聚酰亞胺纖維自增強(qiáng)材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺纖維自增強(qiáng)材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚酰亞胺纖維是一種高性能的有機(jī)高分子纖維，具有強(qiáng)度高、耐高溫性、耐輻射性、耐磨性等優(yōu)異的性能。單一聚酰亞胺纖維及其織物，已被廣泛應(yīng)用于高溫粉塵過濾材料、各類耐高溫及耐輻射防護(hù)服、工業(yè)阻燃隔熱材料等。而在其復(fù)合材料方面，雖已有少量應(yīng)用于蜂窩結(jié)構(gòu)材料及電絕緣材料，但相對(duì)于無機(jī)纖維如碳纖、玻纖等纖維的開發(fā)應(yīng)用上，仍有較大的不足及開發(fā)潛力。
[0003]纖維自增強(qiáng)材料是指將化學(xué)結(jié)構(gòu)相同的纖維與樹脂(如模塑粉、膠液)混合均勻，通過熱加工或化學(xué)反應(yīng)使材料復(fù)合、成型。如用聚酰亞胺纖維浸漬聚酰亞胺樹脂膠液后，將預(yù)浸料模壓成型。這種工藝需要經(jīng)過混料/浸漬、烘干、鋪層等步驟，工藝繁瑣，且材料的纖維含量大多低于70%，而且纖維均在徑向分布，對(duì)材料的軸向并無增強(qiáng)，這些均制約了材料性能向更高性能發(fā)展。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聚酰亞胺纖維自增強(qiáng)材料的新型制備方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種聚酰亞胺纖維自增強(qiáng)材料的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為:將經(jīng)過預(yù)處理的聚酰亞胺纖維在390?460°C溫度及20?30MPa壓強(qiáng)條件下，保溫保壓20?40分鐘。
[0006]上述的聚酰亞胺纖維由二胺和酸酐合成，所述的二胺單體是對(duì)苯二胺、對(duì)苯二酚二醚二胺、雙酚A 二醚二胺、間苯二胺、二苯醚二胺及二苯甲烷二胺的中的至少一種;所述的酸酐單體是聯(lián)苯二酐、均苯二酐、二苯醚二酐、三苯二醚二酐、二苯硫醚二酐、二苯酮二酐、對(duì)苯二酚二醚二酐、間苯二酚二醚二酐、雙酚A 二醚二酐、苯酐、馬來酸酐、降冰片烯二酸酐和4-苯炔基苯酐中的至少一種。
[0007]上述的聚酰亞胺纖維為三維編織結(jié)構(gòu)、二維編織結(jié)構(gòu)、單一或多取向分布、無序分布中的一種。
[0008]上述的聚酰亞胺纖維的預(yù)處理過程是:將聚酰亞胺纖維浸入溶劑中進(jìn)行超聲處理，去除纖維表面油劑及雜質(zhì)，所述的溶劑為水、丙酮、丁酮、環(huán)己酮、甲醇、乙醇、異丙醇中的至少一種。
[0009]本發(fā)明對(duì)纖維自增強(qiáng)技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)新性開拓，以聚酰亞胺纖維(包括短切纖維、織物)作為唯一原料，依據(jù)高聚物的粘彈性理論，采用特殊模壓工藝將纖維部分塑化，相互粘結(jié)，成型。這種技術(shù)簡化了現(xiàn)役制備工藝，且制得的聚酰亞胺纖維自增強(qiáng)材料具有超高纖維含量(高于90%)。同時(shí)，依托先進(jìn)織造技術(shù)，在材料的軸向引入纖維，優(yōu)化了材料層間結(jié)合性能，進(jìn)一步提高了材料的力學(xué)性能，降低了材料的磨損率。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1.僅通過對(duì)聚酰亞胺纖維模壓，即可制得材料，省去現(xiàn)役制備過程混料/浸漬、烘干、鋪層等步驟，簡化了制備工藝.2.該材料纖維含量可達(dá)90%，具有超高纖維含量，且高于現(xiàn)役材料的纖維含量。
[0011]3.材料軸向引入纖維，層間結(jié)合強(qiáng)度高，進(jìn)一步提高了力學(xué)性能。
[0012]4.這種材料中的結(jié)構(gòu)為聚酰亞胺結(jié)構(gòu)，材料具備優(yōu)異自潤滑性能，從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)耐磨功能一體化。
