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PETI型聚酰亞胺基(jī)體樹脂
日期:2015-07-20  人氣:529

  在成功地(dì)開發了PMR聚酰亞胺複合材料後,NASA又開發了(le)另外一類聚酰亞胺複合材(cái)料(liào)——苯乙(yǐ)炔(quē)基封端型PI(PETI)。這類材料主要是針對(duì)美(měi)國高速民用運(yùn)輸計劃(HSCT)而開發的,旨在采用低成本的樹脂傳遞模塑(RTM)工藝製備大型結(jié)構部件。PETI材料采用4一(yī)苯乙炔基苯酐(PEPA)作為封(fēng)端劑,PEPA不僅降低(dī)了聚(jù)酰亞胺的(de)分子量與熔體黏度,而且有利於提高樹脂的(de)與熱氧化穩定(dìng)性(TOS)。該項研究工作使得人們認識到了封端劑對於聚酰(xiān)亞胺基體樹脂的重要性。主鏈單體(tǐ)也(yě)許可以決定(dìng)聚酰亞(yà)胺樹脂的熱穩定性,但封端劑卻可以同時影響(xiǎng)樹脂的熱穩定性和加工性能(熔體黏(nián)度)

  20世(shì)紀90年代中期,美國(guó)空軍研究實驗室與Dayton大學(xué)合作研製開發了PMR-15的替(tì)代物-AFR-PE-4 。這類(lèi)材料采用(yòng)PEPA作為封端劑,並且不含MDA成分,二酐采用了含氟二酐(gān)44’一六氟異亞丙基鄰苯二甲酸酐(6FDA)。上述(shù)組分賦予(yǔ)了這類(lèi)材料更高的工作溫度(dù)。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(liào)被美國國防部客戶廣泛用於先(xiān)進推進與(yǔ)結構係統的製造。例如,美國San Diego複合材料公司目前正在(zài)使用IM7AFRPE4複合材料生產(chǎn)新(xīn)型導彈的(de)全尺寸彈(dàn)脊,該導彈在(zài)運行過程中會經受260271℃/60 s的衝擊(jī)。Cobham複(fù)合材料公司目前也正在使用(yòng)AFR-PE-4來替代其原來使用的PMR-15以及Avimid N材(cái)料。AFR-PE-4良好的批(pī)次(cì)穩定性以(yǐ)及優於Avimid N的加工性能和低毒性是該(gāi)公司選擇它(tā)的主要原因。目前美國JFC技術公司為(wéi)美國(guó)國內PETI樹(shù)脂廠商提供超高純度PEPA單(dān)體,它也是具有美國空軍認(rèn)證資格的AFR-PE-4材料供應商。

  PETI樹脂良好的熔融穩定性和較寬的加工窗口十分有利於(yú)加工(gōng)過程中(zhōng)可揮發(fā)性組分的(de)脫除。這可以有效地降低固化物的孔隙率,從而減小(xiǎo)由於孔隙(xì)率高而帶來的強度、剛性以及斷裂(liè)韌性等方麵的負麵(miàn)影響。孔隙率目前已經成為評判某種基體樹脂是否可被航空領域接受的最為重要的指標之一(yī)。因此,目前NASA Langley研究中心正在致力於(yú)PETI樹脂(zhī)合成化學方麵的深入研究,希望將複合材料的孔(kǒng)隙率降低(dī)到航空標準,即低於(yú)2vo1%。其中一條(tiáo)技術路線是通(tōng)過高溫真空輔助RTM工藝(HT-VARTM)裝(zhuāng)配PETI- 330/碳纖維複合材料 。近期,美國國家航(háng)天研究所(NIA)NASA Langley研究(jiū)中心以及洛克希德一馬丁公司合作開展了PETI-8PETI-330HTVARTM研究。截至目前為止,該項工作正在集中研究確認可揮發分(fèn)的來(lái)源以及在加工過程中如何有效地釋放上述可揮發分。**研究結果表明,在PETI加(jiā)工過(guò)程中新檢測到了二苯基甲烷、12一二苯基乙烯等揮發分。由於HT-VARTM工藝的壓(yā)差(chà)較小(一(yī)

508 kPa),因此難以將小分子揮發分(fèn)排除(chú)幹淨。通過調節真空度、脫氣時間、樹脂浸入溫度(dù)以及固化周期和溫(wēn)度,目(mù)前可以將(jiāng)PETI-8複合材料的孔隙率降低到30% ,而PETI-330可以降低到23%,但仍未達到航空標(biāo)準的要求(<20)

  美國San Diego複(fù)合材料公司(sī)正在發展一種雙袋(dài)輔助(zhù)RTM(DBARTM)工藝(yì)用於飛機複雜非平麵引(yǐn)擎機艙(cāng)部件的成型加工。選用的材料包括PETI-330樹脂以及Grafil 34-700碳纖維,其長(zhǎng)期(qī)工(gōng)作(zuò)溫度超(chāo)過204。采用傳統(tǒng)熱壓罐工藝需要0.69 MPa的壓力,並且在很長的時間裏才能夠固化,而采用DBARTM工藝,僅需要008010 MPa316oC8 h即可完成成型操作(zuò)。日本UBE公司也在致力(lì)發展可一步RTM成型的PETI體(tǐ)係,並且成功開發了PETI-330PETI一(yī)365A (酰胺(àn)酸型(xíng))RTM樹脂以及PETI-365E預浸帶。PETI-330組分(fèn)中用來提高、降(jiàng)低熔體黏度的一個關鍵元素是采用(yòng)了不對稱二(èr)酐單體一233’,4’一聯苯四酸二酐(aBPDA)。此外,從毒性方麵考慮,PETI-330365A均(jun1)不含有任何遊離芳香(xiāng)族二胺成分(fèn)(其他PMR-15替代品,包括RP46DMBZ-15等仍然含有遊離二胺成分),因此使其真(zhēn)正成為了PMR-15的安全替代品,這(zhè)對於成型(xíng)大型結(jié)構(gòu)件(jiàn)時的安全防護尤為重要。最近,以NASAGlenn研究中心的Kathy Chuang博(bó)士為首(shǒu)的研(yán)究組在PI樹脂合成化學(xué)方麵取得了突破。Chuang博士是聯(lián)苯(běn)二(èr)酐基DMBZ-15以及超高溫HFPE PI的發明者。最近,該(gāi)研究組利用另外一種不對(duì)稱二(èr)酐單體(tǐ)一233’,4’一二苯(běn)醚四酸二(èr)酐(aODPA),成(chéng)功(gōng)開發了(le)一類新型PETI複(fù)合材料。這類材料在316之前具有優異的(de)柔韌性,而且具有很低的熔體黏度,可(kě)以采用RTM工藝成型,甚至不需要(yào)使(shǐ)用溶劑。


tags標簽: 聚酰(xiān)亞胺複合材料
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