一种聚酰亚胺纸蜂窝芯及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚酰亚胺纸蜂窝芯及其制备方法，按以下方法制备而成:1）涂胶处理:在聚酰亚胺纸的表面涂上聚酰亚胺胶，然后将多层涂胶后的聚酰亚胺纸错层叠合，最后利用热压机热压，制得蜂窝叠块;2）定型处理：将蜂窝叠块进行拉伸，形成正六边形蜂窝孔格;之后在烘箱中定型，制得白蜂窝块;3）浸胶处理：将白蜂窝块进行浸胶固化后,制得聚酰亚胺纸蜂窝芯。采用本发明所述方法制备的聚酰亚胺纸蜂窝芯具有耐高温、吸湿性小的特点，同时还能够进一步提高聚酰亚胺纸蜂窝芯的强度。
【专利说明】一种聚酰亚胺纸蜂窝芯及其制备方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种聚酰亚胺纸蜂窝芯及其制备方法，属于造纸工艺和绝缘材料制造领域。
[0003]
【背景技术】
[0004]蜂窝芯是根据自然界蜂巢结构原理制作的，它是采用高强芯通过粘接、拉伸等工艺，连接成无数个空心立体正六边形的结构，形成一个整体受力件。常用的蜂窝芯材有铝蜂窝芯及纸蜂窝芯。铝蜂窝芯的价格较低、使用温度较高，但由于铝的密度较高，不能作为透波材料，主要用于对重量不敏感的建筑领域。而纸蜂窝芯通常以芳纶纸制备而成，但芳纶纸的最高使用温度不能超过200°C。另外，由于芳纶本身含有酰胺基团，极性强，易吸水，经过浸胶，固化制成芳纶纸蜂窝后，裸露在外的芳纶纸仍然具有极强的吸水性。这样在极端的天气中，芳纶纸蜂窝芯的使用寿命会有所降低。
[0005]聚酰亚胺纤维是目前使用温度最高的合成纤维，可以在250°C _300°C下长期使用。聚酰亚胺纤维拥有高强度高模量，其最高强度可以达到5.8-6.3GPa，模量可达280-340GPa。其力学性能远远超过芳纶纤维。因此，聚酰亚胺纤维与芳纶纤维相比在强度上要远远优于芳纶纤维。同 时，聚酰亚胺纤维在耐光性、耐热性、吸水性等方面都更优越。
[0006]鉴于聚酰亚胺纤维的优越性能，我们将聚酰亚胺纤维应用到了造纸领域，我公司生产的聚酰亚胺纸不但克服了芳纶纸耐温低、易吸湿等缺点，而且具有高的耐光性、阻燃性等特点。
[0007]
【发明内容】
[0008]为克服现有技术的纸蜂窝芯存在使用温度低、耐水性差的缺陷，本发明的目的在于提供一种聚酰亚胺纸蜂窝芯，具有耐高温、吸湿性小和强度高的特点。
[0009]本发明的另一目的在于提供一种聚酰亚胺纸蜂窝芯的制备方法，采用该方法制备的聚酰亚胺纸蜂窝芯具有耐高温、吸湿性小的特点，同时还能够进一步提高聚酰亚胺纸蜂窝芯的强度。
[0010]为实现上述目的本发明所采用的技术方案如下:
一种聚酰亚胺纸蜂窝芯，其特征在于，由聚酰亚胺纸依次进行涂胶、定型和浸胶三步处理工艺制备得到。
[0011]一种聚酰亚胺纸蜂窝芯的制备方法，其特征在于，按以下方法制备而成:
I)涂胶处理:在聚酰亚胺纸的表面涂上聚酰亚胺胶，然后将多层涂胶后的聚酰亚胺纸错层叠合，最后利用热压机热压，制得蜂窝叠块； 2)定型处理:将蜂窝叠块进行拉伸，形成正六边形蜂窝孔格；之后在烘箱中定型，制得白蜂窝块；
3)浸胶处理:将白蜂窝块进行浸胶固化后，制得聚酰亚胺纸蜂窝芯。
[0012]作为本发明的一种优选的方案，在步骤I)中，所述聚酰亚胺纸是以聚酰亚胺纤维为主要原料经过抄造制备而成。
[0013]作为本发明的一种优选的方案，在步骤I)中，聚酰亚胺胶是由二酐和二胺聚合而成，所述聚酰亚胺胶的粘度为10s/50ml-60s/50ml。