[0013]5.該材料制備工藝簡單，可適用于批產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例一:取聚酰亞胺纖維浸入盛有去離子水的容器中，加熱、超聲處理2小時(shí)，重復(fù)四次。將預(yù)處理后的纖維，放入烘箱中，120°C干燥兩小時(shí)，取出并放入模具，加壓至2MPa，升溫，待溫度升至390°C時(shí)，放氣三次，繼續(xù)升溫至420°C，壓力提高到25MPa，保溫保壓30min，之后停止加熱，保壓降溫，待溫度降至200°C及以下，脫模，制得聚酰亞胺纖維自增強(qiáng)材料。經(jīng)測試，該材料的彎曲強(qiáng)度2 140MPa，摩擦系數(shù)< 0.15。
[0015]實(shí)施例二:先將聚酰亞胺纖維進(jìn)行針刺，制得一定厚度的聚酰亞胺纖維氈，然后裁取一定量的聚酰亞胺纖維氈浸入盛有丙酮的容器中，超聲處理1小時(shí)。將預(yù)處理后的纖維氈，放入鼓風(fēng)烘箱中，120°c干燥2小時(shí)，取出并放入模具，加壓至2MPa，升溫，待溫度升至390°〇時(shí)，放氣三次，繼續(xù)升溫至440°C，壓力提高到25MPa，保溫保壓30min，之后停止加熱，保壓降溫，待溫度降至200°C及以下，脫模，制得聚酰亞胺纖維自增強(qiáng)材料。經(jīng)測試，該材料的彎曲強(qiáng)度M70MPa，摩擦系數(shù)< 0.15。
[0016]實(shí)施例三:利用纖維編織機(jī)，對(duì)聚酰亞胺纖維進(jìn)行三維編織，取一定量的聚酰亞胺纖維三維編織體浸入盛有丙酮的容器中，超聲處理1小時(shí)。將預(yù)處理后的纖維三維編織體，放入鼓風(fēng)烘箱中，120°C干燥兩小時(shí)，取出并放入模具，加壓至2MPa，升溫，待溫度升至390°C時(shí)，放氣三次，繼續(xù)升溫至440°C，壓力提高到25MPa，保溫保壓30min，之后停止加熱，保壓降溫，待溫度降至200°C及以下，脫模，制得聚酰亞胺纖維自增強(qiáng)材料。經(jīng)測試，該材料的彎曲強(qiáng)度2 185MPa，摩擦系數(shù)<0.15。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聚酰亞胺纖維自增強(qiáng)材料的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為:將經(jīng)過預(yù)處理的聚酰亞胺纖維在390?460°C溫度及20?30MPa壓強(qiáng)條件下，保溫保壓20?40分鐘。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酰亞胺纖維自增強(qiáng)材料的制備方法，其特征在于所述的聚酰亞胺纖維由二胺和酸酐合成，所述的二胺單體是對(duì)苯二胺、對(duì)苯二酚二醚二胺、雙酚A 二醚二胺、間苯二胺、二苯醚二胺及二苯甲烷二胺的中的至少一種;所述的酸酐單體是聯(lián)苯二酐、均苯二酐、二苯醚二酐、三苯二醚二酐、二苯硫醚二酐、二苯酮二酐、對(duì)苯二酚二醚二酐、間苯二酚二醚二酐、雙酸A 二醚二酐、苯酐、馬來酸酐、降冰片烯二酸酐和4-苯炔基苯酐中的至少一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚酰亞胺纖維自增強(qiáng)材料的制備方法，其特征在于所述的聚酰亞胺纖維為三維編織結(jié)構(gòu)、二維編織結(jié)構(gòu)、單一或多取向分布、無序分布中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚酰亞胺纖維自增強(qiáng)材料的制備方法，其特征在于所述的聚酰亞胺纖維的預(yù)處理過程是:將聚酰亞胺纖維浸入溶劑中進(jìn)行超聲處理，所述的溶劑為水、丙酮、丁酮、環(huán)己酮、甲醇、乙醇、異丙醇中的至少一種。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺纖維自增強(qiáng)材料的制備方法。該方法的具體步驟為：將經(jīng)過預(yù)處理的聚酰亞胺纖維在390~460℃溫度及20~30MPa壓強(qiáng)條件下，保溫保壓20~40分鐘。本發(fā)明的材料纖維含量高，界面結(jié)合性好，從而賦予材料優(yōu)異的力學(xué)性能。這種材料中的結(jié)構(gòu)為聚酰亞胺結(jié)構(gòu)，材料具備優(yōu)異自潤滑性能，從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)耐磨功能一體化。該材料制備工藝簡單，可適用于批產(chǎn)。
【IPC分類】C08L79/08
【公開號(hào)】CN105419327
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511004383
【發(fā)明人】俞鳴明, 謝旺, 孫君勝, 任慕蘇, 孫晉良
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日