关于耐高温聚酰亚胺树脂

先进树脂基复合材料是以有机高分子为基体、连续纤维为增强材料通过复合工艺制备而成，具有明显优于原组分性能的一类新型材料。由于这种材料具有高比强度和比模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强、便于大面积整体成型及具有特殊电磁性能等特点，已经成为继铝合金、钛合金和钢之后重要的航空结构材料之一。

高性能聚酰亚胺凭借其轻质、耐高低温、耐化学溶剂、低介电、阻燃以及优异的力学性能等综合性能位居高性能聚合物材料金字塔的顶端，其广泛的应用前景已经得到充分的认识，可称之为“解决问题的能手”，其可作为特种工程塑料或高温复合材料基体树脂。热固性聚酰亚胺树脂作为先进复合材料树脂基体中耐温等级极高的树脂，长期使用温度超过300℃，短期使用温度超过500℃。由于其具有优异的热氧化稳定性、力学性能、介电性能及良好的成型工艺性等一直受到航空航天等高科技领域的青睐。

聚酰亚胺复合材料高温高压气瓶

歼20（机载导弹）

聚酰亚胺树脂及其复合材料应用

20世纪70年代美国NASA开发了PMR-15聚酰亚胺树脂，该树脂适合热压罐成型工艺，广泛用于飞机发动机的外涵道等部件，长期使用温度为288℃，但存在耐温等级低、韧性差、热氧化稳定性差等问题。美国NASA和空军材料实验室又开发了PMR-II-50、DMBZ-15、V-CAP、AFR-700B等树脂，将复合材料的耐温等级提高到了371℃，并成功应用导弹、航空发动机等的结构和功能性部件上，但其层间剪切强度低，成本也较高，限制了其推广应用。

上世纪90年代，美国NASA和空军材料实验室开发了苯乙炔基封端的PETI系列树脂，韧性得到了大幅提升，复合材料在美国超音速客机舱段上通过验证。进入21世纪后，以含有刚性非对称结构的3,4-联苯二酐为基础的聚酰亚胺树脂以其特有的低粘度、高玻璃化温度和力学性能引起了人们的广泛关注。日本JAXA开发了TriA-PI树脂，其最低粘度只有200Pa s，Tg达到了343℃。美国NASA利用3,4-联苯二酐开发了适合RTM工艺的聚酰亚胺树脂PETI-330和PETI-375，目前已经用于飞机引擎机舱部件和空间往返式飞行器。针对PMR型聚酰亚胺树脂固化过程中有小分子放出、不适合大厚度大尺寸制件加工的问题，日本JAXA开发了亚胺化后可溶型聚酰亚胺树脂TriA-X，在航空航天器的结构和功能性部件上显示出了良好的应用前景。

聚酰亚胺树脂已经形成了以3,4-联苯二酐为主要单体，苯乙炔苯酐为封端剂的材料体系，国际的发展趋势包括提高树脂溶剂性、降低树脂熔体粘度、提高材料耐温等级、提高材料韧性和高温下长期使用时间等，以实现树脂工艺性同材料性能的统一。

为了更好地了解耐高温聚酰亚胺树脂及其复合材料研究及应用进展，2021年11月18-20日在上海举行的“Carbontech第六届碳纤维复合材料论坛” 特邀 中科院宁波材料所 王震研究员 莅临本次大会，分享《耐高温聚酰亚胺树脂及其复合材料》主题报告。

专家介绍

王震：中科院宁波材料所研究员，博士生导师，高分子实验室副主任。先后主持国家自然科学基金委面上项目2项、国防科工局军品配套科研项目4项和长春市科技项目1项，参与国家自然科学基金委重点项目、国家973项目，作为骨干或团队负责人参与多个国防科工局配套科研项目。长期从事高性能基体树脂及其复合材料的应用基础研究工作，解决了困扰我国多年的聚酰亚胺复合材料成型工艺和耐温等级之间矛盾的难题。

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Carbontech碳纤维复合材料论坛

2021年11月18-20日 | 上海跨国采购会展中心