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《耐高溫聚酰亞胺材料研究進(jìn)展_楊士勇.pdf》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、·70·高分子通報(bào)2011年10月耐高溫聚酰亞胺材料研究進(jìn)展*楊士勇,范琳,冀棉,胡愛(ài)軍,楊海霞,劉金剛,何民輝(中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所高技術(shù)材料實(shí)驗(yàn)室,北京100190)摘要:聚酰亞胺樹(shù)脂具有出眾的耐高溫、耐低溫性能,以及優(yōu)異的力學(xué)、電絕緣、介電性能,在航天、航空、空間等高新技術(shù)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本文主要介紹中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所近年來(lái)在聚酰亞胺樹(shù)脂領(lǐng)域的研究進(jìn)展。關(guān)鍵詞:聚酰亞胺;耐高溫;力學(xué)性能;介電性能引言芳香族聚酰亞胺材料具有優(yōu)異的耐高溫、耐低溫、高強(qiáng)高模、高抗蠕變、高尺寸穩(wěn)定、低熱膨脹系數(shù)、高電絕緣、低介電常數(shù)與損耗、耐輻射、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)具有真空揮發(fā)份
2、低、揮發(fā)可凝物少等空間材料的特點(diǎn),可加工成聚酰亞胺薄膜、耐高溫工程塑料、復(fù)合材料用基體樹(shù)脂、耐高溫粘結(jié)劑、纖維和泡沫等多種材料形式,因此在航天、航空、空間、微電子、精密機(jī)械、醫(yī)療器械等許多高新技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的商業(yè)價(jià)值。近年來(lái),世界范圍內(nèi)聚酰亞胺材料的發(fā)展無(wú)論在基礎(chǔ)研究層面還是高新技術(shù)應(yīng)用層面都呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢(shì);國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的研究也十分活躍,中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所等單位都在聚酰亞胺材料的基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)方面進(jìn)行了大量的研究;在產(chǎn)業(yè)化方面,以聚酰亞胺薄膜為代表的聚酰亞胺產(chǎn)業(yè)正在逐步形成,從業(yè)廠家超過(guò)80家,產(chǎn)值超過(guò)10億元;在材料應(yīng)用方面,微電子工業(yè)已經(jīng)取代
3、傳統(tǒng)的電氣絕緣行業(yè)成為聚酰亞胺材料尤其是薄膜的最大應(yīng)用領(lǐng)域,同時(shí)在航天、航空、空間、光電顯示、醫(yī)療器械等領(lǐng)域也呈現(xiàn)出誘人的發(fā)展勢(shì)頭。近年來(lái),中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所在聚酰亞胺材料的基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究領(lǐng)域進(jìn)行了系統(tǒng)的研究工作,研究工作主要集中下述5個(gè)方面,包括:(1)耐高溫聚酰亞胺樹(shù)脂基體;(2)耐高溫聚酰亞胺超級(jí)工程塑料;(3)高性能功能性聚酰亞胺薄膜;(4)微電子制造與封裝用聚酰亞胺樹(shù)脂;(5)耐高溫聚酰亞胺結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑等。本文主要介紹耐高溫聚酰亞胺樹(shù)脂基體、耐高溫聚酰亞胺超級(jí)工程塑料、高性能功能性聚酰亞胺薄膜和微電子制造與封裝用聚酰亞胺樹(shù)脂等方面的研究進(jìn)展。1耐高溫聚酰亞胺
4、基體樹(shù)脂聚酰亞胺樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂和雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂一起被認(rèn)為是碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的三大樹(shù)脂基體,是目前耐熱等級(jí)(長(zhǎng)期使用溫度>300℃,短期使用溫度>500℃)最高的樹(shù)脂基體(環(huán)氧樹(shù)脂:<200℃;雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂:<250℃),與碳纖維復(fù)合制備的碳纖維/聚酰亞胺樹(shù)脂復(fù)合材料具有輕3質(zhì)(比重<1.8g/cm)、高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫、耐低溫等特點(diǎn),在航天航空等高技術(shù)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。但是,聚酰亞胺樹(shù)脂由于化學(xué)結(jié)構(gòu)的高度剛性,存在著既難溶又難熔,不易加工成型等缺點(diǎn);因此,從材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)始,通過(guò)調(diào)控材料的化學(xué)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)材料既具有高耐溫、高強(qiáng)韌等優(yōu)異的綜收
5、稿:2011-08-26;修回:2011-08-29;基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50373047,50673096,51073168,50803068,50903087,50873104,51011120100,50610305028,50403025);作者簡(jiǎn)介:楊士勇(1960-),男,中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所研究員,高技術(shù)材料實(shí)驗(yàn)室主任,1999年國(guó)家杰出青年自然科學(xué)基金獲得者,主要研究領(lǐng)域:耐高溫聚酰亞胺材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制備、性能及應(yīng)用;*通訊聯(lián)系人:E-mail:shiyang@iccas.ac.cn.第10期高分子通報(bào)·71·合性能,又具有優(yōu)良的成型工藝
6、性能,一直是聚酰亞胺樹(shù)脂領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。[1~11]中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所經(jīng)過(guò)數(shù)十年的系統(tǒng)研究,針對(duì)耐高溫碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的不同成型工藝方法,發(fā)展了適于反應(yīng)性熱模壓工藝、真空熱壓罐工藝、真空高溫RTM工藝的具有不同耐高溫等級(jí)的聚酰亞胺樹(shù)脂基體系列產(chǎn)品,包括第一代耐316℃(600℉)系列、第二代耐371℃(700℉)系列、第三代耐426℃(800℉)系列等3個(gè)系列的產(chǎn)品。由這些聚酰亞胺樹(shù)脂基體與碳纖維(或玻璃、芳綸等)纖維復(fù)合制備的樹(shù)脂基復(fù)合材料在300℃以上的高溫環(huán)境中具有優(yōu)異的力學(xué)性能和抗高溫氧化穩(wěn)定性,在航天、航空、空間技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景。1.1第一
7、代耐316℃(600℉)的聚酰亞胺樹(shù)脂基體第一代耐316℃(600℉)的基體樹(shù)脂是一種熱固性PMR型聚酰亞胺樹(shù)脂,由芳香族二酸二酯、芳香族二胺與反應(yīng)性封端劑在低沸點(diǎn)醇類(lèi)溶劑中反應(yīng)而成的高固體含量、低粘度的溶液樹(shù)脂,與多種碳纖維(T-300、T-700、C6000、IM5、UT500等)具有優(yōu)良的浸漬性能,可制備高品質(zhì)的KH-304/碳纖維預(yù)浸料。KH-304/碳纖維預(yù)浸料可以采用反應(yīng)性熱模壓成型工藝或反應(yīng)性熱壓罐成型工藝制備耐高溫碳纖維增強(qiáng)聚酰亞胺樹(shù)脂基復(fù)合材料層壓板或制件。KH-304樹(shù)脂與碳纖維(玻璃纖維、石英纖維或芳綸纖