聚酰亚胺材料及其在航空航天中的应用

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聚酰亚胺薄膜用途

聚酰亚胺薄膜用途

聚酰亚胺薄膜用途
聚酰亚胺薄膜是一种高性能的功能性材料,具有优异的物理、化学和机械性能,广泛应用于电子、光电、航空航天、医疗等领域。

下面我们来详细了解一下聚酰亚胺薄膜的用途。

聚酰亚胺薄膜在电子领域中应用广泛。

由于其高温稳定性、耐化学腐蚀性、低介电常数和低介电损耗等特性,聚酰亚胺薄膜被广泛应用于电子元器件的制造中。

例如,它可以用作印刷电路板的覆盖层、电容器的介质、电缆的绝缘层等。

聚酰亚胺薄膜在光电领域中也有着重要的应用。

由于其高透明度、低折射率和低散射率等特性,聚酰亚胺薄膜被广泛应用于光学器件的制造中。

例如,它可以用作太阳能电池板的覆盖层、LED封装材料、光学滤波器等。

聚酰亚胺薄膜在航空航天领域中也有着广泛的应用。

由于其高温稳定性、耐辐射性和低气体渗透率等特性,聚酰亚胺薄膜被广泛应用于航空航天器的制造中。

例如,它可以用作卫星的太阳能电池板、航天器的隔热材料、航空器的结构材料等。

聚酰亚胺薄膜在医疗领域中也有着重要的应用。

由于其生物相容性、低毒性和高温耐受性等特性,聚酰亚胺薄膜被广泛应用于医疗器械的制造中。

例如,它可以用作人工心脏瓣膜、人工血管、人工关节等。

聚酰亚胺薄膜是一种高性能的功能性材料,具有广泛的应用前景。

随着科技的不断发展,聚酰亚胺薄膜的应用领域将会越来越广泛,为人类的生产和生活带来更多的便利和创新。

聚酰亚胺材料的制备及其应用

聚酰亚胺材料的制备及其应用

聚酰亚胺材料的制备及其应用聚酰亚胺材料是一种具有优异性能的高分子材料,广泛应用于航空航天、汽车、新能源等行业。

其高强度、高硬度、高温稳定性、化学稳定性、自润滑性等特性,使其在工程领域具有广阔的应用前景。

本文将介绍聚酰亚胺材料的制备方法及其应用。

一、聚酰亚胺材料的制备方法1.盐酸催化法盐酸催化法是一种简单、环保的聚酰亚胺制备方法。

该方法的原理是在催化剂的作用下,将二胺和二酸加入反应容器中,通过热反应产生聚酰亚胺。

制备过程简单,反应条件温和,适用于大规模生产。

2.磺酸催化法磺酸催化法是一种主要用于聚酰亚胺薄膜制备的方法。

该方法是在催化剂的作用下,将二胺和二酸加入反应容器中,通过溶剂蒸发和热处理等步骤,制备出聚酰亚胺薄膜。

制备过程需要精密的控制条件和设备,但薄膜的性能良好,适用于电子和光学器件等领域。

3.交联聚合法交联聚合法是一种通过交联剂交联聚酰亚胺的方法。

该方法是在催化剂的作用下,将二胺和多酸或多醇加入反应容器中,通过加入交联剂使聚酰亚胺交联形成三维网络结构。

制备过程需要控制反应条件和交联剂的种类和用量,但交联聚酰亚胺具有优异的机械性能和耐高温性能,适用于复杂结构的构件制造。

二、聚酰亚胺材料的应用1.航天航空领域聚酰亚胺材料具有优异的高温稳定性和耐腐蚀性能,被广泛应用于航天航空领域。

例如,在火箭、卫星、飞机等载具的结构部件、推进系统和热保护系统中都有应用。

聚酰亚胺材料的高强度和刚性也使其适用于高负荷工作条件下的零部件制造。

2.汽车行业聚酰亚胺材料的高硬度和高强度特性,使其在汽车行业具有广泛的应用前景。

例如,聚酰亚胺制成的刹车盘、摩擦片和轮毂等零部件具有更好的制动性能和耐磨性能。

此外,聚酰亚胺材料在汽车发动机的密封件、垫片和滤清器等领域也有应用。

3.新能源领域聚酰亚胺材料的高耐高温特性,使其在新能源领域有广泛的应用前景。

