纤维复合材料 2高性能热塑性树脂研究发展现状 限。近年来,I1公司、Amo公司、3M公司、 Du Pont 公司、BASF公司等国际大公司又开发出耐热性能更 早期热塑性树脂基复合材料所用树脂主要是聚高的聚芳醚新品种(如 PEK, PEKK PEEKI等),但均 乙烯、聚丙烯、尼龙等。这类热塑性树脂基复合材料未解决难溶解、难加工、成本高的问题,未能实现大 的优点是韧性好,成型工艺简单制造周期短。缺点规模的生产 是热变形温度低,刚性差。所以这类树脂只能满足 我国高性能树脂研究开发基本上与国外同步, 一般行业中对材料的要求难以满足航空航天等部但发展缓慢,8年代进入深入研究和开发阶段,90 门对高性能复合材料的使用要求。 年代发展较快,有突破性进展。如吉林大学首先仿 聚芳醚系列高性能树脂基体由于具有优异的耐制成功英国I公司开发的PS和PK产品在 热性能、加工性能,在各类热塑性树脂中性能突出/八五0和九五0期间完成了50吨/年规模的中试生 发展速度较快。聚芳醚系列高性能热塑性树脂基体产。长春应化所在国际上首次合成可溶性含酚酞侧 的研制开发始于二十世纪六十年代,八十年代得到基的聚芳醚砜(PES-C)、聚芳醚酮(PEK-O),但其 了较快的发展,平均年增长率在10-15%,主要集耐热性及稳定性有所降低。大连理工大学在九五0 中在欧、美、日等发达国家和地区。195年,美国和十五0期间,相继开发了一系列含二氮杂泰酮结 UC公司开发成功聚砜(PSF)产品,其玻璃化温度构的新型高性能聚醚砜(PS),聚醚酮(PEK)、聚 195e,可以在180e下长期使用;197年,英国IαI醚砜酮(PSK)、聚醚酮酮( PPESKK)、聚醚腈酮 公司开发成功聚醚砜(PES),玻璃化温度225e,可( PPENS)、聚醚腈砜酮PPN等高性能树脂基体。 在2006下长期使用:1982年,英国公司又推出这类树脂分子主链中均含芳桐环非共平面扭曲的二 聚醚醚酮(PEBK),玻璃化温度143e,熔点35e,可氮杂禁酮结构其力学性能优异玻璃化温度可以通 在240e下长期使用,尽管价格十分昂贵,但是很快过取代基团结构或主链上砜/酮基团比例在250e 就广泛应用于各高科技领域年销售量逾万吨,其主ˉ3e之间进行调控耐热性优于聚醚醚酮 要缺点是树脂的溶解性能差常温下只溶于浓硫酸,(PE),且可溶解,是目前耐热等级最高的可溶性 致使其合成条件苛刻,加工方式单一,应用领域受聚芳醚新品10。表1列出了一些高性能热塑 性树脂的热性能 表1部分高性能热塑性树脂的热性能 Tg Structure emperature(℃) ICI PEEK Amoco PeeK 008 160 K Hoechst PEK CI HIX +→①Om Du pont PEKK BASE PEKEKK it Hoechst PEEKK Dalian Polymer material CO, LTDPPESK2 高性能热塑性树脂研究发展现状 早期热塑性树脂基复合材料所用树脂主要是聚 乙烯、聚丙烯、尼龙等。这类热塑性树脂基复合材料 的优点是韧性好, 成型工艺简单, 制造周期短。缺点 是热变形温度低, 刚性差。所以这类树脂只能满足 一般行业中对材料的要求, 难以满足航空航天等部 门对高性能复合材料的使用要求。 聚芳醚系列高性能树脂基体由于具有优异的耐 热性能、加工性能, 在各类热塑性树脂中性能突出, 发展速度较快。聚芳醚系列高性能热塑性树脂基体 的研制开发始于二十世纪六十年代, 八十年代得到 了较快的发展, 平均年增长率在 10~ 15% , 主要集 中在欧、美、日等发达国家和地区。1965 年, 美国 UCC公司开发成功聚砜( PSF) 产品, 其玻璃化温度 195 e , 可以在 180 e 下长期使用; 1972 年, 英国 ICI 公司开发成功聚醚砜( PES), 玻璃化温度 225 e , 可 在200 e 下长期使用; 1982 年, 英国 ICI 公司又推出 聚醚醚酮(PEEK), 玻璃化温度 143 e , 熔点335 e , 可 在240 e 下长期使用, 尽管价格十分昂贵, 但是很快 就广泛应用于各高科技领域, 年销售量逾万吨, 其主 要缺点是树脂的溶解性能差, 常温下只溶于浓硫酸, 致使其合成条件苛刻, 加工方式单一, 应用领域受 限。近年来, ICI 公司、Amoco 公司、3M 公司、Du Pont 公司、BASF 公司等国际大公司又开发出耐热性能更 高的聚芳醚新品种(如 PEK, PEKK, PEEKK 等), 但均 未解决难溶解、难加工、成本高的问题, 未能实现大 规模的生产 [ 5]。 我国高性能树脂研究开发基本上与国外同步, 但发展缓慢, 80 年代进入深入研究和开发阶段, 90 年代发展较快, 有突破性进展。如吉林大学首先仿 制成功英国 ICI 公司开发的 PES 和 PEKK 产品, 在 / 八五0和/ 九五0期间完成了 50 吨/ 年规模的中试生 产。长春应化所在国际上首次合成可溶性含酚酞侧 基的聚芳醚砜( PES- C) 、聚芳醚酮( PEK- C) , 但其 耐热性及稳定性有所降低。大连理工大学在/ 九五0 和/ 十五0期间, 相继开发了一系列含二氮杂萘酮结 构的新型高性能聚醚砜( PPES), 聚醚酮( PPEK)、聚 醚砜酮 ( PPESK)、聚醚酮酮( PPESKK)、聚醚腈酮 ( PPENS) 、聚醚腈砜酮( PPENSK)等高性能树脂基体。 这类树脂分子主链中均含芳稠环非共平面扭曲的二 氮杂萘酮结构, 其力学性能优异, 玻璃化温度可以通 过取代基团结构或主链上砜/ 酮基团比例在 250 e - 370 e 之 间进 行调 控, 耐热 性优 于聚醚 醚酮 ( PEEK), 且可溶解, 是目前耐热等级最高的可溶性 聚芳醚新品种 [6- 10]。表 1 列出了一些高性能热塑 性树脂的热性能[ 11]。 表 1 部分高性能热塑性树脂的热性能 44 纤 维 复 合 材 料 2009 年