硼纖維增強聚酰亞胺的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種硼纖維增強聚酰亞胺復合材料，尤其是硼纖維增強的熱塑性聚酰 亞胺復合材料及其制備方法，屬于高分子材料領域。
【背景技術】
[0002] 聚酰亞胺是指主鏈上有酰亞胺環（-C0-NH-C0-)的一類聚合物，其可以由二酐和二 胺在極性溶劑中進行低溫縮聚，或者在高沸點溶劑中進行一步聚合獲得。
[0003] 本發明使用熱塑性聚酰亞胺樹脂為基體，通過將其與硼纖維復合，使其在300°C下 是具有十分強的剛性、熱膨脹系數較低的材料，在特定的條件下可替代金屬、陶瓷、熱固性 樹脂、低溫熱塑性塑料的理想材料。聚酰亞胺具有突出的耐溫性能和優異的機械性能，用于 航天航空器及火箭部件，是最耐高溫的結構材料之一。例如美國的超音速客機飛行時表面 溫度為177°C，使用壽命60000h，據報道已經確定的50%的結構材料為熱塑性聚酰亞胺為基 體的纖維增強復合材料。并且有一些聚酰亞胺還具有很好的生物相容性，在血液相容性實 驗為非溶血性，體外細胞毒性實驗為無毒，可作為醫用材料使用。
【發明內容】
[0004] 本發明使用硼纖維增強熱塑性聚酰亞胺樹脂，從側喂料眼加入處理過的長硼纖 維，通過螺桿旋轉帶入硼纖維進行熔融擠出，經冷卻、吹干、造粒以完成材料的制備。
[0005] 本發明的制備方法包括以下步驟： 1)將硼纖維在含有鈦酸酯偶聯劑（KR-12)的浸潤液中浸漬處理2h，然后在真空干燥箱 中預熱干燥3h。
[0006] 2)將聚酰亞胺樹脂在150°C條件下干燥5h。
[0007] 3)將聚酰亞胺樹脂、熱穩定劑（甲基錫181)、抗氧劑（1010)按配方比例加入到高 混機內，在常溫下進行均勻混合。
[0008] 4)將上述混合物料加入到擠出機主喂料料斗，將預熱處理的長硼纖維一端加入側 喂眼中，通過螺桿旋轉帶入擠出機進行熔融擠出。擠出機料筒加工溫度設定為400-420°C， 主機螺桿轉速為32(T450r/min。
[0009] 下面通過具體的實施例對本發明專利進行具體描述： 實施例1 : 將硼纖維加入到含有鈦酸酯偶聯劑（KR-12)的浸潤液中浸漬2h，然后放入真空干燥箱 中預熱干燥3h待用。
[0010] 將聚酰亞胺樹脂加入真空干燥箱于150°C條件下干燥5h。按照質量百分比，將 7kg份聚酰亞胺樹脂、0. 5kg份熱穩定劑（甲基錫181 )、0. 2kg抗氧劑（1010)按照配方質量 百分比例加入到高混機內，在常溫下進行均勻混合5min。將長硼纖維的一端加入到擠出機 側喂料眼中，通過螺桿轉速控制硼纖維含量在30%約3kg。擠出機料筒加工溫度從加料段、 壓縮段、均化段溫度依次設定為40(TC、41(TC、42(rC。開動擠出機，主機喂料轉速設定為 50r/min，切粒機轉速設定為700r/min。樹脂熔體經過擠出、冷卻、風干、切粒，最終制造出 3mm*3mm的顆粒。
[0011] 實施例2: 將硼纖維加入到含有鈦酸酯偶聯劑（KR-12)的浸潤液中浸漬2h，然后放入真空干燥箱 中預熱干燥3h待用。