例如,在太阳能电池板和燃料电池的构件中都可以使用聚酰亚胺材料。

此外,聚酰亚胺薄膜也可以作为能源储存设备的隔膜使用。

聚酰亚胺应用

聚酰亚胺应用

聚酰亚胺应用聚酰亚胺(Polyimide)是一种高性能高温材料,具有优异的力学性能、化学稳定性和电气绝缘性能,被广泛应用于各个领域。

在本文中,我们将探讨聚酰亚胺的应用。

首先,聚酰亚胺在航空航天领域有着重要的应用。

由于其优异的耐高温性能,在航空航天器中可以承受极端的温度条件,从而保护内部电子元件的正常运作。

聚酰亚胺材料不仅能够承受高温,而且还具有出色的耐辐射能力,这使得它成为太空探测器、卫星和航天器中常见的材料之一。

其次,聚酰亚胺在电子领域也有广泛的应用。

由于其具有良好的电绝缘性能和低介电损耗,聚酰亚胺广泛应用于电子元件的绝缘层和封装材料中。

此外,聚酰亚胺还具有良好的耐化学性能,能够有效防止电子元件在恶劣环境中受到化学腐蚀的影响。

这些特性使得聚酰亚胺成为半导体、电子器件和电路板制造领域的理想选择。

聚酰亚胺在航空航天和电子领域以外,还在其他领域有着广泛的应用。

例如,在汽车制造业中,聚酰亚胺被用作发动机零部件的涂层材料,以提高其耐磨损性能和耐高温性能。

此外,聚酰亚胺还被广泛用于光学领域,作为镜头涂层材料和光纤传输材料,具有优异的抗光腐蚀性能和低色散特性。

聚酰亚胺还在医疗领域有一定的应用。

由于其生物相容性和耐高温性能,聚酰亚胺被用作医疗器械的材料,例如人工关节和修复器械。

此外,聚酰亚胺还可以用于制作医学传感器和药物输送系统,以满足医疗领域对高性能材料的需求。

值得一提的是,聚酰亚胺作为一种高性能材料,其制备工艺相对复杂。

目前,聚酰亚胺的制备方法有溶液法、溶胶-凝胶法、熔融法和反应注塑法等,每种方法都有其适用的应用领域和特定的工艺条件。

在应用聚酰亚胺之前,需要对其性能和制备工艺进行全面的了解和评估,以确保其在特定应用中达到最佳的性能。

综上所述,聚酰亚胺在航空航天、电子、汽车、光学、医疗等领域都有广泛的应用。

其优异的高温性能、化学稳定性和电绝缘性能使其成为诸多领域中的理想材料之一。

随着技术的不断发展和应用需求的增加,聚酰亚胺的应用前景将会更加广阔,相信在未来会有更多新的应用领域涌现出来。

聚酰亚胺材料在航空航天工业中的应用

聚酰亚胺材料在航空航天工业中的应用

聚酰亚胺材料在航空航天工业中的应用聚酰亚胺材料被誉为“航空材料之王”,因其特殊的性质和广泛的应用而备受航空航天工业的青睐。

今天,我们来一起了解一下聚酰亚胺材料在航空航天工业中的应用。

一、聚酰亚胺材料的性质聚酰亚胺材料是一种高性能聚合物材料,具有许多优异的性质。

首先,它具有优异的热稳定性和高温耐受性。

聚酰亚胺材料在500℃左右的高温下依然能够保持其强度和刚度,甚至可以在800℃左右的高温下使用。

其次,聚酰亚胺材料还具有很好的机械性能,例如高强度、高刚度、高韧性等。

最后,聚酰亚胺材料也具有很好的电绝缘性和化学稳定性,可以在酸、碱、溶剂等恶劣环境中使用。

二、聚酰亚胺材料在航空航天工业中的应用1. 蓝天计划实验机聚酰亚胺材料在我国的蓝天计划实验机中得到了广泛的应用。

其中,实验机的机身和机翼等部件使用了聚酰亚胺材料,使得实验机具有较高的飞行速度和更好的耐久性。

2. 喷气式民用飞机聚酰亚胺材料在喷气式民用飞机中的使用越来越广泛。

例如,波音公司研发的新一代737 MAX客机中,使用了聚酰亚胺材料制作的机翼,使飞机重量大幅减轻,并显著提高了飞机的燃油效率和飞行性能。