[0014]作为本发明的一种优选的方案，在步骤I)中，热压时，首先在70_90°C下预热40-50min,然后在120_140°C下凝胶90_120min，最后在160_250°C下固化3_5h，热压压力为5-7MPa。此处通过优选合理的工艺参数，能够保证节点的强度，否则聚酰亚胺胶发生降解影响强度。
[0015]作为本发明的一种优选的方案，在步骤2)中，在定型处理过程中，控制温度为IOO0C -400°c，时间为 10min-60min。
[0016]作为本发明的一种优选的方案，在步骤3)中，所述浸胶液包括聚酰亚胺树脂和有机溶剂；其中，所述聚酰亚胺树脂的质量为浸胶液总质量的5-50%，聚酰亚胺树脂是由二酐和二胺聚合而成。
[0017]所述二酐为均苯二酐(PMDA)、联苯二酐(BPDA)、二苯酮二酐(BTDA)、二苯醚二酐(ODPA)、二苯硫醚二酐(TDPA)、二苯砜二酐(SDPA)、三苯二醚二酐(HQDPA)、双酚A型二醚二酐(BPADA)、双酚F型二醚二酐(BPFDA)及联苯二酚二醚二酐中的一种。
[0018]所述二胺为对苯二胺(PPD)、间苯二胺(MPD)、二苯甲烷二胺(MDA)、二苯醚二胺(ODA)、三苯二醚二胺(HQDPA)、4，4，-双(4-氨基苯氧基)联苯(BAPB)、2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)、5 (6)-氨基-2-(4’ -氨基苯基)苯并咪唑(PABZ)、5-氨基-2-(4-氨基苯基)苯并噁唑(PABO)、2，5- 二(4-氨基苯基)嘧啶(PRM)中的一种。
[0019]作为本发明的一种优选的方案，在步骤3)中，浸胶时间为20min-60min，浸胶次数为3-10次。
[0020]作为本发明的一种优选的方案，在步骤3)中，每次浸胶后，在80°C烘箱中预热30-40min，然后在130_140°C下烘干90_100min，在200-250°C下凝胶2h，最后在350°C下固化 4_5h。
[0021]本发明的有益效果在于:
1、本发明针对传统纸蜂窝芯，使用温度低、耐水性差等特点，提出一种全新的聚酰亚胺纸蜂窝芯及其制备方法。本发明中聚酰亚胺蜂窝原纸本身具有耐高温、吸湿性低的特点，与聚酰亚胺胶和聚酰亚胺树脂一起配合使用，使得聚酰亚胺纸蜂窝拥有了耐高温、吸湿性低等性能。
[0022]2、本发明的聚酰亚胺蜂窝芯，相比于传统的铝蜂窝芯及芳纶蜂窝芯，拓宽了蜂窝芯在航天航空、潜艇等高端领域的应用，拓展了聚酰亚胺的应用规模，为高新【技术领域】的发展提供了 一定的支持。
[0023]3、相对于传统芳纶纸蜂窝芯的生产工艺，本发明调整了高温定型处理的温度，克服了传统芳纶纸蜂窝耐温等级的限制，进一步提高了聚酰亚胺纸蜂窝芯的强度，充分发挥聚酰亚胺纸蜂窝的优势。[0024]4、本发明的聚酰亚胺树脂具有高强度、高模量、较高的分解温度、耐高、低温、吸水率低、可自熄及无毒等性能。聚酰亚胺树脂应用在聚酰亚胺纸蜂窝芯的制备上，扩大了聚酰亚胺纸蜂窝芯的使用范围。
[0025]下面结合具体的实施方式对本发明作进一步详细说明。
[0026]
【具体实施方式】
[0027]实施例1
制备空格边长为1.83mm的聚酰亚胺纸蜂窝芯。具体步骤如下:
(O以厚度为0.05_厚的聚酰亚胺纸为原料。利用沾有芯条胶的涂胶辊进行涂胶，再将多层涂胶后的聚酰亚胺纸错层叠合，最后利用热压机热压，制成蜂窝叠块。芯条胶为聚酰亚胺胶，是由均苯二酐和间苯二胺聚合而成，粘度为30s/50ml。热压时，首先在80°C下预热50min，然后130°C凝胶lOOmin，最后250°C固化4h，热压压力为6MPa。
[0028](2)将蜂窝块用拉伸机以10mm/min的拉伸速度拉伸后，形成正六边形蜂窝孔格，之后在300 C条件下在供箱中定型40min。制成白蜂窝块。