[0012] 將聚酰亞胺樹脂加入真空干燥箱于150°C條件下干燥5h。按照質量百分比，將 7. 5kg聚酰亞胺樹脂、0. 5kg熱穩定劑（甲基錫181 )、0. 2kg抗氧劑（1010)按照配方質量百 分比例加入到高混機內，在常溫下進行均勻混合5min。將長硼纖維的一端加入到擠出機側 喂料眼中，通過螺桿轉速控制硼纖維含量在25%約2. 5kg。擠出機料筒加工溫度從加料段、 壓縮段、均化段溫度依次設定為40(TC、41(TC、42(rC。開動擠出機，主機喂料轉速設定為 50r/min，切粒機轉速設定為700r/min。樹脂熔體經過擠出、冷卻、風干、切粒，最終制造出 3mm*3mm的顆粒。
[0013] 實施例3: 將硼纖維加入到含鈦酸酯偶聯劑（KR-12)的浸潤液中浸漬2h，然后放入真空干燥箱中 預熱干燥3h待用。
[0014] 將聚酰亞胺樹脂加入真空干燥箱于150°c條件下干燥5h。按照質量百分比，將8kg 聚酰亞胺樹脂、〇. 5kg份熱穩定劑（甲基錫181)、0. 2kg抗氧劑（1010)按照配方質量百分比 例加入到高混機內，在常溫下進行均勻混合5min。將長硼纖維的一端加入到擠出機側喂料 眼中，通過螺桿轉速控制硼纖維含量在20%約2kg。擠出機料筒加工溫度從加料段、壓縮段、 均化段溫度依次設定為400°C、410°C、420°C。開動擠出機，主機喂料轉速設定為50r/min， 切粒機轉速設定為700r/min。樹脂烙體經過擠出、冷卻、風干、切粒，最終制造出的 顆粒。
[0015] 表1 :實例1、2、3產品各溫度力學性能
【主權項】
1. 一種硼纖維增強的熱塑性聚酰亞胺復合材料，其組分主要包含7(T80wt%的熱塑性 聚酰亞胺樹脂，20~30wt%的長硼纖維，0. 5~lwt%的熱穩定劑（甲基錫181 )，0. 2~0. 4wt%的抗 氧劑（1010)。2. 根據權利要求1所述的一種硼纖維增強的熱塑性聚酰亞胺復合材料，其特征在于： 制備此種材料需要對硼纖維在鈦酸酯偶聯劑（KR-12)的浸潤液中處理，以提高反應活性和 熱穩定性。3. 根據權利要求1所述的一種硼纖維增強的熱塑性聚酰亞胺復合材料，其特征在于： 采用雙螺桿擠出機加工，擠出機料筒溫度設定為400-420°C之間，主機轉速為320~450r/ min之間。4. 根據權利要求1所述的一種硼纖維增強的熱塑性聚酰亞胺復合材料，其特征在于： 通過主機螺桿轉速來控制硼纖維在復合材料中的含量，獲得可用于注塑加工的、硼纖維含 量為2(T30wt%的熱塑性硼纖維增強聚酰亞胺材料顆粒。
【專利摘要】本發明提供了一種聚酰亞胺復合材料及其制備方法。材料組分的質量百分比為：聚酰亞胺70~80wt%，長硼纖維20~30wt%，熱穩定劑（甲基錫181）0.5~1wt%，抗氧劑（1010）0.2~0.4wt%。其加工工藝：先將聚酰亞胺樹脂在150℃條件下進行烘干處理，然后將聚酰亞胺樹脂、熱穩定劑、抗氧劑進行共混；再將共混物加入到雙螺桿擠出機主喂料料斗，將改性長硼纖維進行預熱干燥處理，加入側喂料眼中，加工溫度在400-420℃；通過雙螺桿擠出機擠出，經過冷卻、干燥、切粒，即可得到硼纖維增強的聚酰亞胺復合材料。該方法工藝簡單，生產設備容易操作，產品性能優良。該方法處理過的聚酰亞胺在200℃性能幾乎不變，在330℃保持率在70%以上。
【IPC分類】C08K7/06, C08K5/57, C08L79/08, C08K5/134, C08K9/04, B29C47/92
【公開號】CN105647180
【申請號】
【發明人】賈帥, 王海波, 馬俊杰
【申請人】黑龍江鑫達企業集團有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2014年12月5日