大厚度低介电耐高温聚酰亚胺复合材料及其制法与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种大厚度低介电耐高温聚酰亚胺复合材料及其制法与应用。所述制备方法包括：在保护性气氛下，使包含2,3,3',4'

【技术实现步骤摘要】
大厚度低介电耐高温聚酰亚胺复合材料及其制法与应用


[0001]本专利技术属于聚酰亚胺树脂基复合材料
，具体涉及一种大厚度低介电耐高温聚酰亚胺复合材料及其制法与应用。

技术介绍

[0002]聚酰亚胺复合材料由于具有优异的耐热性、耐低温性、耐溶剂性、低热膨胀性以及阻燃性等特性，同时兼具优良的介电性能和力学性能而被广泛地应用于航空航天高性能发动机冷端部位、先进战略防御系统的热结构、巡航导弹弹体以及战术导弹的天线罩等结构上。随着航空航天工业的不断深入发展，对复合材料的耐温等级和性能要求越来越高。目前，航空航天领域采用的聚酰亚胺复合材料耐热极限大多都在450℃以下，无法满足未来航空航天领域的发展需求。
[0003]近年来，随着飞行器的飞行速度越来越快，新一代天线透波技术发展迅猛，不仅对材料体系的耐温等级(500℃以上)和介电性能要求越来越高，能够在高频、超宽频带下高效传输电磁波，还对透波材料的厚度和成型工艺提高了要求，期望能够实现一次性成型大厚度透波复合材料来满足天线罩的制备要求，因此这就对材料体系提出了一次性成型大厚度、低介电常数、低介电损耗和耐高温等技术要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种大厚度低介电耐高温聚酰亚胺复合材料及其制法与应用，该复合材料在500℃条件下具有稳定的透波功能，可广泛的应用于耐高温高频宽带透波复合材料领域，以克服现有技术的不足。
[0005]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0006]本专利技术实施例提供了一种大厚度低介电耐高温聚酰亚胺复合材料的制备方法，其包括：
[0007]在保护性气氛下，使包含2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐、9,9-双(4-氨基苯基)芴、4-苯乙炔基苯酐和N,N-二甲基乙酰胺的混合反应体系发生聚合反应，之后向所述混合反应体系加入脱水剂，发生脱水反应，获得聚酰亚胺树脂；
[0008]将纤维增强体与所述聚酰亚胺树脂进行复合处理，制得预浸料单片；
[0009]以及，采用一次性模压固化成型技术，将复数个所述预浸料单片进行模压固化处理，制得大厚度低介电耐高温聚酰亚胺复合材料。
[0010]本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的大厚度低介电耐高温聚酰亚胺复合材料。
[0011]本专利技术实施例还提供了前述方法制备的大厚度低介电耐高温聚酰亚胺复合材料于耐高温高频宽带透波复合材料领域中的用途。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0013]本专利技术通过选择合适的反应单体，设计合成了一种耐高温可溶性聚酰亚胺树脂，
通过与中空石英纤维和实心石英纤维混编织物复合制备预浸料，采用一次性模压固化成型技术，制备得到了大厚度低介电耐高温聚酰亚胺复合材料。该聚酰亚胺复合材料成型工艺好，可一次性模压成型厚度为45mm的复合材料；该复合材料于高频条件下具有较低的介电常数与介电损耗，室温和500℃条件下，介电常数均小于3.0，介电损耗均小于0.01；耐温等级高且力学性能优异，5％热失重温度高于550℃，500℃层间剪切强度大于15MPa，在500℃条件下可实现稳定的透波功能，可广泛应用于耐高温高频宽带透波复合材料领域。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1是本专利技术实施例1中制备的大厚度低介电耐高温聚酰亚胺复合材料图片；
[0016]图2是本专利技术实施例1中制备的聚酰亚胺树脂的红外谱图；
[0017]图3是本专利技术实施例1、对比例1和实施例2中制备得到的聚酰亚胺树脂的流变曲线图；
[0018]图4是本专利技术实施例1、对比例1和实施例2中制备得到的聚酰亚胺树脂的TGA曲线图。
具体实施方式
[0019]鉴于现有技术的缺陷，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，本专利技术以2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐、9,9-双(4-氨基苯基)芴、4-苯乙炔基苯酐为原料，N,N-二甲基乙酰胺为溶剂，二甲苯为脱水剂，采用两步法制备得到耐高温可溶性聚酰亚胺树脂；将聚酰亚胺树脂溶解配制成树脂溶液，与中空石英纤维和实心石英纤维混编织物的纤维增强体复合，制备得到预浸料；将预浸料进行裁剪，采用真空加热去除溶剂处理，得到不含溶剂的预浸料单片；将多层不含溶剂的预浸料单片平铺于模具中，之后采用一次性模压固化成型技术，得到大厚度低介电耐高温聚酰亚胺复合材料。该聚酰亚胺复合材料成型工艺好，可一次性模压成型厚度为45mm厚的复合材料，在500℃条件下具有稳定的透波功能，可广泛应用于耐高温高频宽带透波复合材料领域。
