[发明专利]一种聚酰亚胺胶膜及其制备方法

说明书

本发明提出一种聚酰亚胺胶膜及其制备方法，耐高温的热固性聚酰亚胺和韧性优异的热塑性聚酰亚胺混合，添加微纳米短切纤维及热不稳定齐聚物在溶剂中混合均匀，然后采用溶液法制成一定厚度的胶膜。本发明基于粘结及热应力缓冲双功能设计，一方面使胶膜能够在高固化温度下实现原位发泡，另一方面胶膜高韧性能够实现复合材料及金属结构的良好粘结，提高剥离强度，同时能够避免电位腐蚀。

技术领域

本发明涉及一种聚酰亚胺胶膜及其制备方法，属于复合材料技术领域。

背景技术

随着航空航天技术的飞速发展，导弹及飞行器正朝着高速、远程和结构功能一体化的方向发展，导弹及飞行器飞行速度可达Ma3～4，部分甚至突破了Ma6，远程高速造成了严重的气动加热问题，使得弹体结构面临着越来越苛刻的工作环境，高温环境也限制了很多亚声速常用的弹体结构材料如铝合金、环氧类复合材料的运用，为进一步适应飞机大载弹量和导弹长射程的多重需求，弹体结构需要进一步的减重。聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，其耐热温度最高可达600℃以上，长期使用温度范围在200～500℃，目前聚酰亚胺复合材料是国际上通用的耐高温、高承载结构的主体材料。

碳纤维增强聚酰亚胺复合材料广泛应用于飞行器弹翼、舵面、结构舱段、天线罩等结构中，成型方式主要为模压成型、缠绕成型、高温RTM成型等，耐高温聚酰亚胺复合材料作为主体承载结构一般都需要与其它零部件进行机械连接，目前大多数连接结构为了可靠性及多次拆装要求多采用金属结构，即目前采用的结构主要为金属结构+复合材料蒙皮结构。由于金属结构和复合材料结构热膨胀系数不一致及存在一定的电位腐蚀等原因，常规碳纤维增强环氧树脂结构的处理方法为在金属结构进行阳极化喷砂处理后，再金属结构及复合材料结构之间铺覆环氧树脂类结构胶膜层，来防止电位腐蚀及形成缓冲层防止金属结构与复合材料脱粘。碳纤维增强聚酰亚胺复合材料由于固化温度较高，大约为400℃，在固化及冷却过程中导致金属结构及复合材料结构热膨胀系数不一致在冷却过程中很容易发生脱粘，同时聚酰亚胺复合材料固化及使用温度较高，温度越高，两种材料热膨胀的差异越大，传统的环氧及双马树脂胶膜已不再适用高温体系，在聚酰亚胺固化温度，胶膜已经炭化分解，所以急需开发适用于碳纤维增强聚酰亚胺复合材料与金属结构的界面层，来解决高温固化树脂基复合材料与金属结构的界面匹配及粘结难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种能有效改善高温下(200℃以上)聚酰亚胺基复合材料与金属结构界面匹配及粘接性能的聚酰亚胺胶膜及其制备方法。

本发明的技术解决方案：一种聚酰亚胺胶膜，由混合原料采用溶液法制备而成，所述的混合原料包括热固性聚酰亚胺树脂、热塑性聚酰亚胺树脂、热不稳定齐聚物、微纳米短切纤维和高沸点溶剂；

所述的热不稳定齐聚物为在达到热分解温度时能分解放出气体或小分子的聚合体，热分解温度高于高沸点溶剂的沸点，且低于热固性聚酰亚胺树脂的固化温度，其添加量为热固性聚酰亚胺树脂质量的0.5％～3％；

所述的高沸点溶剂为沸点不低于100℃的有机溶剂；所述的热塑性聚酰亚胺树脂添加量为热固性聚酰亚胺树脂质量的5％～20％，所述的微纳米短切纤维添加量为热固性聚酰亚胺树脂质量的0.05％～2％。

本发明的热固性聚酰亚胺树脂为胶膜的基础组分，优选固化温度至少比热不稳定齐聚物热分解温度高40℃以上。本发明对热固性聚酰亚胺树脂的种类没有特殊限制，只要耐热性满足使用，其固化温度符合上述要求即可，如采用乙炔封端、烯丙基降冰片烯封端或苯乙炔封端聚酰亚胺树脂等中的一种或几种。