广州天蓝化工科技有限公司耐高温聚酰亚胺胶黏剂研究应用进展

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广州天蓝化工科技有限公司耐高温聚酰亚胺胶黏剂研究应用进展



近年来以环氧、酚醛等树脂为基础的胶黏剂在各种飞行器的制造中得到了越来越广泛的应用。与机械连接、焊接、铆接等传统的连接技术相比,采用胶接的方式具有结构质量轻、表面光滑、应力分布均匀、抗疲劳、密封性好、可连接具有不同特性材料等优点,因此现代空天飞行器制造中已离不开胶黏剂和粘接技术。然而随着飞行器飞行速度的不断提高,使用的树脂基复合材料耐温等级也不断提升,与此同时这些复合材料部件的制备越来越多地使用胶黏剂,这就对应用于这些领域的胶黏剂的使用温度提出了更高的要求,如要求耐高温胶黏剂可以在232℃使用几千小时,在316℃使用几百小时。现有的耐高温结构胶黏剂多为改性环氧树脂胶黏剂、改性酚醛树脂胶黏剂 以及改性有机硅胶黏剂,其耐热温度不超过260℃, 耐热等级无法与耐更高温度等级的聚酰亚胺等材料相匹配,从而限制了耐高温树脂基复合材料在航空航天飞行器上的进一步应用。广州天蓝化工科技有限公司系列综合性能优异耐高温聚酰亚胺胶黏剂,并已在多种高温环境中得到应用。



聚酰亚胺胶黏剂的研究与发展现状

聚酰亚胺胶黏剂根据合成方法的不同可以分为缩聚型和加成型两大类。

缩聚型聚酰亚胺用作胶黏剂时,一般是由芳香四酸二酐和芳香二胺缩聚生成可溶的聚酰胺酸,然后用物理或化学方法脱水环化生成聚酰亚胺。由于缩聚型聚酰亚胺难溶于一般有机溶剂,因此,作为胶黏剂使用时必须将聚酰胺酸(PAA)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基亚砜(DMSO)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)等高沸点极性溶剂中,以聚酰胺酸胶液的形式贮存、加工。但是由于聚酰胺酸是溶解性很大的高分子电解质,其溶液对温度、湿度都比较敏感,贮存稳定性较差,在贮藏过程中易发生水解造成黏度下降。另外由于聚酰胺酸在固化过程中有水和溶剂等小分子放出,因此在粘接大面积制品时易在胶层产生气泡或形成空隙,致使粘接强度降低从而影响粘接效果。



目前开发了热塑性聚酰亚胺,直接采用聚酰亚胺按照热塑性树脂的方法加工,由于加工过程中无挥发物产生,因而可以得到几乎无气孔的胶接件。赋予聚酰亚胺热塑性的方法主要通过降低缩合型聚酰亚胺分子结构的刚性,增加柔性来实现,因此热塑性聚酰亚胺通常耐溶剂性较差,Tg相对较低。广州天蓝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)制备了一种非晶态假塑性聚酰亚胺LARC-TPI[3],其Tg为250℃,热分解温度为520℃。LARC-TPI具有优良的粘接性能,由其粘接的钛合金试件的剪切强度在室温下为36. 5MPa,在232℃下为13. 1MPa,在232℃下经3 000 h热老化后其剪切强度升至20. 7MPa。但是LARC-TPI的流动性较差,粘接时固化温度为343℃,压力1. 4MPa。杜邦公司采用热氧化稳定性高的4, 4’-(2, 2-六氟代异丙叉)二邻苯二甲酸酐(6FDA)与95%的对苯二胺(p-PDA)和5%的间苯二胺(m-PDA)共聚制备了高耐热性的热塑性聚酰亚胺NR-150B2,其Tg为340℃,粘接碳纤维/PMR-15复合材料的剪切强度室温下为15. 3MPa, 316℃下为12. 9MPa,具有较好的高温粘接性能。