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PETI型聚酰亞胺基體樹脂(zhī)
日(rì)期:2015-07-20  人(rén)氣:442

  在成功地開發了PMR聚酰亞胺複合(hé)材料後,NASA又開發了另外一類聚酰亞胺複合材料——苯乙炔基封端型PI(PETI)。這類材料主要是針對美國高速民用運輸計劃(HSCT)而開發的(de),旨在采用低成本的樹脂傳遞模塑(RTM)工藝製備大型結構部件(jiàn)。PETI材料采用4一苯乙炔(quē)基苯酐(gān)(PEPA)作為封端劑,PEPA不僅降低了聚酰亞胺的分子量與熔體(tǐ)黏度,而且有(yǒu)利(lì)於(yú)提高樹脂的與熱(rè)氧化穩定性(TOS)。該項研究工作使得人們認識到了封端劑對於聚(jù)酰亞胺基體樹脂的重要性(xìng)。主鏈單體(tǐ)也(yě)許可以(yǐ)決定聚酰(xiān)亞胺樹脂的熱穩定性(xìng),但封端劑卻可以同時影響樹脂的熱穩定性和加工性能(熔體黏度(dù))

  20世紀90年代中期,美國空(kōng)軍研(yán)究實驗室與Dayton大學合作研製開發(fā)了PMR-15的替代物-AFR-PE-4 。這類材料采用PEPA作為封(fēng)端劑,並且不含MDA成分,二酐采用了含氟二酐44’一六氟異亞丙(bǐng)基鄰苯二甲酸酐(6FDA)。上述(shù)組分賦予(yǔ)了這類材料更高的工作溫度。AFRPE-4可以采用熱壓罐或模壓工藝成型加工。2000年(nián)以後,Maverick公司已經為美國空軍生產了超過3 600 kgAFRPE-4。這些(xiē)材料被美國國防部客戶廣泛用(yòng)於先進推(tuī)進與結構係統的製造。例如,美國San Diego複合材料公司目前正在使(shǐ)用IM7AFRPE4複(fù)合材料生產新型導彈的全尺寸彈脊,該導彈在運行過程(chéng)中會經受260271℃/60 s的衝擊。Cobham複合材料公司目前也正在使用AFR-PE-4來替代其原來使用的PMR-15以及Avimid N材料。AFR-PE-4良好的批次穩定性以及優於Avimid N的加(jiā)工性(xìng)能(néng)和低毒(dú)性是該公司選擇它的主要原因。目前美國JFC技術公司為美國國內PETI樹脂廠商提供超高純度PEPA單體,它也是具有美國空軍認證資格(gé)的AFR-PE-4材料供應商。

  PETI樹脂良好(hǎo)的熔融穩定性和較寬的加工(gōng)窗口十分有利於加工過程中可揮(huī)發性組分的(de)脫除。這可以有效地降低固化物的孔隙率,從而(ér)減小由於孔隙率高而帶(dài)來的強度、剛性(xìng)以及斷裂韌性等方麵的負麵影響。孔隙(xì)率目前已經成為評判某種基體樹(shù)脂是否可被航空領域接受的最為(wéi)重要的指標之一。因此(cǐ),目前NASA Langley研究中心正在致力於PETI樹脂合成化學方(fāng)麵的深入研究,希望將(jiāng)複合材料的孔隙率降低到航空標準,即低(dī)於2vo1%。其中一條技術路線是通過高溫真空輔助RTM工藝(HT-VARTM)裝配PETI- 330/碳纖維複合材(cái)料 。近期,美國國家航天研究所(NIA)NASA Langley研究中(zhōng)心以及洛克希德一馬丁(dīng)公司合作開(kāi)展了PETI-8PETI-330HTVARTM研究(jiū)。截至目前為止,該項工作正在集中研究確認可揮發分的來源以及在加工過(guò)程中如何有效地釋(shì)放上述可揮(huī)發分。**研究結果表明,在PETI加工過程(chéng)中新檢測到了(le)二苯基甲(jiǎ)烷、12一二苯基(jī)乙烯等揮發(fā)分。由於HT-VARTM工藝的壓差較小(一(yī)

508 kPa),因此難(nán)以將小分子揮發分排除幹淨。通(tōng)過調(diào)節真(zhēn)空度、脫氣時(shí)間、樹脂浸入溫度以及固化周期和溫度,目前(qián)可以將PETI-8複合材料的(de)孔隙率降低到30% ,而PETI-330可以降低到23%,但仍未達到航空標準的要求(<20)

  美(měi)國San Diego複合材料公(gōng)司正在發展一種雙袋輔助RTM(DBARTM)工藝用於飛機複雜(zá)非(fēi)平麵引擎機艙部件的(de)成型加工。選用的材料包括PETI-330樹脂以及Grafil 34-700碳纖維,其長期工作溫度超過204。采用傳統熱壓罐(guàn)工藝需要0.69 MPa的壓力,並且在很長的時間裏才能夠固化,而(ér)采用DBARTM工(gōng)藝(yì),僅需要008010 MPa316oC8 h即可完成成型操作。日(rì)本UBE公司也在致力發展可(kě)一步RTM成型的PETI體係,並且成功開發了PETI-330PETI一(yī)365A (酰胺酸型)RTM樹脂以及(jí)PETI-365E預浸帶。PETI-330組分中用來提高、降低熔體黏度的一個關鍵元素是采用了不對稱二酐(gān)單體一233’,4’一(yī)聯苯四酸二(èr)酐(aBPDA)。此外(wài),從毒性方麵(miàn)考慮,PETI-330365A均不含有任何遊離芳香族二胺成分(其他PMR-15替代(dài)品,包括RP46DMBZ-15等仍然含有遊離二胺成分(fèn)),因此使其(qí)真正成為了PMR-15的安全替代品,這對於(yú)成型大(dà)型(xíng)結構件時(shí)的安全防(fáng)護尤為重要。最近,以NASAGlenn研究中心的Kathy Chuang博士為首的研究組(zǔ)在PI樹脂合成化學方麵取得了突破。Chuang博士是聯苯二酐基DMBZ-15以及超高(gāo)溫(wēn)HFPE PI的發明者。最(zuì)近,該研究組利用另外一種不對稱二酐單體一233’,4’一(yī)二(èr)苯醚四酸二酐(gān)(aODPA),成功開發了一類(lèi)新型PETI複合材料。這類材料在(zài)316之(zhī)前具有優異的柔韌性(xìng),而且具有很低的熔體黏度,可以采用RTM工藝成型,甚至不需要使(shǐ)用溶劑。


tags標簽: 聚酰(xiān)亞胺複合材料
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