一种基于冷压烧结法制备交联型聚酰亚胺制品的方法与流程

本发明属于工程塑料加工，更具体地说，是一种基于冷压烧结工艺制备交联型聚酰亚胺特种工程塑料的方法。

背景技术：

1、工业生产对使用温度300℃以上结构件的需求越来越大，然而传统的工程塑料很难承受如此高的温度。聚酰亚胺是主链结构含有酰亚胺的一类高性能高分子材料，也是耐热等级最高的高性能聚合物，已在航空航天、微电子、机械等关键领域得到应用。根据聚酰亚胺分子链结构的不同，可将其分为热塑性聚酰亚胺和交联型聚酰亚胺两大类。热塑性聚酰亚胺是指分子链结构呈线型，一般具有熔点，通常采用挤塑加工方式。然而，交联型聚酰亚胺是指分子结构呈现网状交联，固化交联后即使加热也不会融化，具有较高的耐温等级，通常采用热压成型方式。

2、专利cn109676950a报道了一种冷压烧结工艺，是在同一台压机上先进行冷压成坯再接着加热烧结，其生产效率还不够理想，更重要的是，其专利公开的技术方案保护的主体加工树脂是一种线性的热塑性聚酰亚胺高分子树脂，因此，目前针对本申请的交联型聚酰亚胺，即热固性聚酰亚胺，带有活性封端基团的交联型聚酰亚胺进行冷压成型、批量烧结的加工工艺仍旧未有相关报道。

3、模压成型工艺主要是指将粉状、粒状甚至纤维状的塑料粒子放置于较高模压温度的成型磨具型腔中，然后进行闭模并施加压力，最后冷却成型。该成型工艺对于带有活性封端基团的交联型聚酰亚胺而言存在如下问题：(1)在此热压过程会发生固化交联化学反应，最终得到的制品是带有交联网络结构的交联型材料，产生的边角料或废料很难再回收、加工成型。(2)热压过程每次一副磨具只能对应制备相应数量的制品，产能效率很低。(3)由于交联型聚酰亚胺在加热固化过程中会发生交联反应，内部结构会交联膨胀，一般是采用边施加压力边加热的方式，来保证样品的热成型尺寸统一不变形。以上种种控制不便，使本领域亟需一种成熟，可行的方法用以解决上述现有技术中已经显现的工艺短板，并进一步在加工效率以及良品率上有所增益，本申请设想如果采用先冷压再无压力烧结的方式可以缓解以上种种加工弊端，但是现有的技术中未有此方式的启示，故此方式面临挑战，需要通过工艺和结构的探索来实现。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺点，本发明提供一种基于冷压烧结法制备交联型聚酰亚胺制品的方法。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、一种基于冷压烧结法制备交联型聚酰亚胺制品的方法，包括如下步骤：

4、将干燥后的交联型聚酰亚胺粉料置于冷压磨具中；

5、对冷压磨具进行控温并加压，冷压制成固定形状的冷压制品；

6、然后再将冷压制品脱模后转移到高温炉中充分烧结固化得到零部件；

7、固化后取出并冷却，对得到的零部件进行表面抛光打磨，得到成品；

8、其中，所述交联型聚酰亚胺粉料包括基体粉料，或复合粉料中的一种。

9、优选的，交联型聚酰亚胺粉料的活性官能团包括马来酰亚胺、苯并马来酰亚胺、降冰片烯酰亚胺、烯丙基降冰片烯酰亚胺、苯并环丁烯、氰基、氰酸酯、异氰酸酯、乙炔基中的一种或多种。

10、优选的，所述复合粉料为基体粉料与填料的混合物。

11、优选的，所述填料包括碳酸钙、硅灰石、滑石粉、高岭土、玻璃纤维、碳纤维、空心微珠、石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管、富勒烯、二硫化钼中的至少一种。

