[发明专利]纤维缠绕聚酰亚胺耐高温复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐高温聚酰亚胺复合材料及其制备方法。

背景技术

现有技术存在的问题如下：

聚酰亚胺(Polyimide，简记为PI)，流动性差、工艺性差，因此，以聚酰亚胺为基体的纤维增强复合材料的制备方法工艺复杂，国内关于耐高温聚酰亚胺复合材料的制备方法目前停留在模压成型工艺和高压釜等成型工艺阶段。

发明内容

本发明的目的是为了解决由于聚酰亚胺流动性差、工艺性差，导致耐高温聚酰亚胺复合材料的制备方法工艺复杂，而且难以采用纤维缠绕工艺制备的问题，本发明提供了一种纤维缠绕聚酰亚胺耐高温复合材料及其制备方法。

本发明的纤维缠绕聚酰亚胺耐高温复合材料是由聚酰亚胺和纤维通过纤维缠绕成型后固化得到的，其中纤维与聚酰亚胺的质量比为1～8∶1。

本发明的纤维缠绕聚酰亚胺耐高温复合材料在空气氛围中的热分解温度T_d⁵可达556℃，在300℃高温的层间剪切强度保留率可达73％，表明该复合材料具有优良的耐高温性能。

本发明的纤维缠绕聚酰亚胺耐高温复合材料制备方法是通过以下步骤实现的：一、在常温下将聚酰亚胺搅拌均匀，置于缠绕机的胶槽里；二、启动缠绕机，使纤维经过胶槽浸渍聚酰亚胺，然后缠绕到模具上，其中纤维与聚酰亚胺的质量比为1～8∶1，得到预制件；三、将经步骤二得到的预制件放在固化炉里进行亚胺化固化，先升温至80～150℃并保持1～3h，接着升温至210～250℃并保持1～3h，再升温至280～350℃并保持1h～3h，再升温至310～380℃并保持1.5h～4.5h，最后降至室温，然后脱模，得到纤维缠绕聚酰亚胺耐高温复合材料。

本发明步骤一中所述聚酰亚胺为第一代聚酰亚胺或者第二代聚酰亚胺，为市售产品。第一代聚酰亚胺(记为PI_f)市售产品的长期使用温度等级为316℃附近，第二代聚酰亚胺(记为PIz)市售产品的长期使用温度等级为371℃附近。

本发明步骤二中所述的纤维为玻璃纤维、高强玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维织物、碳纤维织物、芳纶纤维织物、聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维织物或者玄武岩纤维织物以及可用于复合材料中的其它纤维或玻璃毡，亦为市售产品。

本发明的制备方法简单易行，解决了难以用纤维缠绕工艺制作耐高温聚酰亚胺复合材料的技术难题，提供了一种纤维缠绕成型聚酰亚胺耐高温复合材料及其制备方法。

本发明制备的纤维缠绕聚酰亚胺耐高温复合材料具有优良的耐高温性能，经测定该复合材料在空气氛围中的热分解温度T_d⁵可达556℃，在300℃高温的层间剪切强度保留率可达73％，表明该复合材料具有优良的耐高温性能。

本发明制备得到的纤维缠绕成型聚酰亚胺耐高温复合材料，可用于国防、航空航天、电子电器、医学等高科技领域。

附图说明

图1是本发明的纤维缠绕工艺流程图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式的纤维缠绕聚酰亚胺耐高温复合材料是由聚酰亚胺和纤维通过纤维缠绕成型后固化得到的，其中纤维与聚酰亚胺的质量比为1～8∶1。

本实施方式的纤维缠绕聚酰亚胺耐高温复合材料在空气氛围中的热分解温度T_d⁵可达556℃，在300℃高温的层间剪切强度保留率可达73％，该性能是采用第二代聚酰亚胺时的性能。表明该复合材料具有优良的耐高温性能。本实施方式中聚酰亚胺为第一代聚酰亚胺或者第二代聚酰亚胺。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是纤维与聚酰亚胺的质量比为2～7∶1。其它参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是纤维与聚酰亚胺的质量比为4～6∶1。其它参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是纤维与聚酰亚胺的质量比为5∶1。其它参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是聚酰亚胺为第一代聚酰亚胺，所述固化的固化制度为：先升温至80～150℃并保持1～3h，接着升温至210～250℃并保持1～3h，再升温至280～300℃并保持1h～3h，再升温至310～330℃并保持1.5h～4.5h。其它参数与具体实施方式一至四之一相同。