[发明专利]基于共聚物的聚酰亚胺制品以及它们在飞行器中的用途

说明书

发明领域

塑性材料具有广泛的工业应用，包括某些高温应用。聚酰亚胺可用于某些高温应用，但是可能仍需要具有某些其它物理特性。本文所公开的是基于共聚物的聚酰亚胺制品，所述制品适用于高温应用，并且仍具有增强的渗透性、耐久性、氧化稳定性、理想的磨损期限、以及暴露于热时的抗缺陷性。

发明背景

高温操作条件和工业制造需要使用耐受所述条件的材料。一如既往，当前已使用金属、陶瓷、石墨、石棉和其它材料用于高温应用中。塑料已经可用于替代这些材料中的一部分以用于高温应用中。然而，某些应用还需要具有附加特性的材料，例如耐磨性、耐化学品性、低摩擦性、降低的磨损性、以及对其应用提供相容性的其它特性。

一些应用需要能够耐受显著高于400摄氏度温度的适宜材料。例如，玻璃生产操作是在约1400℃至1600℃下实施的。其它系统如内燃机需要使用能够经受高温并且不因这些高温而快速失效或损耗的材料。

可制得适用于高温的用于制造制品或机械部件的材料。然而，随着机械部件的横截面增加，被捕获的受热水分和气体不易到达所述部件的表面区域，从而限制了它们的释放。在此情况下，由于快速热循环的暴露于热，机械部件易于产生缺陷如起泡。反复进行的暴露于水分和暴露于热的循环也可能发生部件机械特性的逐渐降低，所测得的塑料玻璃化转变温度(Tg)的降低(有时还称为“湿态Tg降低”)可证实这一点。

石墨已被用于高温应用中，但是其易碎，因此缺乏耐久性，不能经受某些应用中所施加的负载，并且达不到许多应用所期望的磨损期限。

已使用由塑性材料制得的其它材料，如热固性材料。然而，许多这些材料不适用于高温应用，缺乏强度、耐久性和期望的机械特性，导致比石墨劣化得更快。

还已使用了一些聚酰亚胺材料，但是许多材料因具体应用的温度范围，或因聚酰亚胺部件无法具有与暴露于热时释放受热水分和气体的部件表面区域相比显著的或更大的横截面而具有限制，使得其不适用于高温应用中。

本发明的目的是提供制备制品的方法，所述制品由聚酰亚胺组合物制得，其中所述制品适用于高温应用，具有刚性、氧化稳定性、对受热水分和气体的渗透性，以避免因快速热循环或暴露于热造成的缺陷。

此外，由本发明方法制得的聚酰亚胺部件不易于积累降解的油残留物，而用于相同或类似应用中的基于石墨的材料却是如此。

附图简述

图1为根据本公开制得的包含基于共聚物的聚酰亚胺的制品的拉伸强度对压实压力的图示。

图2为根据本公开制得的包含基于共聚物的聚酰亚胺的制品的伸长率对压实压力的图示。

发明概述

本文公开了制备适用于飞行器的制品的方法，所述制品包含基于共聚物的聚酰亚胺组合物，其中所述组合物包含：

a)芳族四甲酸二酐组分；和

b)二胺组分，所述二胺组分进一步包含：

(i)大于60摩尔％至约85摩尔％的对苯二胺，和

(ii)15摩尔％至小于40摩尔％的间苯二胺；

其中a)和b)以1∶1的比率存在；并且所述方法包括：

采用压缩形成预定形状的部件；其中用于压缩的压力值为约20,000psi至约50,000psi以获得多孔制品，所述制品具有水分可渗透性，并且对由热暴露造成的缺陷具有抗性。

本文还公开了用于飞行器中的制造制品，所述制品包含基于共聚物的聚酰亚胺组合物，其中所述组合物包含：

a)芳族四甲酸二酐组分；和

b)二胺组分，所述二胺组分进一步包含：

i)大于60摩尔％至约85摩尔％的对苯二胺，和

ii)15摩尔％至小于40摩尔％的间苯二胺；

其中a)和b)以1∶1的比率存在；并且

所述制品是多孔的，并且具有水分可渗透性，并且对由热暴露造成的缺陷具有抗性。

发明详述

聚酰亚胺材料易于吸收大气中的水分。根据环境，平衡点可大于1重量％。当聚酰亚胺材料被加热时，该水分将释放。然而，如果材料以比该水分逸出速率更快的速率加热时，可能发生起泡。

本发明提供了制备适用于高温飞行器应用的制品的方法。根据本发明方法制得的制品是这样的制品，其中所述制品是耐用的，在高温应用中随时间的推移是耐磨的，是刚性的，是氧化稳定的，并且对由快速热循环造成的缺陷具有抗性。