3. 航空发动机航空发动机是航空工业的核心部件之一,因此其材料的选择非常重要。

聚酰亚胺材料被广泛应用于航空发动机中的叶轮、叶片等高温部件。

例如,通用电气公司的LEAP-1A航空发动机中,使用了聚酰亚胺材料制作的叶片,与传统材料相比,其重量减轻25%,使用寿命更长。

4. 航空电子设备聚酰亚胺材料在航空电子设备中的应用也非常广泛。

例如,聚酰亚胺材料可以用于制作高密度互连线路板(HDI PCB),使得电路板的面积更小、线路更密集,从而为航空电子设备的微型化和高可靠性提供了保障。

三、聚酰亚胺材料的未来发展未来,随着航空航天工业的不断进步和发展,对高性能材料的需求将越来越大。

作为高性能聚合物材料的代表之一,聚酰亚胺材料一定会在未来的发展中扮演着更加重要的角色。

聚酰亚胺材料在航空航天领域的应用研究

聚酰亚胺材料在航空航天领域的应用研究

聚酰亚胺材料在航空航天领域的应用研究一、引言聚酰亚胺(PI)是一种具有高性能、多功能的高级材料。

其高耐火性、高温稳定性、高强度、低摩擦系数等优点使得它在航空航天领域得到了广泛应用。

本文将介绍聚酰亚胺材料在航空航天领域的应用研究。

二、聚酰亚胺材料在航空领域的应用聚酰亚胺材料在航空领域的应用主要分为以下几个方面。

1. 航空发动机部件聚酰亚胺材料在航空发动机部件中的应用是最广泛的。

聚酰亚胺材料具有良好的高温稳定性和耐火性,能够承受高温、高压和强腐蚀性的环境,使得它在喷气发动机叶片、喷口等部件的制造中得到了广泛应用。

2. 航空机身结构材料聚酰亚胺复合材料具有优异的机械性能和化学稳定性,能够承受飞行中的气动力和风险,因此被广泛应用于航空机身结构材料的制造。

3. 航空电气部件聚酰亚胺材料还可以用于航空电气部件的制造。

它具有良好的绝缘性能和高温稳定性,在空间环境下使用更加可靠,可以降低航空电气部件的故障率。

三、航天领域中聚酰亚胺材料的应用航天方面对材料的要求非常高,只有具有高性能、高强度、高耐火性的材料才能够适应极端的太空环境。

因此,聚酰亚胺材料在航天领域中得到了广泛的应用。

1. 航天器热控制部件在航天器的制造中,聚酰亚胺复合材料被广泛用于热控制部件的制造。

它可以有效地控制航天器在高温环境下的温度,并保护航天器的各项功能,保证航天任务的圆满完成。

2. 航天器热屏蔽材料在太空环境中,航天器面临着极端的气温和高能粒子的猛烈轰击。

聚酰亚胺材料制成的热屏蔽材料能够有效地防止这些高能粒子的轰击和气温的波动对航天器的损害,使航天器在太空中安然无恙地运行。

3. 航天电气部件聚酰亚胺材料的高温稳定性和绝缘性能也使得它在航天电气部件的制造中得到了广泛应用。

在太空环境中,电气部件的可靠性是十分关键的。

聚酰亚胺制成的电气部件能够承受极端的太空环境,起到稳定、可靠的作用。

四、总结聚酰亚胺材料拥有多方面的优异性能,不仅在航空领域中得到广泛应用,在航天领域中也有不可忽略的地位。

聚酰亚胺的研究及应用进展

聚酰亚胺的研究及应用进展

聚酰亚胺的研究及应用进展聚酰亚胺是一种高性能高分子材料,具有优异的力学性能、热稳定性、耐化学性等特点。

因此,它在航空航天、电子信息、光电子、汽车制造、医疗设备等领域有着广泛的应用。

本文将探讨聚酰亚胺的研究进展以及其在各个领域的应用。

首先,聚酰亚胺的研究进展可以从合成方法、结构设计以及性能改性等方面进行讨论。

聚酰亚胺的合成方法主要有一步法和二步法。