12、优选的，干燥方式采取鼓风干燥箱烘干，干燥温度范围为100-150℃；干燥时长为3-6个小时。

13、优选的，控温范围为0-40℃，加压范围为1-200mpa。

14、优选的，所述固定形状的冷压制品包括轴承状、条状、棒状、矩形、球形、或环形的至少一种。

15、优选的，分段控温的起始温度范围为160-200℃；高温炉中烧结固化的温度为300-500℃。

16、优选的，高温炉中烧结固化的时间为0.5-8个小时。

17、优选的，高温炉中烧结固化的压力为常压。

18、借由上述技术方案，并与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

19、(1)交联型热固性聚酰亚胺比热塑性聚酰亚胺更具性能优势，交联型热固性聚酰亚胺在交联固化前是低分子量预聚体，冷压更容易、材质更密实，可与更多的无机填料有效复合，交联固化后由于交联网络结构会有效提高材料的强度和刚性。

20、(2)本发明先冷压成坯，此过程无需加热消耗能源，冷压成型后粉料依然是预聚体线型结构，同时，残品、边角料以及废料等均可重新回收再利用。

21、(3)本发明在烧结过程中可以在高温炉中批量化放置脱模后的胚料，一次性烧结成型，有助于大幅提高产能效率。

22、(4)本发明的先冷压成坯，再高温烧结的方式，烧结后的样品尺寸变化不明显，具有冷压后较高的烧结形状稳定性，对于产品的准备至关重要。

技术特征：

1.一种基于冷压烧结法制备交联型聚酰亚胺制品的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于冷压烧结法制备交联型聚酰亚胺制品的方法，其特征在于，交联型聚酰亚胺粉料的活性官能团包括马来酰亚胺、苯并马来酰亚胺、降冰片烯酰亚胺、烯丙基降冰片烯酰亚胺、苯并环丁烯、氰基、氰酸酯、异氰酸酯、乙炔基中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种基于冷压烧结法制备交联型聚酰亚胺制品的方法，其特征在于，所述复合粉料为基体粉料与填料的混合物。

4.根据权利要求3所述的一种基于冷压烧结法制备交联型聚酰亚胺制品的方法，其特征在于，所述填料包括碳酸钙、硅灰石、滑石粉、高岭土、玻璃纤维、碳纤维、空心微珠、石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管、富勒烯、二硫化钼中中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种基于冷压烧结法制备交联型聚酰亚胺制品的方法，其特征在于，干燥方式采取鼓风干燥箱烘干，干燥温度范围为100-150℃；干燥时长为3-6个小时。

6.根据权利要求1所述的一种基于冷压烧结法制备交联型聚酰亚胺制品的方法，其特征在于，控温范围为0-40℃，加压范围为1-200mpa。

7.根据权利要求1所述的一种基于冷压烧结法制备交联型聚酰亚胺制品的方法，其特征在于，所述固定形状的冷压制品包括轴承状、条状、棒状、矩形、球形、或环形的至少一种。

8.根据权利要求1所述的一种基于冷压烧结法制备交联型聚酰亚胺制品的方法，其特征在于，分段控温的起始温度范围为160-200℃；高温炉中烧结固化的温度为300-500℃。

9.根据权利要求1所述的一种基于冷压烧结法制备交联型聚酰亚胺制品的方法，其特征在于，高温炉中充分烧结固化的时间为0.5-8个小时。

10.根据权利要求1所述的一种基于冷压烧结法制备交联型聚酰亚胺制品的方法，其特征在于，高温炉中充分烧结固化的压力为常压。

技术总结
本发明公开了一种基于冷压烧结法制备交联型聚酰亚胺制品的新工艺，首先对粉料进行冷压成坯，然后脱模后直接转移到高温煅烧炉中进行烧结固化，冷却后可得到交联固化的聚酰亚胺及其复合材料制品。相较于交联型聚酰亚胺传统的高温加压烧结技术，本发明技术具有变革性，其中操作效率高、能源消耗低，冷压后的废料或边角料可回收再利用，烧结过程样品可规模化进行，从而节约成本、减少废弃物排放，易于规模化生产，在交联型聚酰亚胺基体材料及其复合材料的工业化应用方面展示出巨大潜力。

技术研发人员：宇平,胡一鸣,韩敏,潘丽静
受保护的技术使用者：常州杰铭新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22