[0029](3)将白蜂窝块在浸胶机中进行浸胶固化；
具体的，所述浸胶液包括聚酰亚胺树脂和有机溶剂；其中，所述聚酰亚胺树脂的质量为浸胶液总质量的10%，聚酰亚胺树脂是由均苯二酐和对苯二胺聚合而成，有机溶剂为二甲基乙酰胺。本案例中对白蜂窝块进行5次浸胶，浸胶时间为40min，晾置时间为30min。每次浸胶后在80°C烘箱中预热30min，然后130°C烘干lOOmin，200°C凝胶2h，最后350°C固化4h0
[0030](4)对浸胶固化后的蜂窝进行切片，得到密度为75kg/m3的聚酰亚胺纸蜂窝芯。
[0031]经检测，280°C处理24h强度保持率为90%，聚酰亚胺纸蜂窝的分解温度570°C，回潮率为0.02%。
[0032]实施例2
制备空格边长为3.67mm的聚酰亚胺纸蜂窝芯。具体步骤如下:
(O以厚度为0.08mm厚的聚酰亚胺纸为原料。利用沾有芯条胶的涂胶辊进行涂胶，再将多层涂胶后的聚酰亚胺纸错层叠合，最后利用热压机热压，制成蜂窝叠块。芯条胶为聚酰亚胺胶，是由均苯二酐和间苯二胺聚合而成，粘度为25s/50ml。热压时，首先在90°C下预热40min，然后120°C凝胶120min，最后160°C固化5h，热压压力为5MPa。
[0033](2)将蜂窝块用拉伸机以5-20mm/min的拉伸速度拉伸后，形成正六边形蜂窝孔格，之后在300 C条件下在供箱中定型60min。制成白蜂窝块。
[0034](3)将白蜂窝块在浸胶机中进行浸胶固化；
具体的，浸胶液包括聚酰亚胺树脂和有机溶剂；其中，所述聚酰亚胺树脂的质量为浸胶液总质量的30%，聚酰亚胺树脂是由联苯二酐和间苯二胺聚合而成，有机溶剂为二甲基甲酰胺。本案例中对白蜂窝块进行4次浸胶，浸胶时间为60min，晾置时间为40min。浸胶后在 80°C烘箱中预热 40min，140°C烘干 90min，230°C凝胶 1.5h，350°C 固化 5h。
[0035](4)对浸胶固化后的蜂窝进行切片，得到密度为68kg/m3的聚酰亚胺纸蜂窝芯。
[0036]经检测，280°C处理24h强度保持率为92%，聚酰亚胺纸蜂窝的分解温度570°C，回潮率为0.02%。
[0037]实施例3
制备空格边长为2.75mm的聚酰亚胺纸蜂窝芯。具体步骤如下:
(O以厚度为0.13_厚的聚酰亚胺纸为原料。利用沾有芯条胶的涂胶辊进行涂胶，再将多层涂胶后的聚酰亚胺纸错层叠合，最后利用热压机热压，制成蜂窝叠块。芯条胶为聚酰亚胺胶，是由二苯醚二酐和间苯二胺聚合而成，粘度为35s/50ml。热压时，首先在70°C下预热50min，然后140°C凝胶90min，最后250°C固化3h，热压压力为7MPa。
[0038](2)将蜂窝块用拉伸机以10-15mm/min的拉伸速度拉伸后，形成正六边形蜂窝孔格，之后在310 C条件下在供箱中定型80min。制成白蜂窝块。
[0039](3)将白蜂窝块在浸胶机中进行浸胶固化:
具体的，浸胶液包括聚酰亚胺树脂和有机溶剂；其中，所述聚酰亚胺树脂的质量为浸胶液总质量的50%，聚酰亚胺树脂是由联苯二酐和二苯醚二胺聚合而成，有机溶剂为二甲基亚砜。本案例中对白蜂窝块进行3次浸胶，浸胶时间为80min，晾置时间为40min。浸胶后在80°C烘箱中预热40min，然后140°C烘干90min，之后250°C凝胶1.5h，最后350°C固化5h。
[0040](4)对浸胶固化后的蜂窝进行切片，得到密度为66kg/m3的聚酰亚胺纸蜂窝芯。
[0041]经检测，280°C处理24h强度保持率为91%，聚酰亚胺纸蜂窝的分解温度570°C，回潮率为0.02%。