一步法是指在聚合反应中同时进行酰亚胺化和聚合反应;而二步法是先合成酰亚胺官能团衍生物,再进行聚合反应。

合成方法的选择直接影响到聚酰亚胺的结构和性能。

目前,研究者们已经开发出了很多新的合成方法,如原子转移自由基聚合法、纳米催化剂法等,以提高合成效率和控制聚合过程。

在结构设计方面,研究者们通过合理调控聚合物单元的结构和相对位置,获得了一系列具有特殊性质的聚酰亚胺材料。

例如,通过引入有机亚胺单元,可以获得具有自愈合能力的聚酰亚胺材料;通过引入磺酸基团,可以获得具有良好阻燃性能的聚酰亚胺材料。

此外,通过构建无序结构和随机共聚物的方法,也可以获得聚酰亚胺材料的高可延展性和韧性。

除了结构设计,性能改性是提高聚酰亚胺材料性能的重要途径之一。

研究者们通过添加填料、添加表面活性剂、引入功能团等方法,对聚酰亚胺材料进行改性。

填料的引入不仅可以增加聚酰亚胺的力学强度和硬度,还可以改善其综合性能。

表面活性剂的引入可以提高聚酰亚胺的分散性和降低表面能,从而改善其加工性。

引入功能团可以赋予聚酰亚胺特定的性质,如气体吸附能力、光学性能等。

在应用方面,聚酰亚胺材料具有广泛的应用领域。

在航空航天领域,它被广泛应用于制作航天器外壳、推进剂导向系统和高温结构件等。

由于聚酰亚胺具有优异的耐高温性能和阻燃性能,所以它在这个领域有着重要的地位。

在电子信息领域,聚酰亚胺材料被用作制作高性能柔性电子器件的基材,如柔性电路板、显示屏等。

聚酰亚胺的高热稳定性和低介电损耗使其在这个领域具有独特的优势。

此外,聚酰亚胺材料还被广泛应用于汽车制造、医疗设备制造以及光电子器件等领域。

聚酰亚胺

聚酰亚胺

一、聚酰亚胺材料及其应用(一)、聚酰亚胺材料概述聚酰亚胺是指分子主链中含有酰亚胺环的一类聚合物,刚性酰亚胺结构赋予了聚酰亚胺独特的性能,使他具有了很好的耐热性及优异的力学、电学等性能,且耐辐照、耐溶剂。

在高温下具备的卓越性能够与某些金属相媲美。

此外,它还具有优良的化学稳定性、坚韧性、耐磨性、阻燃性、电绝缘性以及其他机械性能。

(二、)聚酰亚胺材料的重要性聚酰亚胺(简称PI)是综合性能最佳的有机高分子材料之一,已被广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。

今年来,各国都将聚酰亚胺列为21世纪最有希望的工程塑料之一。

聚酰亚胺,因其在合成和性能方面的突出特点,不论是作为结构材料或是作为功能性材料,其巨大的应用前景已经得到了充分的认可,并认为没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术。

(三)、聚酰亚胺材料的性能简介(1)、对于全芳聚酰亚胺,其分解温度一般都在500℃左右。

由联苯二酐和对笨二胺合成的聚酰亚胺,其热分解度达到600℃,是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一。

(2)、聚酰亚胺可耐极低温,如在—269℃液态氮中仍不会脆裂。

(3)、聚酰亚胺还具有很好的机械性能,抗张度均在100MPa以上,均苯型聚酰亚胺薄膜的抗张力强度为170MPa,而联苯型聚酰亚胺薄膜的抗张力度达到400MPa。

作为工程塑料,其弹性模量通常为3~4GMPa,而纤维的可达200GMPa。

(4)、一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂,对烯酸稳定,一般的品种也不大耐水解,但可以利用碱性水解回收原料二酐和二胺。