[0020]下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]本专利技术实施例的一个方面提供了一种大厚度低介电耐高温聚酰亚胺复合材料的制备方法，其包括：
[0022]在保护性气氛下，使包含2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐、9,9-双(4-氨基苯基)芴、4-苯乙炔基苯酐和N,N-二甲基乙酰胺的混合反应体系发生聚合反应，之后向所述混合反应体系加入脱水剂，发生脱水反应，获得聚酰亚胺树脂；
[0023]将纤维增强体与所述聚酰亚胺树脂进行复合处理，制得预浸料单片；
[0024]以及，采用一次性模压固化成型技术，将复数层所述预浸料单片进行模压固化处
理，制得大厚度低介电耐高温聚酰亚胺复合材料。
[0025]在一些较为具体的实施方案中，所述制备方法包括：
[0026]在保护性气氛下，使包含2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐、9,9-双(4-氨基苯基)芴、4-苯乙炔基苯酐和N,N-二甲基乙酰胺的混合反应体系于室温发生聚合反应6～8h，并控制所获混合液中的固含量为20～40wt％，获得聚酰胺酸溶液；
[0027]向所获聚酰胺酸溶液中加入脱水剂，并升温至180～200℃发生脱水反应8～10h，之后再经沉淀、过滤、洗涤、干燥处理，获得所述聚酰亚胺树脂。
[0028]进一步的，所述室温可以是20～40℃。
[0029]进一步的，所述2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐、9,9-双(4-氨基苯基)芴与4-苯乙炔基苯酐的摩尔比为(1～5):(2～6):2，优选为2:3:2。
[0030]进一步的，所述脱水剂包括二甲苯或甲苯，优选为二甲苯。
[0031]进一步的，所述沉淀处理使用的溶剂为水与乙醇混合溶剂。
[0032]进一步的，所述水和乙醇的质量比为1:2～3。
[0033]进一步的，所述洗涤处理包括：依次使用乙醇和水对所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大厚度低介电耐高温聚酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于包括：在保护性气氛下，使包含2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐、9,9-双(4-氨基苯基)芴、4-苯乙炔基苯酐和N,N-二甲基乙酰胺的混合反应体系发生聚合反应，之后向所述混合反应体系加入脱水剂，发生脱水反应，获得聚酰亚胺树脂；将纤维增强体与所述聚酰亚胺树脂进行复合处理，制得预浸料单片；以及，采用一次性模压固化成型技术，将复数层所述预浸料单片进行模压固化处理，制得大厚度低介电耐高温聚酰亚胺复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：在保护性气氛下，使包含2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐、9,9-双(4-氨基苯基)芴、4-苯乙炔基苯酐和N,N-二甲基乙酰胺的混合反应体系于室温发生聚合反应6～8h，并控制所获混合液中的固含量为20～40wt％，获得聚酰胺酸溶液；向所获聚酰胺酸溶液中加入脱水剂，并升温至180～200℃发生脱水反应8～10h，之后再经沉淀、过滤、洗涤、干燥处理，获得所述聚酰亚胺树脂。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐、9,9-双(4-氨基苯基)芴与4-苯乙炔基苯酐的摩尔比为(1～5):(2～6):2；和/或，所述脱水剂包括二甲苯。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述沉淀处理使用的溶剂为水和乙醇混合溶剂；优选的，所述水与乙醇的质量比为1:2～3；和/或，所述洗涤处理包括：依次使用乙醇和水对所述沉淀处理所获混合物进行洗涤1～3次；和/或，所述干燥处理包括：将洗涤处理后所获树脂于100～200℃干燥12～20h，之后于230～250℃干燥4～6h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：将所获聚酰亚胺树脂溶于溶剂形成聚酰亚胺树脂溶液，之后将聚酰亚胺树脂溶液与所述纤维增强体进行复合处理，然后进行真空加热处理，获得所述预浸料单片。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述聚酰亚胺树脂溶液的浓度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王献伟，阎敬灵，王震，孟祥胜，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：