所有的性能特点,还具有非常高的强度和模量,在复合材料领域的研究中得到了高度的 关注。公开号为103319890Α的专利中介绍了一种聚酰亚胺纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材 料及其制备方法,该方法借助于聚酰亚胺树脂成型中的PMR方法,通过程序升温脱除溶剂, 然后高温高压引发聚酰亚胺树脂分子链端的不饱和键交联固化成型,从而得到全聚酰亚胺 自增强的复合材料。由于纤维增强体和树脂基体具有相似的化学结构,所以该复合材料具 有良好的界面强度和耐高温性能以及力学性能。但由于其采用的成型方法同样需要高温高 压,所以比较适合于具有特定形状尺寸的样品的模压成型,而不适合用于片材的大规模连 续生产。
[0004] 与上述方法相比,本发明采用聚酰胺酸作为制备聚酰亚胺薄片的主体材料,将其 与聚酰亚胺纤维布通过一次浸胶、辊压、除溶剂、部分亚胺化、二次浸胶、辊压、刮膜、除溶 剂、亚胺化等工艺实现厚度大于150μπι的聚酰亚胺复合片材的连续化生产制备。即首先通过 一次浸胶、辊压、除溶剂、部分亚胺化的过程,控制聚酰胺酸粘度和浸胶量,结合重力作用在 纤维织物下表面形成连续光滑的膜层,然后通过二次浸胶、辊压、刮膜、除溶剂、亚胺化的过 程在织物上表面形成光滑连续膜层,也可只经过一次浸胶、辊压、除溶剂、亚胺化等工序得 到下表面光滑、上表面仍保留纤维纹路的薄片材料。该方法的优点有:(1)聚酰亚胺纤维比 表面积大、有利于脱除聚酰胺酸中的溶剂和反应生成的小分子,很好的解决了聚酰亚胺超 厚薄膜制备中的气泡问题;(2)聚酰亚胺纤维布可作为骨架支撑,解决超厚薄膜制备中的尺 寸收缩问题;(3)聚酰亚胺纤维具有非常高的强度和模量,在薄片材料中起到了力学性能增 强的作用,使得该薄片材料的强度和模量较薄膜有了显著的提升;(4)该方法可以实现聚酰 亚胺复合薄片材料的规模化、连续化生产制备。
[0005] 目前,本发明所描述的这种制备双面光滑、连续的聚酰亚胺纤维增强聚酰亚胺复 合薄片材料的方法还未见文献报道。本发明所提供的技术,可实现聚酰亚胺纤维增强聚酰 亚胺复合薄片的连续化生产,非常有利于聚酰亚胺纤维和薄膜生产企业的技术和产品升级 改造。适合于通过缩合聚合制备聚酰胺酸,流延成膜,然后通过环化制备聚酰亚胺的所有体 系,对基体薄膜选择性低,适用范围广。更为重要的是可以制备出超过传统薄膜厚度(150μ m)的薄片类材料,这是目前聚酰亚胺材料中所急需的产品形式。因此,本发明所提供的方法 和技术对于解决超厚薄膜制备过程中的瓶颈问题,丰富聚酰亚胺材料的产品种类具有非常 重要的现实意义。

【发明内容】

[0006] 本发明的目的是提供一种具有高强度和高模量的聚酰亚胺纤维增强聚酰亚胺复 合薄片材料,这种材料既具有纤维的高强度和高模量、还具有薄膜材料的韧性和气密性,同 时由于化学结构相似的特点,具有良好的界面结合强度。
[0007] 本发明的另一目的是提供一种具有高强度和高模量的聚酰亚胺复合薄片材料连 续制备的方法,这种方法可以解决当前聚酰亚胺超厚薄膜或薄片材料制备工艺中的气泡和 尺寸收缩等问题。
[0008] 本发明的具体内容和技术方案如下:
[0009] 一种连续成型制备高强高模聚酰亚胺纤维增强聚酰亚胺薄片的方法,其特征在 于,包括以下步骤:
[0010] A:将合成的聚酰胺酸溶液经流延或浸胶于聚酰亚胺纤维布表面,经辊压机使纤维 与胶液得到充分浸润,通过压力控制排出多余胶液;
[0011] B:将步骤A中得到的浸胶纤维布经溶剂挥发炉加热除溶剂形成半干性凝胶膜,然 后经红外炉部分亚胺化;
[0012] C:对步骤B中得到的部分亚胺化复合薄片进行二次流延或浸胶,经辊压机使聚酰 胺酸充分覆盖纤维布表面并形成连续覆盖的膜层,通过精密刮刀控制膜层厚度;
[0013] D:将步骤C得到的复合薄膜通过溶剂挥发炉除溶剂形成半干性凝胶膜,然后经过 辊压机提高薄片表面平整度,再经过亚胺化炉进行充分环化,最后经过裁边、收卷工序得到 高强高模聚酰亚胺纤维增强聚酰亚胺薄片。
[0014] 选用的聚酰亚胺纤维布的原料为高强高模型聚酰亚胺纤维,纤维强度大于 1.56?&,模量大于806卩&。
[0015]主要通过纤维布的面密度调整薄片的厚度,纤维布面密度范围为20~500g/m2。
[0016] 选用的聚酰胺酸溶液为任意类型二酐或多元酐与二胺或多元胺的混缩聚或共缩 聚得到的聚酰亚胺前驱体溶液。
[0017] 步骤A中聚酰胺酸溶液的固含量控制在10wt~20wt%之间,粘度控制在500CP~ 2000cp之间,聚酰胺酸中固体含量与聚酰亚胺纤维布的质量比在0.2~1之间,保证聚酰胺 酸与纤维布得到充分浸润。
[0018] 步骤B中采用梯度升温,控制得到的一次复合薄片中溶剂含量小于5%,亚胺化程 度大于50%。
[0019] 步骤C中聚酰胺酸溶液的固含量控制在10wt%~20wt%之间,粘度控制在2000cp ~20000cp之间,控制聚酰亚胺纤维布占复合薄片固化后质量分数的30%~70%之间。
[0020] 步骤D先经过溶剂挥发炉除溶剂得到半干性凝胶复合薄片,溶剂含量控制在 10wt%~25wt%,再采用辊压机得到表面光洁平整的凝胶复合薄片,然后经过亚胺化炉充 分亚胺化,各段加热均采用梯度升温的方式。
[0021] 也可将步骤A得到的浸胶纤维布直接经过溶剂挥发炉除溶剂形成半干性凝胶膜, 然后经过辊压机提高薄片表面平整度,再经过亚胺化炉进行充分环化,最后经过裁边、收卷 工序得到高强高模聚酰亚胺纤维增强聚酰亚胺薄片。
[0022] 与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
[0023] 1.本发明采用两次浸胶的方式,可得到上下表面均光滑的、含有聚酰亚胺纤维骨 架的聚酰亚胺薄片材料。
[0024] 2.本发明提供的复合薄片材料采用的增强体为聚酰亚胺纤维,片材基体为聚酰亚 胺薄膜,全部由聚酰亚胺材料构成,界面结合强度高,在最大程度上发挥了纤维和薄膜各自 的性能特点,材料具有优异的力学性能、耐高温性能、尺寸稳定性、电绝缘性、气密性和透波 性。
[0025] 3.本发明能够连续制备厚度大于150μπι
再多了解一些
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1