(5)、聚酰亚胺的热膨胀系数非常高。

(6)、聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能。

(7)、聚酰亚胺具有很好的介电性能。

(8)、聚酰亚胺为自熄性聚合物,发烟率低。

(9)、聚酰亚胺无毒。

一些聚酰亚胺还具有很好的生物相容性。

二、聚酰亚胺纤维芳香族聚酰亚胺(PI)纤维主要指由聚酰胺酸(PAA)或PI溶液纺制而成的高性能纤维。

PI纤维与PPTA纤维相比有更高的热稳定性、更高的弹性模量、低的吸水性、耐低温性能和辐射性能等。

聚酰亚胺纤维标准规范

聚酰亚胺纤维标准规范

聚酰亚胺纤维标准规范聚酰亚胺纤维是一种高性能、高温稳定性的纤维材料,广泛应用于航空航天、军工、电子、汽车等领域。

由于其具有特殊的物化性质和机械性能,聚酰亚胺纤维在各个领域中起着举足轻重的作用。

然而,由于聚酰亚胺纤维的特殊性质,制造和使用过程中需要遵守一系列的标准规范,以确保其质量稳定、安全可靠。

一、聚酰亚胺纤维的物化性质聚酰亚胺纤维是一种聚酰亚胺材料。

聚酰亚胺具有独特的化学结构与物理化学特性,如高熔点、高氧化温度、高耐化学性、低吸水率、高拉伸模量和强度、优异的耐高温稳定性等。

这使得聚酰亚胺纤维在各种复杂和极端条件下具有优异的性能,如高温下的机械性能、高强度、电绝缘性、电介质性、化学惰性等。

不过,该材料在一些方面也存在一些限制,如对 UV 的敏感性,以及其自身的切缝和敏感性,这就要求在使用过程中必须遵循一系列标准规范。

二、制造和检验标准聚酰亚胺纤维的制造需要遵循一系列的标准,以确保其质量稳定和产品可靠性。

这些标准主要包括:材料准备、加工、质量控制、检验等方面。

在研究过程中,聚酰亚胺纤维的生产过程应当严格控制制度规范,并应当特别注意以下事项:原材料的质量、制造工艺准备、器具装备以及环境等影响纤维品质的主要因素。

制造过程中,各个环节都需要考虑产品的质量控制,包括:维护设备的稳定可靠性、维护化学过程稳定性、经常进行原材料、半成品和成品的检验。

三、使用标准在使用聚酰亚胺纤维的过程中,同样需要遵循一系列的标准,以确保其安全可靠。

首先,需要在正规途径购买材料,包括正规途径的渠道和供应商。

其次,需要仔细阅读并遵循产品的使用说明、产品配件说明、产品维保说明等相关的标准规范。

在使用过程中,需要注意以下几点:聚酰亚胺纤维非常敏感,因此需要避免暴露在光线和空气中,以免影响其物理化学性质和力学性能;需要注意产品的维修和保养,以确保其延长使用寿命;不得随便超过产品的工作温度,以免影响其性能。

四、聚酰亚胺纤维在航空航天中的应用聚酰亚胺纤维在航空航天领域中的应用显而易见。

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聚酰亚胺材料及其在航空航天中的应用吴建华(上海市合成树脂研究所,上海,200235)摘要:介绍了三种使用不同封端基的聚酰亚胺复合材料,即马来酸酐MA(Malec anhydride)封端的BMI(Bismaleimide)型聚酰亚胺、纳迪克酸酐NA(Nadic anhydride)封端的PMR(in suit polymerization of monomeric reactants)型聚酰亚胺以及苯乙炔苯酐PEPA(phenylethynyl phthelic anhydride)封端的PETI(phenylethynyl-terminated imide)型聚酰亚胺、Tri-A(asymmetric aromatic amorphous) 型聚酰亚胺,并简单介绍了这些聚酰亚胺复合材料在航空航天中的应用。

一、前言聚酰亚胺是指一类主链上含有酰亚胺环的聚合物,发明于1908年。

起始发展于二十世纪四五十年代。

六十年代,Du Pont公司开发出高性能的聚酰亚胺薄膜产品Kapton®、塑料产品Vespel®和绝缘漆产品Pyre-ML®,Rhone-Poulene公司开发出双马来酰亚胺产品Kerimid®;七十年代,GE公司开发出热塑性的聚醚酰亚胺产品Ultem®,Amoco 公司开发出聚酰胺亚胺产品Torlon®,NASN lewis现为 Glenn ,开发出Nadic封端的聚酰亚胺产品PMR-15;八十年代,UBE Iudustries, Ltd 开发出聚酰亚胺产品Upilex®;九十年代,NASN Langley开发出PEPA 封端的PETI-5。

进入二十一世纪,日本宇航所又开发出PEPA封端,集耐热性、加工性和韧性为一体的Tri-A聚酰亚胺。

聚酰亚胺致所以受到重视,是和这类材料所具有的优秀的综合性能分不开的,其主要的特点有:机械性能优良、介电性能优良、耐高低温、耐磨耗、耐蠕变、耐辐射、耐燃烧、低放气。

由于该类材料具有合成途径多、应用范围广等特点,使其在技术和商业上的发展和应用持续上升,被誉为是解决问题的能手(problem-solver),特别是在先进复合材料领域,由于它的热分解温度一般都在500℃以上,是耐温最佳的高性能聚合物结构材料之一,广泛应用于航天、航空器及火箭零件。

