一種聚酰亞胺紙蜂窩芯及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚酰亞胺紙蜂窩芯及其制備方法，按以下方法制備而成:1）涂膠處理:在聚酰亞胺紙的表面涂上聚酰亞胺膠，然后將多層涂膠后的聚酰亞胺紙錯層疊合，最后利用熱壓機熱壓，制得蜂窩疊塊;2）定型處理：將蜂窩疊塊進行拉伸，形成正六邊形蜂窩孔格;之后在烘箱中定型，制得白蜂窩塊;3）浸膠處理：將白蜂窩塊進行浸膠固化后,制得聚酰亞胺紙蜂窩芯。采用本發(fā)明所述方法制備的聚酰亞胺紙蜂窩芯具有耐高溫、吸濕性小的特點，同時還能夠進一步提高聚酰亞胺紙蜂窩芯的強度。
【專利說明】一種聚酰亞胺紙蜂窩芯及其制備方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺紙蜂窩芯及其制備方法，屬于造紙工藝和絕緣材料制造領(lǐng)域。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]蜂窩芯是根據(jù)自然界蜂巢結(jié)構(gòu)原理制作的，它是采用高強芯通過粘接、拉伸等工藝，連接成無數(shù)個空心立體正六邊形的結(jié)構(gòu)，形成一個整體受力件。常用的蜂窩芯材有鋁蜂窩芯及紙蜂窩芯。鋁蜂窩芯的價格較低、使用溫度較高，但由于鋁的密度較高，不能作為透波材料，主要用于對重量不敏感的建筑領(lǐng)域。而紙蜂窩芯通常以芳綸紙制備而成，但芳綸紙的最高使用溫度不能超過200°C。另外，由于芳綸本身含有酰胺基團，極性強，易吸水，經(jīng)過浸膠，固化制成芳綸紙蜂窩后，裸露在外的芳綸紙仍然具有極強的吸水性。這樣在極端的天氣中，芳綸紙蜂窩芯的使用壽命會有所降低。
[0005]聚酰亞胺纖維是目前使用溫度最高的合成纖維，可以在250°C _300°C下長期使用。聚酰亞胺纖維擁有高強度高模量，其最高強度可以達到5.8-6.3GPa，模量可達280-340GPa。其力學(xué)性能遠遠超過芳綸纖維。因此，聚酰亞胺纖維與芳綸纖維相比在強度上要遠遠優(yōu)于芳綸纖維。同 時，聚酰亞胺纖維在耐光性、耐熱性、吸水性等方面都更優(yōu)越。
[0006]鑒于聚酰亞胺纖維的優(yōu)越性能，我們將聚酰亞胺纖維應(yīng)用到了造紙領(lǐng)域，我公司生產(chǎn)的聚酰亞胺紙不但克服了芳綸紙耐溫低、易吸濕等缺點，而且具有高的耐光性、阻燃性等特點。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為克服現(xiàn)有技術(shù)的紙蜂窩芯存在使用溫度低、耐水性差的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種聚酰亞胺紙蜂窩芯，具有耐高溫、吸濕性小和強度高的特點。
[0009]本發(fā)明的另一目的在于提供一種聚酰亞胺紙蜂窩芯的制備方法，采用該方法制備的聚酰亞胺紙蜂窩芯具有耐高溫、吸濕性小的特點，同時還能夠進一步提高聚酰亞胺紙蜂窩芯的強度。
[0010]為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種聚酰亞胺紙蜂窩芯，其特征在于，由聚酰亞胺紙依次進行涂膠、定型和浸膠三步處理工藝制備得到。
[0011]一種聚酰亞胺紙蜂窩芯的制備方法，其特征在于，按以下方法制備而成:
I)涂膠處理:在聚酰亞胺紙的表面涂上聚酰亞胺膠，然后將多層涂膠后的聚酰亞胺紙錯層疊合，最后利用熱壓機熱壓，制得蜂窩疊塊； 2)定型處理:將蜂窩疊塊進行拉伸，形成正六邊形蜂窩孔格；之后在烘箱中定型，制得白蜂窩塊；
3)浸膠處理:將白蜂窩塊進行浸膠固化后，制得聚酰亞胺紙蜂窩芯。
[0012]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選的方案，在步驟I)中，所述聚酰亞胺紙是以聚酰亞胺纖維為主要原料經(jīng)過抄造制備而成。
[0013]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選的方案，在步驟I)中，聚酰亞胺膠是由二酐和二胺聚合而成，所述聚酰亞胺膠的粘度為10s/50ml-60s/50ml。
