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一種高強度、耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料的制備

文檔序號:9660562閱讀:470來源:國知局
一種高強度、耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料的制備
【專利說明】一種高強度、耐高溫聚釀亞胺復(fù)合材料的制備
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域: 本發(fā)明涉及一種亞麻纖維增強聚酰亞胺高強度、耐高溫復(fù)合材料,尤其是亞麻纖維增 強的熱塑性聚酰亞胺樹脂耐高溫復(fù)合材料及其制備方法,屬于高分子材料領(lǐng)域。
[0002]
【背景技術(shù)】: 聚酰亞胺是一類主鏈上含有酰亞胺環(huán)的高分子材料。由于主鏈上含有芳香環(huán),它作為 先進(jìn)復(fù)合材料基體,具有突出的耐高溫性能和優(yōu)異的機(jī)械性能,是目前樹脂基復(fù)合材料 中耐高溫性最高的材料之一。
[0003] 本項目使用熱塑性聚酰亞胺樹脂為基體,通過將其與亞麻纖維復(fù)合,制備200攝 氏度下剛性超過PEEK3倍、熱膨脹系數(shù)降低20%,是特定條件下可替代金屬、陶瓷、熱固性 樹脂、低溫?zé)崴苄运芰虾碗y加工的聚酰亞胺的理想材料,用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)軸承和軸瓦等耐 高溫油氣環(huán)境的合金材料,可減輕發(fā)動機(jī)重量和提高發(fā)動機(jī)推重比。應(yīng)用熱塑性樹脂制備 飛機(jī)發(fā)動機(jī)零部件,比金屬材料和熱固性材料在設(shè)計和成型上更方便;該零部件可防靜電, 可與金屬接觸;具有一定的阻燃性。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】
: 本發(fā)明使用亞麻纖維增強熱塑性聚酰亞胺樹脂,從側(cè)喂料加入亞麻纖維,通過雙螺桿 擠出機(jī)擠出,經(jīng)冷卻、吹干、造粒完成材料的制備。
[0005] 本發(fā)明的制備方法包括以下步驟: 1)將亞麻纖維在強酸混合液中進(jìn)行真空浸漬預(yù)處理2(T30min,用蒸餾水清洗,干燥 2-3h〇
[0006] 2)將聚酰亞胺樹脂150-175 °C條件下干燥3-5h。
[0007] 3)將聚酰亞胺樹脂、熱穩(wěn)定劑(三堿式硫酸鉛),抗氧劑(亞磷酸三酯TNP)按配方質(zhì) 量百分比例加入到高混機(jī)內(nèi),在常溫下進(jìn)行均勻混合。
[0008] 4)將上述混合后的物料加入到擠出機(jī)主喂料料斗,將亞麻纖維加入側(cè)喂料料斗, 通過雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出。擠出機(jī)料筒加工溫度設(shè)定為380~410°C,主機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速為 220 ~280r.min1。
[0009] 5)通過失重加料來控制聚酰亞胺和亞麻纖維的比例。
[0010] 下面通過具體的實施例對本發(fā)明專利進(jìn)行具體描述: 實施例1 : 將濃硝酸和濃鹽酸按照1 :3體積比混合,將亞麻纖維加入到濃酸溶液中,放入真空壓 力罐中抽真空浸漬2(T30min,然后過濾并用蒸餾水洗滌亞麻纖維,放入真空干燥箱中干燥 2~3h待用。
[0011] 將聚酰亞胺樹脂加入真空干燥箱于150 - 175°C條件下干燥3-5h。
[0012] 按照質(zhì)量百分比,將80份聚酰亞胺樹脂、0. 2-0. 6份熱穩(wěn)定劑(三堿式硫酸鉛)、 〇. 1-0. 3份抗氧劑(亞磷酸三酯TNP)按配方質(zhì)量百分比例加入到高混機(jī)內(nèi),在常溫下進(jìn)行 均勻混合5min。將20份亞麻纖維加入到擠出機(jī)側(cè)喂料料斗。擠出機(jī)料筒加工溫度從加料 段,壓縮段,均化段溫度依次設(shè)定為380°C-385°C,390°C-400°C,405°C-4KTC,開動擠出 機(jī),主機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)定為250r.min\通過失重加料控制亞麻纖含量,切粒機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定為250r.min\樹脂烙體經(jīng)過冷卻、風(fēng)干、牽引,切粒,最終制造出長度*粒徑為的顆粒。
[0013] 實施例2: 將濃硝酸和濃鹽酸按照1 :3體積比混合,將亞麻纖維加入到濃酸溶液中,放入真空壓 力罐中抽真空浸漬2(T30min,然后過濾并用蒸餾水洗滌亞麻纖維,放入真空干燥箱中干燥 2~3h待用。
[0014] 按照質(zhì)量百分比,將75份聚酰亞胺樹脂、0. 2-0. 6份熱穩(wěn)定劑(三堿式硫酸鉛)、 〇. 1-0. 3份抗氧劑(亞磷酸三酯TNP)按配方質(zhì)量百分比例加入到高混機(jī)內(nèi),在常溫下進(jìn)行 均勻混合5min。將25份亞麻纖維加入到擠出機(jī)側(cè)喂料料斗。擠出機(jī)料筒加工溫度從加料 段,壓縮段,均化段溫度依次設(shè)定為380°C-385°C,390°C-400°C,405°C-4KTC,開動擠出 機(jī),主機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)定為250r.min\通過失重加料控制亞麻纖含量,切粒機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定為250 r.min\樹脂烙體經(jīng)過冷卻、風(fēng)干、牽引,切粒,最終制造出長度*粒徑為的顆粒。
