可溶性聚酰亚胺(用于飞机用碳纤维复合材料增韧剂)

   该产品是一种真正意义上完全可溶的聚酰亚胺(PI)，淡黄色粉末，国内空白。产品玻璃化温度(Tg)为320-330℃，热失重5%的温度525℃左右，特性粘度在0.5-0.7dl/g（NMP中，30℃测试），产品100%亚胺化，纯固体粉末态。室温下，可溶于二氯甲烷、四氢呋喃、DMF、氯仿、苯乙酮、环己酮，丁内酯，DMAc，NMP，二恶烷等溶剂。溶解浓度可达20%以上。

产品优点：

(1) 完全酰亚胺化；

(2) 不需要高温后加工处理；

(3) 可溶解于普通溶剂；

(4) 优异的粘接性；

(5) 韧性好的涂层；

(6) 耐化学腐蚀性优异；

(7) 耐热性能优异；

(8) 100%固体粉末。

产品特点：

   产品是一种完全可溶的热塑性聚酰亚胺，不含有前驱体-聚酰胺酸，而聚酰胺酸转换成聚酰亚胺需要高温条件才行。正因为此，该聚酰亚胺产品比常规PI加工更加简单方便。比如，用于涂层应用，只要将该产品溶于溶剂中，喷涂在基材上，然后把溶剂挥发掉，就可以形成一层致密的、韧性强的涂层。而对于其他类型的聚酰亚胺，由于其不能溶解特性，只能用其前驱体-聚酰胺酸来涂层，但这个过程需要一个高温“固化”过程，来转化成聚酰亚胺，而这个固化过程会产生水这个副产物(聚酰胺酸转换成聚酰亚胺是一种化学反应，会产生水)，由于水的产生，导致涂层很难平滑无“针孔”或者无缺陷。而该可溶性产品是完全环化的聚酰亚胺，加工过程中无水产生，可避免这一致命的缺陷产生。

   由于特殊的可溶解性能和非常优异的耐温性(玻璃化温度高)，而且具有非常优异的超越常规聚酰亚胺的耐化学腐蚀能力，如：水、水蒸气、盐水、酸、苛性碱和非极性溶剂(注：绝大多数聚酰亚胺不耐水蒸气、酸和碱)。因此该产品特别适合用于高温涂层和复合材料应用。

应用领域：

  (1)复合材料应用(飞机用结构材料)

   先进复合材料具有比模量、比强度高，抗疲劳、耐腐蚀，可设计性强等性能特点，已在航空装备中得到广泛应用，成为飞机结构最重要的材料之一，其用量成为飞机先进性的重要标志之一。与传统的飞机机体使用的金属材料(如铝合金)相比，复合材料在制造或使用中遭受意外冲击(如冰雹、飞石、装配过程的工具跌落等)时，其内部易出现不易观测到的分层损伤，严重威胁飞机结构的安全。因此，如何提高复合材料的抗冲击损伤能力是复合材料在机翼、机身等主承力结构应用的关键技术之一。

随着复合材料技术的不断发展和飞机结构对复合材料要求的提高，1990年波音公司制定了高韧性碳纤维环氧预浸料标准(BMS8-276)，提出了适合民机主承力结构用复合材料的技术指标体系，大大推动高韧性复合材料技术的发展与应用。目前，航空先进复合材料的主要基体材料是热固性树脂(如用量较多的环氧树脂基体类，双马来酰亚胺基体类)，热固性树脂具有成型工艺性、耐环境性和尺寸稳定性好等优点，传统的热固性树脂基体韧性较差，并遗传给碳纤维复合材料较低的抗冲击损伤能力。提高碳纤维复合材料抗冲击损伤能力是先进复合材料及应用的关键技术之一，主要核心技术是基体树脂增韧。热固性树脂最有效的增韧方法之一是向树脂基体中加入韧性组分，通过构造所谓的“复相”或“多元”体系的手段达到提高树脂基体体系韧性的目的。传统热固性树脂基体的增韧方法主要是在树脂中加入高性能的热塑性树脂，这种增韧技术通常称之为本体增韧技术，在本体增韧技术基础形成了初、中等韧性热固性树脂。树脂本体增韧技术引入大量热塑性成分后，牺牲了原有热固性树脂良好的黏性，使其工艺性明显“劣化”，预浸料铺敷性下降。此外，树脂化学成分的改变以及固化后相结构的改变，使得增韧树脂新结构的控制非常复杂。目前我国碳纤维复合材料经过增韧后，冲击后压缩强度(CAI)只能达到300MPa，而国际标准是高于350MPa，据有关资料报道，美国已经能达到380~420MPa。我国在碳纤维复合材料增韧技术方面与美国、日本等发达国家的差距直接影响了我国飞机制造业的水平，举个例子，美国波音787已经超过一半材料使用先进复合材料，无人机结构件几乎全部使用复合材料，战斗机复合材料使用率也是逐年提高，而我国的飞机材料基本还是以金属材料为主，直接导致了飞机续航能力弱，载弹量偏低等性能的差距。

聚酰亚胺被认为是热稳定性最好的材料之一，但普通聚酰亚胺用于复合材料增韧剂时，是以前驱体-聚酰胺酸使用的，聚酰胺酸虽然能溶解于环氧树脂/双马来酰亚胺体系中，但这一工艺存在严重问题，因为在后期固化过程中会释放出水份，缺少熔融流动性，而且加工这些材料需要很严格的工艺条件(高温、高压)。事实上，用于碳纤维复合材料用的增韧剂，需要材料具有以下特性：耐温性要高(玻璃化温度高于250度)，很好的韧性，与复合材料体系互溶尤其是固化前体系，固化条件温和，固化时无小分子(如水)放出。针对于此，我们开发出一种独特的适用于碳纤维复合材料的可溶性聚酰亚胺，该产品可与环氧树脂/双马来酰亚胺树脂体系互溶，制备预浸料时无需加溶剂，而且固化过程不产生小分子，因此在温和的工艺条件下，制成的复合材料部件质量好，非常适合于飞机用复合材料。