[0014]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選的方案，在步驟I)中，熱壓時，首先在70_90°C下預(yù)熱40-50min,然后在120_140°C下凝膠90_120min，最后在160_250°C下固化3_5h，熱壓壓力為5-7MPa。此處通過優(yōu)選合理的工藝參數(shù)，能夠保證節(jié)點的強度，否則聚酰亞胺膠發(fā)生降解影響強度。
[0015]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選的方案，在步驟2)中，在定型處理過程中，控制溫度為IOO0C -400°c，時間為 10min-60min。
[0016]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選的方案，在步驟3)中，所述浸膠液包括聚酰亞胺樹脂和有機溶劑；其中，所述聚酰亞胺樹脂的質(zhì)量為浸膠液總質(zhì)量的5-50%，聚酰亞胺樹脂是由二酐和二胺聚合而成。
[0017]所述二酐為均苯二酐(PMDA)、聯(lián)苯二酐(BPDA)、二苯酮二酐(BTDA)、二苯醚二酐(ODPA)、二苯硫醚二酐(TDPA)、二苯砜二酐(SDPA)、三苯二醚二酐(HQDPA)、雙酚A型二醚二酐(BPADA)、雙酚F型二醚二酐(BPFDA)及聯(lián)苯二酚二醚二酐中的一種。
[0018]所述二胺為對苯二胺(PPD)、間苯二胺(MPD)、二苯甲烷二胺(MDA)、二苯醚二胺(ODA)、三苯二醚二胺(HQDPA)、4，4，-雙(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯(BAPB)、2，2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)、5 (6)-氨基-2-(4’ -氨基苯基)苯并咪唑(PABZ)、5-氨基-2-(4-氨基苯基)苯并噁唑(PABO)、2，5- 二(4-氨基苯基)嘧啶(PRM)中的一種。
[0019]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選的方案，在步驟3)中，浸膠時間為20min-60min，浸膠次數(shù)為3-10次。
[0020]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選的方案，在步驟3)中，每次浸膠后，在80°C烘箱中預(yù)熱30-40min，然后在130_140°C下烘干90_100min，在200-250°C下凝膠2h，最后在350°C下固化 4_5h。
[0021]本發(fā)明的有益效果在于:
1、本發(fā)明針對傳統(tǒng)紙蜂窩芯，使用溫度低、耐水性差等特點，提出一種全新的聚酰亞胺紙蜂窩芯及其制備方法。本發(fā)明中聚酰亞胺蜂窩原紙本身具有耐高溫、吸濕性低的特點，與聚酰亞胺膠和聚酰亞胺樹脂一起配合使用，使得聚酰亞胺紙蜂窩擁有了耐高溫、吸濕性低等性能。
[0022]2、本發(fā)明的聚酰亞胺蜂窩芯，相比于傳統(tǒng)的鋁蜂窩芯及芳綸蜂窩芯，拓寬了蜂窩芯在航天航空、潛艇等高端領(lǐng)域的應(yīng)用，拓展了聚酰亞胺的應(yīng)用規(guī)模，為高新【技術(shù)領(lǐng)域】的發(fā)展提供了 一定的支持。
[0023]3、相對于傳統(tǒng)芳綸紙蜂窩芯的生產(chǎn)工藝，本發(fā)明調(diào)整了高溫定型處理的溫度，克服了傳統(tǒng)芳綸紙蜂窩耐溫等級的限制，進一步提高了聚酰亞胺紙蜂窩芯的強度，充分發(fā)揮聚酰亞胺紙蜂窩的優(yōu)勢。[0024]4、本發(fā)明的聚酰亞胺樹脂具有高強度、高模量、較高的分解溫度、耐高、低溫、吸水率低、可自熄及無毒等性能。聚酰亞胺樹脂應(yīng)用在聚酰亞胺紙蜂窩芯的制備上，擴大了聚酰亞胺紙蜂窩芯的使用范圍。
[0025]下面結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0026]
【具體實施方式】
[0027]實施例1
制備空格邊長為1.83mm的聚酰亞胺紙蜂窩芯。具體步驟如下:
(O以厚度為0.05_厚的聚酰亞胺紙為原料。利用沾有芯條膠的涂膠輥進行涂膠，再將多層涂膠后的聚酰亞胺紙錯層疊合，最后利用熱壓機熱壓，制成蜂窩疊塊。芯條膠為聚酰亞胺膠，是由均苯二酐和間苯二胺聚合而成，粘度為30s/50ml。熱壓時，首先在80°C下預(yù)熱50min，然后130°C凝膠lOOmin，最后250°C固化4h，熱壓壓力為6MPa。
