热固性聚酰亚胺树脂研究进展.pdf

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1、第32卷第5期应用化学Vo1．32Iss．52015年5月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYMalv2015热固性聚酰亚胺树脂研究进展阎敬灵。孟祥胜。王震王志敏(。中国科学院长春应用化学研究所复合材料工程实验室长春130022；中航工业上海航空测控技术研究所上海201601)摘要热固性聚酰亚胺树脂是目前耐温等级最高的基体树脂之一，以其为基础的复合材料在航空航天等领域有着广泛的应用。本文对热固性聚酰亚胺树脂的研究进行了系统的综述，并对其未来的发展方向进行了展望。关键词热固性聚酰亚胺；基体树脂；进展中图分类号：0633．5

2、文献标识码：A文章编号：1000-0518(2015)05-0489-09DOI：10．11944／j．issn．1000-0518．2015．05．140288先进树脂基复合材料是指以合成树脂为基体、高性能纤维为增强剂的复合材料。由于具有比模量高、比强度高、抗疲劳、可设计性强、便于大尺寸制件及整体成型等优点，先进树脂基复合材料已经广泛应用于航空航天、汽车、体育用品和武器装备等领域。其中，航空航天工业对轻质、耐高温材料的需求是先进树脂基复合材料发展的主要驱动力1-2]。树脂基体性质的是决定复合材料最终性能的关键因素之一，对复合材料的使用温度、长期热

3、氧化稳定性、力学性能和电性能等起着决定性的作用。自上世纪60年代以来，人们先后发展了环氧、酚醛、氰酸酯、双马来酰亚胺、聚酰亚胺等高分子作为先进复合材料的基体树脂。其中，聚酰亚胺树脂由于具有极高的耐温等级、优异的高温力学性能和电性能以及相对较好的成型工艺等特性，自20世纪70年代以来一直是各国竞相研究和开发的重点，并且已经在航空航天、精密机械、大规模集成电子和微电子等高科技领域得到了应用J。虽然已有文献对热固性聚酰亚胺的研究进展进行性了综述，但大多为2010年以前的文献，并且关于热固性聚酰亚胺树脂结构．性能之间关系的讨论也不够充分。本文就热固性聚酰亚

4、胺树脂进行了系统的综述，并对该领域未来的发展进行了展望。其中，Scheme1中列出了常见的0O000O4，4'-BTDAOoOOooOO3．4’一BPDA3．4'-ODPA2014-08．15收稿，2014．10-09修回，2014-l1一l0接受国家自然科学基金资助项目(51173178，51473157)通讯联系人：王震，研究员；TeL／Fa)【：0431~5262737；E-mail：wangzhen@ciac．ac．ca；研究方向：高性能基体树脂及复合材料共同通讯联系人：王志敏，高级工程师；TeL／F“：021~7619688；E-mail

5、：wang218502@hotmail．corn；研究方向：航空测绘与控制技术490应用化学第32卷Hz一H：NNH：H：NH：N—≤二》__NH：H——≤二。——≤二NH4．4’．ODAP-PDANNH2H。3．4．ODA。。NN◇NH2CFTMFBH2NP-ODAScheme1StructuresandabbreviatiOIlSofconventionalmonomersforthermosettingpolyimideresins热固性聚酰亚胺树脂用单体的化学结构及缩写，表1中总结了常见热固性聚酰亚胺树脂用封端剂的结构及特点，表2总结了常见

6、的热固性聚酰亚胺树脂的牌号以及化学结构。1PMR型聚酰亚胺树脂20世纪7O年代，美国NASALewis研究中心的Serafini等成功开发了PMR．15树脂，克服了聚酰亚胺树脂溶解性差和工艺性差的问题J。由于合成方法和加工工艺上的优越性，PMR15是聚酰亚胺基体树脂领域具有划时代意义的成果，并且成为第一个广泛使用的高温聚酰亚胺基体树脂，以其为基础的复合材料可在316℃长期使用。如Scheme2所示，PMR技术即单体原位聚合技术，是将芳香四甲酸二甲酯、芳香二胺以及降冰片烯二甲酸单酯按一定比例溶解于甲醇中，通过溶液刷涂到纤维上制备预浸料，树脂单体在复合

7、材料热固化时原位聚合生成低相对分子质量预聚物，然后再通过降冰片烯的高温交联反应固化形成网状结构。PMR型树脂的特点是粘度较低，工艺好，有利于制备高质量的复合材料，并且所得复合材料交联密度大，高低温力学性能优异剖。PMR．15／碳纤维复合材料已经广泛用于飞机发动机外涵道、发动机整流罩、风扇系统以及巡航导弹的进气道和整流罩。但是，PMR．15树脂及复合材料仍有许多缺点，例如由于含有脂肪结构的封端剂降冰片烯，其热氧化稳定性较差；脂肪链交联密度高，复合材料较脆易发生龟裂；二氨基二苯甲烷(MDA)单体毒性大；亚胺化过程产生的水等挥发性小分子易造成复合材料的孔

8、隙率高等，上述缺点造成PMR一15为基础的复合材料无法满足航空航天器进一步发展的要求川。为了提高复合材料的使用温度，美国N