[发明专利]聚酰亚胺树脂组合物

说明书

发明领域

本公开一般涉及聚酰亚胺树脂组合物，并且更具体地讲，涉及具有包封氮化硼和包封石墨的聚酰亚胺树脂组合物。

发明背景

由于将飞机中的金属替换为性能与所替换金属相比得到改善或相当的更轻材料的趋势，近年来航空工业中聚酰亚胺的使用增加。

发明概述

本发明的一个方面涉及聚酰亚胺树脂组合物，所述组合物包含：

以所述聚酰亚胺树脂组合物的重量计约0.5重量百分比(重量％)至约10重量％的氮化硼；约10重量％至约60重量％的石墨；和约30重量％至约85重量％的聚酰亚胺树脂，其中所述聚酰亚胺树脂包封所述氮化硼并且包封所述石墨。

本发明的第二方面涉及制品，所述制品选自轴衬、隔片、阀门、密封环和垫圈，其中所述制品包含：以所述聚酰亚胺树脂组合物的重量计约0.5重量百分比(重量％)至约10重量％的氮化硼；约10重量％至约60重量％的石墨；和约30重量％至约85重量％的聚酰亚胺树脂，其中所述聚酰亚胺树脂包封所述氮化硼并且包封所述石墨。

本发明的例证性方面旨在解决本文所述问题和/或未论述的其它问题。

发明详述

聚酰亚胺树脂组合物可用于经受应力、磨损并且最终更换的应用中。此类组合物或包含它们的制品可通过化学或物理变化而发生劣化。这可逐渐产生故障且必须进行昂贵的预防性维修或更换(例如，由于制品中的组合物或降解的组合物的腐蚀造成的故障或故障风险)，或产生重大损失(例如，由于降解或腐蚀的制品的强度损失造成突然的、可能无法挽回的功能损失)。

已发现，本文所述聚酰亚胺树脂组合物一些实施例的实践中可实现的优点在于，包含被聚酰亚胺树脂包封的氮化硼和石墨的聚酰亚胺树脂组合物在环境温度和至多约475℃的高温，或在氧化气氛如空气中，或二者情况下，可在高磨损下保持强度和长寿命的组合。

根据本发明的聚酰亚胺树脂组合物的实施例描述于本文中。聚酰亚胺树脂组合物可包含聚酰亚胺树脂、氮化硼和石墨。

在一个实施例中，所述聚酰亚胺树脂可包含聚酰亚胺，其中重复单元之间约80％的连接基团为酰亚胺基团。在另一个实施例中，所述聚酰亚胺树脂可包含聚酰亚胺，其中重复单元之间约90％的连接基团为酰亚胺基团。在另一个实施例中，所述聚酰亚胺树脂可包含聚酰亚胺，其中重复单元之间约98％的连接基团为酰亚胺基团。在一个实施例中，所述聚酰亚胺可为芳族聚酰亚胺。

本文所述聚酰亚胺可为有机聚合物，其中其聚合物链中约60摩尔％至约100摩尔％的重复单元具有由下式(I)表示的结构：

其中R¹为四价芳族基并且R²为二价芳族基，如下所述。在另一个实施例中，聚合物链中具有式(I)的重复单元的摩尔％可为约70摩尔％。在另一个实施例中，聚合物链中具有式(I)的重复单元的摩尔％可为约80摩尔％。

本文所述聚酰亚胺树脂的实施例可通过使例如芳族二胺化合物单体或其衍生物与芳族四甲酸化合物单体或其衍生物反应来合成，从而所述四甲酸化合物可为四甲酸自身或相应的二酸酐、或四甲酸衍生物如二酯二酸或二酯二酰氯。根据原料的选择，芳族二胺化合物与芳族四甲酸化合物的反应可生成相应的聚酰胺酸(“PAA”)、酰胺酯、酰胺酸酯、或其它反应产物。芳族二胺通常可优先于四甲酸与二酸酐聚合，并且在此反应中，除了溶剂以外还可使用催化剂。含氮碱、苯酚或两性物质可用作此类催化剂。

作为聚酰亚胺前体的PAA可通过在有机极性溶剂中，使芳族二胺化合物与芳族四甲酸化合物聚合来获得，所述有机极性溶剂一般为高沸点溶剂如吡啶、N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、或它们的混合物。在一个实施例中，所述芳族二胺化合物和所述芳族四甲酸化合物可基本上等摩尔。溶剂中所有单体的量以单体和溶剂的合并重量计可在约5重量％至约40重量％范围内。在一个实施例中，所述单体可在约6重量％至约35重量％范围内。在另一个实施例中，所述单体可在约8重量％至约30重量％范围内。反应温度可一般不高于约100℃，并且可在约10℃至约80℃范围内。聚合反应时间可在约0.2小时至60小时范围内。

然后可经由热处理、化学脱水或二者，实现亚胺化以生成聚酰亚胺，即使聚酰胺酸闭环，然后除去缩合物(通常为水或醇)。例如，可通过环化剂实现闭环，所述环化剂如吡啶和乙酸酐；甲基吡啶和乙酸酐；2，6-二甲基吡啶和乙酸酐等。