[0015] 實施例3: 將濃硝酸和濃鹽酸按照1 :3體積比混合,將亞麻纖維加入到濃酸溶液中,放入真空壓 力罐中抽真空浸漬2(T30min,然后過濾并用蒸餾水洗滌亞麻纖維,放入真空干燥箱中干燥 2~3h待用。
[0016] 按照質(zhì)量百分比,將70份聚酰亞胺樹脂、0. 2-0. 6份熱穩(wěn)定劑(三堿式硫酸鉛)、 〇. 1-0. 3份抗氧劑(亞磷酸三酯TNP)按配方質(zhì)量百分比例加入到高混機(jī)內(nèi),在常溫下進(jìn)行 均勻混合5min。將30份亞麻纖維加入到擠出機(jī)側(cè)喂料料斗。擠出機(jī)料筒加工溫度從加料 段,壓縮段,均化段溫度依次設(shè)定為380°C-385°C,390°C-400°C,405°C-4KTC,開動擠出 機(jī),主機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)定為250r.min\通過失重加料控制亞麻纖含量,切粒機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定為250 r.min-1,樹脂烙體經(jīng)過冷卻、風(fēng)干、牽引,切粒,最終制造出長度*粒徑為的顆粒。
[0017] 將以上三個實例制得的產(chǎn)品參照GB/T17037. 1-1997注塑成型,取得標(biāo)準(zhǔn)樣件。
[0018] 材料按下列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測:結(jié)果見表1。
[0019] 表1 :實例1,2,3產(chǎn)品力學(xué)性能及其保持率
【主權(quán)項】
1. 一種亞麻纖維增強的熱塑性聚酰亞胺高強度、耐高溫復(fù)合材料,其組分主要包含 70-80wt%的熱塑性聚酰亞胺樹脂,30-20wt%的經(jīng)過預(yù)處理的亞麻纖維,0. 2~0. 6wt%的熱 穩(wěn)定劑(三堿式硫酸鉛),〇. 1~〇. 3wt%的抗氧劑(亞磷酸三酯TNP),經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)擠出 造粒獲得一種高強度、耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞麻纖維增強的熱塑性聚酰亞胺高強度、耐高溫復(fù)合材 料,其特征在于:制備此種材料需要對亞麻纖維在強酸混合液中進(jìn)行真空浸漬預(yù)處理,提高 其與樹脂基體的界面結(jié)合力。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞麻纖維增強的熱塑性聚酰亞胺耐高強度、耐高溫復(fù)合 材料,其特征在于:采用雙螺桿擠出機(jī)加工,擠出機(jī)料筒溫度設(shè)定為380-4KTC之間,主機(jī) 轉(zhuǎn)速為220-280r.min1之間。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞麻纖維增強的熱塑性聚酰亞胺耐高強度、高溫復(fù)合材 料,其特征在于:通過失重加料來控制亞麻纖維在復(fù)合材料中的含量,獲得可用于注塑加工 的,亞麻纖維含量為20%wt,25%wt,30%wt的熱塑性亞麻纖維增強聚酰亞胺材料顆粒。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高強度、耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料及其制備方法。材料組分的質(zhì)量比為:聚酰亞胺70~80wt%,亞麻纖維20~30wt%,熱穩(wěn)定劑(三堿式硫酸鉛)0.2~0.6wt%,抗氧劑(亞磷酸三酯TNP)0.1~0.3wt%。其加工工藝:先將聚酰亞胺樹脂在150-175℃條件下進(jìn)行烘干處理,然后將聚酰亞胺樹脂、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑進(jìn)行共混;再將共混物加入到雙螺桿擠出機(jī)主喂料料斗,將改性亞麻纖維進(jìn)行預(yù)熱干燥處理,加入側(cè)喂料料斗,加工溫度在380-410℃;通過雙螺桿擠出機(jī)擠出,經(jīng)過冷卻、干燥、切粒,即可得到亞麻纖維增強的聚酰亞胺高強度、耐高溫復(fù)合材料。該方法工藝簡單,生產(chǎn)設(shè)備容易操作,產(chǎn)品性能優(yōu)良。
【IPC分類】C08L97/02, C08J5/06, B29C47/92, C08L79/08, C08K5/524
【公開號】CN105419325
【申請?zhí)枴緾N201410413832
【發(fā)明人】王忠明, 王海波, 馬俊杰
【申請人】黑龍江鑫達(dá)企業(yè)集團(tuán)有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2014年8月21日
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