[0028](2)將蜂窩塊用拉伸機以10mm/min的拉伸速度拉伸后，形成正六邊形蜂窩孔格，之后在300 C條件下在供箱中定型40min。制成白蜂窩塊。
[0029](3)將白蜂窩塊在浸膠機中進行浸膠固化；
具體的，所述浸膠液包括聚酰亞胺樹脂和有機溶劑；其中，所述聚酰亞胺樹脂的質(zhì)量為浸膠液總質(zhì)量的10%，聚酰亞胺樹脂是由均苯二酐和對苯二胺聚合而成，有機溶劑為二甲基乙酰胺。本案例中對白蜂窩塊進行5次浸膠，浸膠時間為40min，晾置時間為30min。每次浸膠后在80°C烘箱中預(yù)熱30min，然后130°C烘干lOOmin，200°C凝膠2h，最后350°C固化4h0
[0030](4)對浸膠固化后的蜂窩進行切片，得到密度為75kg/m3的聚酰亞胺紙蜂窩芯。
[0031]經(jīng)檢測，280°C處理24h強度保持率為90%，聚酰亞胺紙蜂窩的分解溫度570°C，回潮率為0.02%。
[0032]實施例2
制備空格邊長為3.67mm的聚酰亞胺紙蜂窩芯。具體步驟如下:
(O以厚度為0.08mm厚的聚酰亞胺紙為原料。利用沾有芯條膠的涂膠輥進行涂膠，再將多層涂膠后的聚酰亞胺紙錯層疊合，最后利用熱壓機熱壓，制成蜂窩疊塊。芯條膠為聚酰亞胺膠，是由均苯二酐和間苯二胺聚合而成，粘度為25s/50ml。熱壓時，首先在90°C下預(yù)熱40min，然后120°C凝膠120min，最后160°C固化5h，熱壓壓力為5MPa。
[0033](2)將蜂窩塊用拉伸機以5-20mm/min的拉伸速度拉伸后，形成正六邊形蜂窩孔格，之后在300 C條件下在供箱中定型60min。制成白蜂窩塊。
[0034](3)將白蜂窩塊在浸膠機中進行浸膠固化；
具體的，浸膠液包括聚酰亞胺樹脂和有機溶劑；其中，所述聚酰亞胺樹脂的質(zhì)量為浸膠液總質(zhì)量的30%，聚酰亞胺樹脂是由聯(lián)苯二酐和間苯二胺聚合而成，有機溶劑為二甲基甲酰胺。本案例中對白蜂窩塊進行4次浸膠，浸膠時間為60min，晾置時間為40min。浸膠后在 80°C烘箱中預(yù)熱 40min，140°C烘干 90min，230°C凝膠 1.5h，350°C 固化 5h。
[0035](4)對浸膠固化后的蜂窩進行切片，得到密度為68kg/m3的聚酰亞胺紙蜂窩芯。
[0036]經(jīng)檢測，280°C處理24h強度保持率為92%，聚酰亞胺紙蜂窩的分解溫度570°C，回潮率為0.02%。
[0037]實施例3
制備空格邊長為2.75mm的聚酰亞胺紙蜂窩芯。具體步驟如下:
(O以厚度為0.13_厚的聚酰亞胺紙為原料。利用沾有芯條膠的涂膠輥進行涂膠，再將多層涂膠后的聚酰亞胺紙錯層疊合，最后利用熱壓機熱壓，制成蜂窩疊塊。芯條膠為聚酰亞胺膠，是由二苯醚二酐和間苯二胺聚合而成，粘度為35s/50ml。熱壓時，首先在70°C下預(yù)熱50min，然后140°C凝膠90min，最后250°C固化3h，熱壓壓力為7MPa。
[0038](2)將蜂窩塊用拉伸機以10-15mm/min的拉伸速度拉伸后，形成正六邊形蜂窩孔格，之后在310 C條件下在供箱中定型80min。制成白蜂窩塊。
[0039](3)將白蜂窩塊在浸膠機中進行浸膠固化:
具體的，浸膠液包括聚酰亞胺樹脂和有機溶劑；其中，所述聚酰亞胺樹脂的質(zhì)量為浸膠液總質(zhì)量的50%，聚酰亞胺樹脂是由聯(lián)苯二酐和二苯醚二胺聚合而成，有機溶劑為二甲基亞砜。本案例中對白蜂窩塊進行3次浸膠，浸膠時間為80min，晾置時間為40min。浸膠后在80°C烘箱中預(yù)熱40min，然后140°C烘干90min，之后250°C凝膠1.5h，最后350°C固化5h。
[0040](4)對浸膠固化后的蜂窩進行切片，得到密度為66kg/m3的聚酰亞胺紙蜂窩芯。
[0041]經(jīng)檢測，280°C處理24h強度保持率為91%，聚酰亞胺紙蜂窩的分解溫度570°C，回潮率為0.02%。
[0042]需要說明的是，本發(fā)明的制備方法中，聚酰亞胺紙為以聚酰亞胺纖維為主要原料的紙，并不是單指完全以聚酰亞胺纖維為原料的紙。也包括加入芳綸纖維、碳纖維等纖維的聚酰亞胺紙。
