用于模制聚酰亚胺复合材料的新型酰胺酸低聚物工艺制造技术

本文公开了酰胺酸低聚物(AAO)溶液，其制备方法，粉末，AAO溶液预浸料，AAO干式预浸料，酰亚胺预浸料，以及具有高温耐受性和优异机械性能的纤维增强型聚酰亚胺复合材料。在一些实施方案中，制备AAO溶液的方法包括将芳族二胺和芳族四羧酸化合物溶于溶剂中以形成混合物，其中所述溶剂的沸点小于150℃；将混合物在约5℃至约60℃的温度范围内搅拌约1小时至约24小时以形成反应溶液；向反应溶液中加入不饱和酸酐；将反应溶液在约5℃至约60℃的温度范围内搅拌约1分钟至约180分钟以形成酰胺酸低聚物溶液，该酰胺酸低聚物溶液在溶剂中具有酰胺酸低聚物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于模制聚酰亚胺复合材料的新型酰胺酸低聚物工艺相关申请的交叉参考本申请要求于2018年10月2日提交的、名为NOVELAMIDEOLIGOMERPROCESSFORMOLDINGPOLYIMIDECOMPOSITES的美国临时申请62/740,149的权益，其公开内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及酰胺酸低聚物(amideacidoligomer，AAO)溶液、其制备方法、粉末、AAO溶液预浸料(prepreg)、AAO干预浸料、酰亚胺(imide)预浸料、以及由其制备的具有高温耐受性和优异机械性能的纤维增强型聚酰亚胺复合材料(composites)。专利技术背景聚酰亚胺复合材料的常规预浸料通常涉及高极性和高沸点的溶剂，包括γ-丁内酯(“g-BL”，沸点：约204℃)，二甲基乙酰胺(“DMAc”，沸点：约165℃)和N-甲基-2-吡咯烷酮(“NMP”，沸点：约202℃)或二胺，它们可能被认为具有毒性。碳纤维(CF)增强型聚酰亚胺复合材料已在高温应用(例如在航空发动机组件)中用作替代钛合金的轻质材料。在过去的30年中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备酰胺酸低聚物溶液的方法，包括：/n将芳族二胺和芳族四羧酸化合物溶于溶剂中以形成混合物，其中所述溶剂具有低于150℃的沸点；/n将混合物在5℃至60℃搅拌1至24小时以形成反应溶液；/n向该反应溶液中加入不饱和酸酐；和/n将该反应溶液在5℃至60℃搅拌1至180分钟以形成酰胺酸低聚物溶液，所述酰胺酸低聚物溶液具有在溶剂中的酰胺酸低聚物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181002 US 62/740,1491.一种制备酰胺酸低聚物溶液的方法，包括：
将芳族二胺和芳族四羧酸化合物溶于溶剂中以形成混合物，其中所述溶剂具有低于150℃的沸点；
将混合物在5℃至60℃搅拌1至24小时以形成反应溶液；
向该反应溶液中加入不饱和酸酐；和
将该反应溶液在5℃至60℃搅拌1至180分钟以形成酰胺酸低聚物溶液，所述酰胺酸低聚物溶液具有在溶剂中的酰胺酸低聚物。


2.制备酰胺酸低聚物粉末的方法，包括：
将权利要求1的酰胺酸低聚物溶液加热以除去溶剂；和
将剩余酰胺酸低聚物粉碎以形成酰胺酸低聚物粉末。


3.制备酰亚胺低聚物粉末的方法，包括：
对权利要求1的酰胺酸低聚物溶液或权利要求2的酰胺酸低聚物粉末在足以形成酰亚胺低聚物粉末的温度进行热处理.其中所述温度足以将酰胺酸低聚物转化成酰亚胺低聚物。


4.制备固化酰亚胺树脂的方法，包括：
对权利要求1的酰胺酸低聚物溶液、权利要求2的酰胺酸低聚物粉末或权利要求3的酰亚胺低聚物粉末在超过300℃的温度进行热处理。


5.权利要求3的方法，其中的酰亚胺低聚物由通式(5)表示：



其中：
R1和R2每一个代表氢原子或苯基，其中R1或R2至少一个为苯基；
R3和R4每一个也代表氢原子或苯基，其中R3和R4至少一个是苯基；和
其中1≤m≤20。


6.权利要求3的方法，其中酰亚胺低聚物由通式(6)表示：



其中：
R1和R2每一个代表二价的芳族二胺残基；
R5和R6每一个代表氢原子或苯基，且R5和R6之一为苯基；
m和n满足以下关系：m≥1、n≥0、1≤m+n≤20、且0.05≤m/(m+n)≤1；和
由m和n形成的重复单元可以成块排列或随机排列。


7.制备预浸料的方法，包括
将纤维用权利要求1的酰胺酸低聚物溶液浸渍以形成预浸料。


8.权利要求7的方法，还包括：
对预浸料进行热处理以便将酰胺酸低聚物转化成酰亚胺低聚物。


9.纤维增强型复合材料，是通过堆叠多个预浸料、多个酰亚胺预浸料、或预浸料与酰亚胺预浸料之组合这三者中的至少之一，并对该堆叠进行热固化而制得，
其中预浸料包括经权利要求1的酰胺酸低聚物溶液浸渍的纤维，和
其中酰亚胺预浸料是通过对预浸料进行加热以使得酰胺酸低聚物转化成酰亚胺低聚物而制得的。


10.一种预浸料，包含经权利要求1的酰胺酸低聚物溶液浸渍的纤维。


11.一种酰亚胺预浸料，包含经权利要求1的酰胺酸低聚物溶液浸渍的纤维，然后热处理使所述酰胺酸低聚物转化成酰亚胺低聚物。


12.权利要求1的方法，其中酰胺酸低聚物由通式(1)表示：



其中：
R1和R2每一个表示二价的芳族二胺残基；
R3和R4每一个表示四价的芳族四羧酸残基；
附接R3和R4的两个酰胺基以反式或顺式位置存在；
R5和R6每一个表示氢原子或苯基，其中R5或R6至少一个为苯基；
m和n满足以下关系：m≥1、n≥0、1≤m+n≤20、且0.05≤m/(m+n)≤1；
由m和n形成的重复单元可以成块排列或随机排列；和
与R3和R4所表示的四价芳族四羧酸残基相连的两个酰胺连接的取向可以使得，所述残基任一侧的两个酰胺连接相对于彼此位于残基的间位，和/或相对于彼此位于残基的对位。


13.权利要求1的方法，其中酰胺酸低聚物由通式(2)表示：



其中：
R1和R2每一个表示二价的芳族二胺残基；
R3和R4每一个表示四价的芳族四羧酸残基；
附接R3和R4的两个酰胺基以反式或顺式位置存在；
R5和R6每一个表示氢原子或苯基，其中R5或R6至少一个为苯基；
m和n满足以下关系：m≥1、n≥0、1≤m+n≤20、且0.05≤m/(m+n)≤1；
由m和n形成的重复单元可以成块排列或随机排列；和
与R3...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫内雅彦，
申请(专利权)人：钟化美洲控股公司，
类型：发明
国别省市：美国;US