[0042]需要说明的是，本发明的制备方法中，聚酰亚胺纸为以聚酰亚胺纤维为主要原料的纸，并不是单指完全以聚酰亚胺纤维为原料的纸。也包括加入芳纶纤维、碳纤维等纤维的聚酰亚胺纸。
[0043]上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
【权利要求】
1.一种聚酰亚胺纸蜂窝芯，其特征在于，由聚酰亚胺纸依次进行涂胶、定型和浸胶三步处理工艺制备得到。
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纸蜂窝芯的制备方法，其特征在于，按以下方法制备而成: 1)涂胶处理:在聚酰亚胺纸的表面涂上聚酰亚胺胶，然后将多层涂胶后的聚酰亚胺纸错层叠合，最后利用热压机热压，制得蜂窝叠块； 2)定型处理:将蜂窝叠块进行拉伸，形成蜂窝孔格；之后在烘箱中定型，制得白蜂窝块； 3)浸胶处理:将白蜂窝块进行浸胶固化后，制得聚酰亚胺纸蜂窝芯。
3.根据权利要求2所述的聚酰亚胺纸蜂窝芯的制备方法，其特征在于:在步骤I)中，所述聚酰亚胺纸是以聚酰亚胺纤维为主要原料经过抄造制备而成。
4.根据权利要求2所述的聚酰亚胺纸蜂窝芯的制备方法，其特征在于:在步骤I)中，所述聚酰亚胺胶是由二酐和二胺聚合而成，所述聚酰亚胺胶的粘度为10s/50ml-60s/50ml。
5.根据权利要求2所述的聚酰亚胺纸蜂窝芯的制备方法，其特征在于:在步骤I)中，热压时，首先在70-90°C下预热40-50min，然后在120_140°C下凝胶90_120min，最后在160-250°C下固化3-5h，热压压力为5_7MPa。
6.根据权利要求2所述的聚酰亚胺纸蜂窝芯的制备方法，其特征在于:在步骤2)中，在定型处理过程中，控制温度为100°C _400°C，时间为10min-60min。
7.根据权利要求2所述的聚酰亚胺纸蜂窝芯的制备方法，其特征在于:在步骤3)中，所述浸胶液包括聚酰亚胺树脂和有机溶剂；其中，所述聚酰亚胺树脂的质量为浸胶液总质量的5-50%，聚酰亚胺树脂是由二酐和二胺聚合而成。
8.根据权利要求7所述的聚酰亚胺纸蜂窝芯的制备方法，其特征在于:所述二酐为均苯二酐、联苯二酐、二苯酮二酐、二苯醚二酐、二苯硫醚二酐、二苯砜二酐、三苯二醚二酐、双酚A型二醚二酐、双酚F型二醚二酐及联苯二酚二醚二酐中的一种；所述二胺为对苯二胺、间苯二胺、二苯甲烷二胺、二苯醚二胺、三苯二醚二胺、4，4’-双(4-氨基苯氧基)联苯、2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、5(6)-氨基-2-(4’_氨基苯基)苯并咪唑、5-氨基-2-(4-氨基苯基)苯并噁唑、2，5- 二(4-氨基苯基)嘧啶中的一种。
9.根据权利要求2所述的聚酰亚胺纸蜂窝芯的制备方法，其特征在于:在步骤3)中，浸胶时间为20min-60min，浸胶次数为3_10次。
10.根据权利要求9所述的聚酰亚胺纸蜂窝芯的制备方法，其特征在于:在步骤3)中，每次浸胶后，在80°C烘箱中预热30-40min，然后在130_140°C下烘干90_100min，在200-250°C下凝胶2h，最后在350°C下固化4-5h。
【文档编号】B31D3/02GK103806342SQ201410051144
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2014年2月14日
【发明者】谭洪艳, 丁孟贤, 刘斌, 吕晓义, 张万彬, 邵会千, 韩京成, 于暴, 冷艺飞 申请人:吉林高琦聚酰亚胺材料有限公司