[0043]上述實施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，不能以此來限定本發(fā)明保護的范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上所做的任何非實質(zhì)性的變化及替換均屬于本發(fā)明所要求保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種聚酰亞胺紙蜂窩芯，其特征在于，由聚酰亞胺紙依次進行涂膠、定型和浸膠三步處理工藝制備得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酰亞胺紙蜂窩芯的制備方法，其特征在于，按以下方法制備而成: 1)涂膠處理:在聚酰亞胺紙的表面涂上聚酰亞胺膠，然后將多層涂膠后的聚酰亞胺紙錯層疊合，最后利用熱壓機熱壓，制得蜂窩疊塊； 2)定型處理:將蜂窩疊塊進行拉伸，形成蜂窩孔格；之后在烘箱中定型，制得白蜂窩塊； 3)浸膠處理:將白蜂窩塊進行浸膠固化后，制得聚酰亞胺紙蜂窩芯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚酰亞胺紙蜂窩芯的制備方法，其特征在于:在步驟I)中，所述聚酰亞胺紙是以聚酰亞胺纖維為主要原料經(jīng)過抄造制備而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚酰亞胺紙蜂窩芯的制備方法，其特征在于:在步驟I)中，所述聚酰亞胺膠是由二酐和二胺聚合而成，所述聚酰亞胺膠的粘度為10s/50ml-60s/50ml。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚酰亞胺紙蜂窩芯的制備方法，其特征在于:在步驟I)中，熱壓時，首先在70-90°C下預(yù)熱40-50min，然后在120_140°C下凝膠90_120min，最后在160-250°C下固化3-5h，熱壓壓力為5_7MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚酰亞胺紙蜂窩芯的制備方法，其特征在于:在步驟2)中，在定型處理過程中，控制溫度為100°C _400°C，時間為10min-60min。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚酰亞胺紙蜂窩芯的制備方法，其特征在于:在步驟3)中，所述浸膠液包括聚酰亞胺樹脂和有機溶劑；其中，所述聚酰亞胺樹脂的質(zhì)量為浸膠液總質(zhì)量的5-50%，聚酰亞胺樹脂是由二酐和二胺聚合而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚酰亞胺紙蜂窩芯的制備方法，其特征在于:所述二酐為均苯二酐、聯(lián)苯二酐、二苯酮二酐、二苯醚二酐、二苯硫醚二酐、二苯砜二酐、三苯二醚二酐、雙酚A型二醚二酐、雙酚F型二醚二酐及聯(lián)苯二酚二醚二酐中的一種；所述二胺為對苯二胺、間苯二胺、二苯甲烷二胺、二苯醚二胺、三苯二醚二胺、4，4’-雙(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯、2，2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、5(6)-氨基-2-(4’_氨基苯基)苯并咪唑、5-氨基-2-(4-氨基苯基)苯并噁唑、2，5- 二(4-氨基苯基)嘧啶中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚酰亞胺紙蜂窩芯的制備方法，其特征在于:在步驟3)中，浸膠時間為20min-60min，浸膠次數(shù)為3_10次。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚酰亞胺紙蜂窩芯的制備方法，其特征在于:在步驟3)中，每次浸膠后，在80°C烘箱中預(yù)熱30-40min，然后在130_140°C下烘干90_100min，在200-250°C下凝膠2h，最后在350°C下固化4-5h。
【文檔編號】B31D3/02GK103806342SQ201410051144
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月14日
【發(fā)明者】譚洪艷, 丁孟賢, 劉斌, 呂曉義, 張萬彬, 邵會千, 韓京成, 于暴, 冷藝飛 申請人:吉林高琦聚酰亞胺材料有限公司