图1、图2是不同种类耐高温聚合物的热失重(TGA)和等温热失重(ITGA)曲线。

从世界范围来说,2000年统计的高性能耐高温聚合物的销售量情况表明,排除聚醚酰亚胺PEI后,2%销售量的聚酰亚胺PI所占的销售额达到24%(见图3)。

所以,聚酰亚胺被认为是二十世纪中期高分子科学的又一个里程碑式的成就。

它将高分子材料的使用温度提高100℃以上。

在已经研究的几十种芳杂环聚合物中目前只有6种(PI、PES、PEK、PPS、LCP、Aramid)真正实现了产业化。

在聚苯硫醚、聚醚砜类、聚醚酮类及聚酰亚胺4类材料中聚酰亚胺无论在性能和应用领域上都占压倒优势。

其专利分布情况也很好地说明了这一点(见图4)。

图3、 2000年高性能耐高温聚合物的销售量/销售额图4、国外专利分配情况从结构上来说,聚酰亚胺主要分为体型的热固性聚酰亚胺和线型的热塑性聚酰亚胺。

由于以热固性聚酰亚胺树脂为基体的先进聚合物基复合材料(Advanced Polymeric Composite Material)可在高温环境中作为承力构件使用,满足航空航天的需求。

所以本综述主要讨论以马来酸酐、纳迪克酸酐和苯乙炔苯酐三种封端的聚酰亚胺复合材料。

三种封端基的结构如下:O O OOOOC COOOMA NA PEPA二、马来酸酐MA封端的BMI(Bismaleimide)型聚酰亚胺BMI的合成路线如下:O O O +H2R NH2H2O2_NOOR NOOBMI是聚酰亚胺的一种重要分支,其主要特点是可以在相似环氧树脂条件下加工成型,固化时无低分子物放出,适合于厚结构件和大型结构件的成型。

固化物有良好的热稳定性、阻燃性、低介电常数和低介质损耗。

其主要不足是树脂性脆,属模量高、强度低的一类材料,断裂伸长率非常低。

所以实际使用的BMI都是经过改性的。

改性后的BMI协调了材料的耐热性、韧性、机械性能和成型工艺性能。

由于其积累了大量的设计参数,成为目前深受航空航天界关注的用做先进复合材料的基体树脂。

它所具有的耐热性正好能抵抗先进超音速军机的热障,具有的相当好的韧性、良好的抗冲击损伤和高损伤容限的特点,也是超音速军机所要求的。

最重要的是它具有的与环氧树脂成型相似的工艺特性,固化所需要的温度和压力在常规设备中可以实现。

表1、几种主要的BMI产品(Gic:断裂能,J/m2)商品名制造公司纯树脂主要性能特点使用温度应用领域5250 Cytec Fiberite原NarmcoTg:295℃/Gic:196177/205℃ F-22 5260 同上 Tg:274℃/Gic:635177/232℃超音速运输机5270 同上 Tg:287℃ 232/260℃发动机QY8911 航空625所 Gic:232 150/230℃超音速军机QY8911-II 同上 Tg:286℃/Gic:229230/250℃发动机/导弹QY9511 同上 Tg:265℃/Gic:675177℃超音速军机5405 西北工业大学Gic:243 130℃同上4501 同上 Tg:274℃雷达罩4503 同上 Tg:259 同上BMI最大问题是使用温度仍然偏低,一般在130~230℃之间,所以进一步提高聚酰亚胺基体树脂的耐热性问题就摆在我们面前。

三、纳迪克酸酐NA 封端的PMR 型聚酰亚胺 PMR 的合成路线如下:1+(n +1) H 2N R 2NH 2+nR 1OOCHOOCR31PMR(in suit polymerization of monomeric reactants)技术是七十年代NASA Lewis 开发的,其最大的特点在于:①使用低分子量、低黏度的单体;②使用低沸点的醇类溶剂;③由于亚胺化反应在固化交链之前完成,最后固化阶段没有或很少有低分子挥发物产生(四低特点)。

