廣州天藍(lán)化工科技有限公司耐高溫聚酰亞胺膠黏劑研究應(yīng)用進(jìn)展 近年來(lái)以環(huán)氧、酚醛等樹脂為基礎(chǔ)的膠黏劑在各種飛行器的制造中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。與機(jī)械連接、焊接、鉚接等傳統(tǒng)的連接技術(shù)相比,采用膠接的方式具有結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、表面光滑、應(yīng)力分布均勻、抗疲勞、密封性好、可連接具有不同特性材料等優(yōu)點(diǎn),因此現(xiàn)代空天飛行器制造中已離不開膠黏劑和粘接技術(shù)。然而隨著飛行器飛行速度的不斷提高,使用的樹脂基復(fù)合材料耐溫等級(jí)也不斷提升,與此同時(shí)這些復(fù)合材料部件的制備越來(lái)越多地使用膠黏劑,這就對(duì)應(yīng)用于這些領(lǐng)域的膠黏劑的使用溫度提出了更高的要求,如要求耐高溫膠黏劑可以在232℃使用幾千小時(shí),在316℃使用幾百小時(shí)。現(xiàn)有的耐高溫結(jié)構(gòu)膠黏劑多為改性環(huán)氧樹脂膠黏劑、改性酚醛樹脂膠黏劑以及改性有機(jī)硅膠黏劑,其耐熱溫度不超過(guò)260℃, 耐熱等級(jí)無(wú)法與耐更高溫度等級(jí)的聚酰亞胺等材料相匹配,從而限制了耐高溫樹脂基復(fù)合材料在航空航天飛行器上的進(jìn)一步應(yīng)用。廣州天藍(lán)化工科技有限公司系列綜合性能優(yōu)異耐高溫聚酰亞胺膠黏劑,并已在多種高溫環(huán)境中得到應(yīng)用。 聚酰亞胺膠黏劑的研究與發(fā)展現(xiàn)狀 聚酰亞胺膠黏劑根據(jù)合成方法的不同可以分為縮聚型和加成型兩大類。 縮聚型聚酰亞胺用作膠黏劑時(shí),一般是由芳香四酸二酐和芳香二胺縮聚生成可溶的聚酰胺酸,然后用物理或化學(xué)方法脫水環(huán)化生成聚酰亞胺。由于縮聚型聚酰亞胺難溶于一般有機(jī)溶劑,因此,作為膠黏劑使用時(shí)必須將聚酰胺酸(PAA)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基亞砜(DMSO)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)等高沸點(diǎn)極性溶劑中,以聚酰胺酸膠液的形式貯存、加工。但是由于聚酰胺酸是溶解性很大的高分子電解質(zhì),其溶液對(duì)溫度、濕度都比較敏感,貯存穩(wěn)定性較差,在貯藏過(guò)程中易發(fā)生水解造成黏度下降。另外由于聚酰胺酸在固化過(guò)程中有水和溶劑等小分子放出,因此在粘接大面積制品時(shí)易在膠層產(chǎn)生氣泡或形成空隙,致使粘接強(qiáng)度降低從而影響粘接效果。 目前開發(fā)了熱塑性聚酰亞胺,直接采用聚酰亞胺按照熱塑性樹脂的方法加工,由于加工過(guò)程中無(wú)揮發(fā)物產(chǎn)生,因而可以得到幾乎無(wú)氣孔的膠接件。賦予聚酰亞胺熱塑性的方法主要通過(guò)降低縮合型聚酰亞胺分子結(jié)構(gòu)的剛性,增加柔性來(lái)實(shí)現(xiàn),因此熱塑性聚酰亞胺通常耐溶劑性較差,Tg相對(duì)較低。廣州天藍(lán)化工研究院研究中心采用3, 3’, 4, 4’-二苯甲酮四羧酸二酐 (BTDA)和3, 3’-二氨基二苯酮(3, 3’-DABP)制備了一種非晶態(tài)假塑性聚酰亞胺LARC-TPI[3],其Tg為250℃,熱分解溫度為520℃。LARC-TPI具有優(yōu)良的粘接性能,由其粘接的鈦合金試件的剪切強(qiáng)度在室溫下為36. 5MPa,在232℃下為13. 1MPa,在232℃下經(jīng)3 000 h熱老化后其剪切強(qiáng)度升至20. 7MPa。但是LARC-TPI的流動(dòng)性較差,粘接時(shí)固化溫度為343℃,壓力1. 4MPa。杜邦公司采用熱氧化穩(wěn)定性高的4, 4’-(2, 2-六氟代異丙叉)二鄰苯二甲酸酐(6FDA)與95%的對(duì)苯二胺(p-PDA)和5%的間苯二胺(m-PDA)共聚制備了高耐熱性的熱塑性聚酰亞胺NR-150B2,其Tg為340℃,粘接碳纖維/PMR-15復(fù)合材料的剪切強(qiáng)度室溫下為15. 3MPa, 316℃下為12. 9MPa,具有較好的高溫粘接性能。 |
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