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探索 创新交流(第二集)——第二届中国航空学会青年科技论坛文集 553 适用于RTM成形聚酰亚胺材料的研究 陈建升 左红军 范 琳 杨海霞 杨士勇 (中国科学院化学研究所高技术材料研究室，北京100080) 摘要：本文介绍了适用于RTM成形聚酰亚胺材料的研究进展，主要包括采用降冰片烯酸酐(NA)封端 的PMR聚酰亚胺树脂和使用苯乙炔基封端剂合成的聚酰亚胺树脂。本实验室采用4一苯乙炔苯胺(4一 PEA)和苯乙炔苯酐(PEPA)作为封端剂合成了系列聚酰亚胺低聚物，对其结构与性能的关系进行了系 统研究。研究结果表明采用苯乙炔苯酐制备的KH—RTM一300和KH—RTM一330低聚物在280℃时具有良 好的熔体稳定性，2h后的复合黏度不超过5 P8·8，固化后的树脂其储能模量拐点温度分别超过310。C和 350℃。 关键词：聚酰亚胺；RTM；熔体黏度；热性能 1适用于RTM成形聚酰亚胺的研究进展 聚酰亚胺材料的性能和加工工艺性能是决定该类材料能否在航空、航天等高科技领域 得到应用的两个决定性因素…，目前广泛使用的PMR聚酰亚胺树脂基复合材料在具有优 异热性能和力学性能呤1的同时，较为苛刻的成形工艺和较高的制造成本制约了其应用的 Transfer 广度和深度。树脂传递模塑成形(Resin Molding，RTM)工艺具有效率高，工艺 适应性强，制件尺寸精度高和部件整体性能优异等特点，是当今和未来一段时间内树脂基 复合材料制备的主导工艺之一。但是RTM成形工艺要求树脂具有熔体黏度低，低熔体黏 度时良好的稳定性以及充模和固化过程中没有或仅有少量小分子放出等性能。研究可适用 于RTM成形工艺的聚酰亚胺树脂是近些年耐高温材料领域的热点和重点。 美国NASA等研究单位自20世纪90年代开始首先对可采用RTM成形工艺的PMR聚 AssiatantResinTransfer 酰亚胺进行了研究。Schum等p’采用溶剂辅助的RTM(Solvent 70％左右，黏度为150mPa·s。采用该溶剂辅助的RTM工艺制备的树脂基复合材料孔隙 率很低，具有较好的性能。Tiano等Ho对采用反应性增塑剂改性的适用于RTM成形的 AMB一21树脂体系进行了系统研究，反应性增塑剂的加入使体系黏度明显下降，提供了 可进行RTM成形的加工窗口，但是大量的反应性增塑剂的加入使其交联密度的提高，从 而致使材料的脆性增大，在RTM成形的部件中由于树脂的过度收缩导致有微裂纹的出现。 上述以NA为封端剂的PMR聚酰亚胺，由于封端荆在高温下较低黏度时的快速交联反应 使其在使用RTM工艺成形时受到很大的限制。 NASA 究【5’6J，发现该类预聚物具有良好的储存稳定性，没有残存的溶剂，在一定的高温下苯乙 炔基团具有很好的稳定性，而在350～371℃时可以快速固化交联而不放出小分子，无需 554 探索创新交流(第二集)——第二届中国航空学会青年科技论坛文集 复杂的固化和后固化工艺。此外固化后的材料具有良好的韧性，抗微裂纹性能和优异的热 氧化稳定性。在此基础上Hergenrother等‘71利用4一苯乙炔基苯酐封端剂成功制备了可用 示)和PErll—375。 酬仃m H烈肜。U。Um 岔㈤取》II O PEPA0．94mol OII 2,3。3，，4，BPDA0．53mol PETl．330 图1 PETI一330的化学结构 目前美国UBE公司与NASA合作将PETI一298和330树脂实现了商业化，其中重点 集中在PEll—330上。该公司的数据表明由于复合材料制备工艺的简化，使其加工成本大 幅度降低，从而使得整个部件的成本下降。此外美国空军研究中心