PMR 是真正意义上的聚酰亚胺,用于制备耐温大于230℃以上的高性能耐高温树脂基复合材料,在先进树脂基复合材料领域具有重要的地位。

该类聚酰亚胺复合材料具有高比强度、比模量以及优异的热氧化稳定性。

已经成功应用在航空航天高性能发动机的冷端部位,如外涵机匣、中介机匣、叶片、矢量喷口调节片以及导弹天线罩、弹体等结构,对降低结构重量、提高发动机推重比有显著效果。

另外,由于该类复合材料的瞬时耐温可达500℃以上,在站斧式巡航导弹、高速空空导弹、航天飞机等装备上也有应用。

国内最具代表意义的是航空625所以将此类材料应用于发动机的外涵道。

PMR型聚酰亚胺虽然具有优异的热氧化稳定性、较好的成型工艺性和综合机械性能。

但总体来说,它还是一种脆性树脂(PMR-15的Gic:87),由于韧性差,因此PMR-15复合材料在热疲劳过程中极易产生微开裂,不能满足主承力构件应用的要求,需要加以增韧改性。

其中最主要的是利用热塑性聚酰亚胺共混增韧或在主链结构中引入柔性链段。

当引入热塑性树脂增韧热固性树脂基体时,通常可以获得一个非均相体系,细小的热塑性颗粒弥散分布在热固性树脂基体内,当裂纹扩展时,热塑性颗粒的“铆钉作用”阻碍裂纹扩展,提高了树脂基体的断裂韧性。

到目前为止,该类复合材料在航空发动机上仍处于小规模使用阶段,这是因为:①航空发动机是飞机飞行的动力装置,极高的可靠性要求使其必须考虑采用非常成熟的材料,而PMR型耐高温聚酰亚胺复合材料的使用经验和性能数据积累相比于BMI尚不充分;②对于结构复杂尺寸较小的发动机复合材料零件,可靠的无损检测方法目前仍然缺乏;③航空发动机部件的使用温度一般远高于飞机部件,所以即使是PMR型聚酰亚胺复合材料,其使用范围也局限于发动机部分冷端和外围部件;④由于市场对航空发动机的需求有限以及发动机零件结构形状复杂体积较小,导致发动机复合材料零件的制造成本较高。

PMR型聚酰亚胺复合材料所用的主要单体名称和结构如下:H2N CH2NH2MDA :O COOOOO OBTDA:O COOOOO CF3CF36FDA:OOONA:H2N N2Hp-PDA:H2NO N2H3,4'-ODA:H22 Jeffamine:H2N O CCH3CH3O N2HBAPP:表2、几种主要的PMR 产品 商品名 制造公司 所用单体 主要性能特点使用温度 应用领域PMR-15 NASA Lewis NA/BTDA /MDA Tg :340℃Gic :87Mw :1500316℃发动机 飞机 导弹 PMR-II-50 同上 NA/6FDA P-PDA Tg :371~385℃Mw :5000~350℃同上 LARC-RP -46 NASALangley NA/BTDA 3,4’-ODA Tg :397℃Gic :177Mw :1500371℃ 同上 LARC-160 同上 NA/BTDA/JeffamineTg :330℃316℃同上 KH-304 中科院化学所NA/BTDA/MDA Tg :336℃316℃ 同上 KH-305 同上 NA/6FDA/P-PDATg :371℃~350℃ 同上 BMP-316 航空625所 NA/BTDA/MDA Tg :336℃316℃ 同上BMP-350 同上 NA/其他不详 Tg :379℃~350℃同上LP-15 航空621所 NA/BTDA/BAPP Tg :330℃Gic :187Mw :1500300℃ 同上四、苯乙炔苯酐PEPA封端的聚酰亚胺1、PETI(phenylethynyl –terminated imide)型聚酰亚胺二十世纪九十年代初,NASA启动一个高速民航运输机(high speed civil transport,HSCT)计划,在跨洋航线上开发可乘员300人,飞行速度为2.5马赫的商用民航飞机。

要求使用环境为:飞行次数:20000次,飞行环境:-54+200℃,其耐热性复合材料需要的特性是在高温氧化氛围中保持60000小时的耐久性及250℃的温度循环,并耐40000次的热应变。

由此NASA Langley开发出一种新一代的以PEPA封端的新型聚酰亚胺复合材料PETI-5, PEPA是迄今为止开发出的耐热、耐氧化最优异的封端基,其酰亚胺预聚物具有较好的流动性和较宽的加工窗口。

PETI-5的合成路线:PEPI-5是将又硬又脆的聚酰亚胺主链的分子量增大,加上封端基并进行交链,赋予主链分子韧性的功能分散在一根高分子链中的新型树脂,其分子量为5000。

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