一种低密度聚酰亚胺型材及其制备方法与流程

本发明涉及一种树脂型材加工，具体涉及一种低密度聚酰亚胺型材及其制备方法。

背景技术：

1、聚酰亚胺树脂由于其优异的隔热、绝缘和力学性能，被广泛应用于航天航空、电子、密封等领域。但聚酰亚胺型材密度一般在1.3-1.4g/cm3，随着武器装备的发展，轻量化是一种必然趋势。专利cn103507193a发明了一种多孔聚酰亚胺复合保持架管坯预加热压制工艺，采用预加压再烧结的方式得到多孔聚酰亚胺复合材料；专利cn1562607a发明了一种多孔聚酰亚胺保持架材料及成型工艺，采用加压锁紧再烧结的方式得到聚酰亚胺复合材料。

2、虽然这些方法都使聚酰亚胺复合材料密度有一定降低，但密度普遍＞

3、1.1g/cm3，并且采用烧结的方法成型，得到的材料强度较低。

技术实现思路

1、本发明提供一种低密度聚酰亚胺型材及其制备方法，用于克服现有技术中聚酰亚胺复合材料轻质高强不能兼得的问题。

2、本发明的技术方案是，首先提供了一种低密度聚酰亚胺型材，包括质量含量80-90％的聚酰亚胺树脂、质量含量10-20％的助剂，所述助剂包括玻璃微珠、碳纳米管、玻璃纤维粉中的一种或多种，所述低密度聚酰亚胺型材的密度范围为1.01-1.03g/m3，拉伸强度大于49mpa。

3、本发明提供的聚酰亚胺型材的型材的密度远低于现有型材密度1.3-1.5g/m3，拉伸强度大于49mpa，远高于同密度下的聚酰亚胺型材的拉伸强度。

4、本发明同时提供了上述低密度聚酰亚胺型材的制备方法，包括以下步骤：

5、s1：将聚酰亚胺树脂粉与助剂混合，高速搅拌，混合均匀备用；

6、s2：将s1得到的混合粉末称重加入模具中；所述模具包括上压板、下压板和模具框，所述上压板上设置有刻度以控制模压板材的厚度；升温预热，盖上上压板，设定温度，待温度达到后，排气5次，压至预设的板材厚度刻度处，保持一定时间，降温，脱模，即得低密度聚酰亚胺型材。

7、进一步的，上述步骤s1中，所述聚酰亚胺树脂粉末采用申请人在先授权发明cn107417916b提供的产品，聚酰亚胺树脂结构式中包含如下结构单元：

8、

9、其中，n表示聚合度，为2-1000的整数；r8为下列结构中的一种或几种：

10、

11、和/或

12、

13、其中，r1为

14、

15、其中，r3、r5、r7分别选自亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基中的一种；r4、r6分别选自甲基、乙基、丙基、丁基中的一种。

16、进一步的，上述步骤s1中，所述玻璃微珠粒径为10-30μm；碳纳米管管长5-15μm、管径15-60nm；玻璃纤维粉粒径为30-40μm。

17、进一步的，上述步骤s1中，所述步骤s1中的高速搅拌转速为1500-2500r/min，时间为3-5min。

18、进一步的，上述步骤s2中，所述步骤s2中的预热温度为200-250℃。

19、进一步的，上述步骤s2中，所述保持的温度为350-370℃、保持的时间为40-50min。

20、进一步的，上述步骤s2中，所述降温温度为将模具温度降至200℃、降温方式为风冷降温。

21、进一步的，上述步骤s2中，确定上压板压至预设的板材厚度刻度处的方法为：设计期望的型材密度和厚度，计算出型材体积进而得到重量，称重对应重量的聚酰亚胺树脂粉与助剂混合粉末，装载至模具的模具框中，压至期望的厚度不再下压。

22、进一步的，上述步骤s2中，所述保持是指保持上压板所处的刻度位置，所述加热是将模具和其内部材料整体置于加热装置中加热。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果有：

24、1)本发明提供的聚酰亚胺型材兼顾轻质和高强度性能，性能显著优于现有技术。

25、2)本发明通过带有刻度的成型模具，能将一定重量的混合粉末压制至预定厚度，通过控制模压厚度控制板材的体积，从而控制密度，同时保持一定压力在一定温度下成型，最终保证低密度聚酰亚胺型材的密度和力学性能。

26、3)本发明通过添加适量的助剂，然后在低于现有技术的烧结温度进行型材成型，使得所得型材所需的温度低，产品拉伸性能好，兼具轻质和高强度的优点。

技术特征：

1.一种低密度聚酰亚胺型材，其特征在于，包括质量含量80-90％的聚酰亚胺树脂、质量含量10-20％的助剂，所述助剂包括玻璃微珠、碳纳米管、玻璃纤维粉中的一种或多种，所述低密度聚酰亚胺型材的密度范围为1.01-1.03g/m3，拉伸强度大于49mpa。

2.一种如权利要求1所述的低密度聚酰亚胺型材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述聚酰亚胺树脂粉的结构式中包含如下结构单元：

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述玻璃微珠粒径为10-30μm；碳纳米管管长为5-15μm、管径为15-60nm；玻璃纤维粉粒径为30-40μm。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述步骤s1中的高速搅拌转速为1500-2500r/min，时间为3-5min。

6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述步骤s2中的预热温度为200-250℃。

7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述保持的温度为350-370℃、保持时间为40-50min。

8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述降温温度为将模具温度降至200℃，降温方式为风冷降温。

9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，确定上压板压至预设的板材厚度刻度处的方法为：设计期望的型材密度和厚度，计算出型材体积进而得到重量，称重对应重量的聚酰亚胺树脂粉与助剂混合粉末，装载至模具的模具框中，压至期望的厚度不再下压。

10.如权利要求2或9所述的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述保持是指保持上压板所处的刻度位置，所述加热是将模具和其内部材料整体置于加热装置中加热。

技术总结
本发明公开一种低密度聚酰亚胺型材及其制备方法，本发明的聚酰亚胺型材包括质量含量80‑90％的聚酰亚胺树脂、质量含量10‑20％的助剂，助剂包括玻璃微珠、碳纳米管、玻璃纤维粉中的一种或多种，低密度聚酰亚胺型材的密度范围为1.01‑1.03g/m3，拉伸强度大于49MPa。制备方法是将聚酰亚胺树脂粉末和各种助剂粉末混合均匀，然后称取一定重量的混合粉末加入模具中，通过控制模压厚度控制板材的体积，从而控制密度，同时保持一定压力在一定温度下成型，最终保证低密度聚酰亚胺型材的密度和力学性能。

技术研发人员：刘永亮,范骁,王芳,陈珏
受保护的技术使用者：航天科工（长沙）新材料研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14