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双马来酰亚胺BMI及其应用特性简介

时间:2026-01-23 理论教育 浅陌 版权反馈
【摘要】:双马来酰亚胺,简称BMI是由PI树脂派生的改性PI,有热固性树脂特征,具有耐高温、耐辐射、耐湿热、吸水性低、热稳定性好、强度及模量高、高温力学性能优良、电绝缘性好和阻燃等优点。QY8911双马来酰亚胺 可用于军品、民品复合材料零部件的有QY8911-1、QY8911-2、QY8911-3、QY8911-4、QY8911-5等5个品种,其基本特性如下:1)无毒,无味,阻燃,环保性好。

双马来酰亚胺,简称BMI是由PI树脂派生的改性PI,有热固性树脂特征,具有耐高温、耐辐射、耐湿热、吸水性低、热稳定性好、强度及模量高、高温力学性能优良、电绝缘性好和阻燃等优点。与均苯PI相比,仅耐热性略低,其他性能都接近或超过均苯PI,更重要的是BMI的加工性优良,可采用普通热固性塑料的加工方法制作制品,而且成本较低,是配制高性能复合材料需用理想基材,在PI系列中发展很快,应用较广。但BMI也存在缺点,主要表现在脆性大,冲击强度及断裂伸长率低,固化温度(200~220℃)及后处理温度(200~250℃)高等,因此BMI生产厂投入大量的精力开发BMI及改性BMI。目前供应的BMI及改性BMI品种有很多,如粉末级、涂料级、浸渍级、粘结剂级、增强纤维级、填充级等,改性BMI品种主要以增韧和改善加工性为主,开发了芳香族二元胺和环氧树脂改性BMI,热塑性树脂改性BMI、橡胶改性BMI和新型BMI等。

BMI及改性BMI的主要生产厂家,国内的有四川东方绝缘材料厂、武汉塑料十五厂、西北工业大学、北京航空工艺研究所等,国外的有法国罗纳-普朗克公司、美国GE公司。

1.BMI的基本性能

(1)一般性能 BMI为单体是结晶固体、极性聚合物,可分为脂肪族和芳香族两种结构。脂肪族结构的熔点低,柔顺性大,因而常用芳香族BMI(又称B阶树脂),它是在200℃以上开始发生交联反应而形成的网状结构热固性PI。

(2)力学性能 BMI在固化过程中会发生自聚反应,无小分子副产物析出,组织致密,故有极高的强度及模量,质地硬脆,热稳定性好,在250℃高温下仍可保持优良的强度,强度保持率>60%。但BMI韧性差,冲击强度及断裂伸长率都小。

(3)耐热性 BMI耐热性能优异,耐热温度稍低于均苯PI,连续使用温度为177~232℃,玻璃化温度>250℃。

(4)其他性能 BMI的电性能优良,耐热等级可达H级。耐蚀性好,不溶于普通有机溶剂,如丙酮、乙醇、氯仿等,只溶于二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等强极性、高毒性、价格高的溶剂中,单体易与二元胺、酰胺、硫化氢、氰尿酸等活泼性氢化合物进行加成反应。耐湿、耐环境性好。此外,BMI还具有优异的耐辐射性,可耐108Gy剂量的辐射线照射,阻燃性可达UL94V-0级。

2.成型加工

BMI主要用纤维增强和无机填充的模塑料、浸渍玻璃纤维的层压塑料加工制品。模塑料可用模压成型和传递模压成型加工。如Kinel 5504、Kinel 5514BMI料的模压工艺条件:模压温度为230~250℃;压力为10~30MPa;固化时间按2min/mm计算;脱模后处理工艺为250℃×24h或200℃×48h。

Kinel 5515因流动性好,可用于传递成型,其成型工艺条件:模压温度为200℃;压力为30~60MPa;固化时间按1min/mm计算;后处理工艺为200℃×24h。

3.制品应用

1)在电子电气方面,可作F级、H级绝缘材料及薄膜,二极管、半导体开关元件壳体和封装材料,以及印制电路板、耐热仪表板及结构件,接插件、耐热端子、电缆包覆等。

2)在机械设备中可作齿轮、轴承、轴承保持架、活塞环、密封圈、垫圈、减振器等零件。

3)在汽车中常用作发动机零件及变速器、轴杆、制动片等的零件。

4)在宇航、航空方面,可作喷气机套管、导弹耐烧蚀壳体、雷达天线罩、飞机尾翼、航空电器、电池、航天器隔热层等。

5)在其他方面,如可作耐高温粘结剂及耐磨材料,如金刚石砂轮、重负荷砂轮的粘结剂、耐高温轴承粘结剂等;还可用作医疗器械、耐辐射材料等。

4.改性BMI

由于BMI树脂具有优异的综合性能,如果用其与玻璃纤维、碳纤维及功能性填料(如石墨、MoS2、PTFE等)组成复合材料,则可成为高新技术领域中理想的结构材料,尤其在航空、航天、军工、导弹等产品中更具有工程价值。改性BMI的品种很多,主要改性的目的是提高BMI的韧性,改善固化成型工艺性和与填充料浸渍性,降低成本。而且要尽可能不降低BMI的耐热性及其他优良性能,不增加树脂合成和配制复合材料的难度,不增加成本。

改性BMI的品种很多,主要有热塑性树脂改性BMI,如用聚醚砜、酚酞聚芳醚砜、酚酞聚芳醚酮、端羟基酚酞聚芳醚酮等刚性热塑性树脂作增韧剂的改性BMI(如5405BMI)及用GFPBT的改性BMI等;烯丙基化合物改性BMI,如用烯丙基双酚A、含硼烯丙基树脂等;环氧树脂改性BMI;扩链改性BMI;橡胶共混改性BMI;含硫化合物改性BMI(如硫化氢、二元硫醇和多硫化合物等);二元胺改性BMI(Keim-id 601);不同结构BMI共混改性BMI;氰酸酯树脂改性BMI(BT树脂)等。每种共混、共聚改性方法采用不同配方及工艺都可组成不同改性效果的品种及复合材料。改性后的BMI都可不同程度地提高韧性,改善工艺性,但也会不同程度地降低耐热性等性能。

下面简单介绍改性效果较好的几种商品。(https://www.xing528.com)

(1)QY8911双马来酰亚胺 可用于军品、民品复合材料零部件的有QY8911-1、QY8911-2、QY8911-3、QY8911-4、QY8911-5等5个品种,其基本特性如下:

1)无毒,无味,阻燃,环保性好。

2)有良好的韧性及耐热性,高温及低温力学性能好,介电性能好,综合性能优良。

3)制作复合材料工艺性好,主要表现在对增强材料浸渍性好、附着力强、层压和模塑成型时工艺性好、不易分解、固化反应性好,固化温度及压力低、时间短等。如QY8911-1复合材料固化工艺为185℃×2~3h;后处理工艺为195~200℃×2~3h;固化压力为0.3~0.5MPa,厚度大于20~26mm的制品压力为0.7~0.8MPa,厚度小于1mm的制品用真空压即可成型。其制品孔隙率小,组织均匀致密,成品率高。另外,预浸料储存期长,成型工艺与其他耐高温树脂相比较易控制。

在QY8911系列中,QY8911-1为烯丙基双酚A改性BMI,韧性、耐热性、工艺性兼备,分解温度大于380℃,可在250℃下长期使用,用作飞机上的复合材料的结构件(如夹层结构、桁条等);QY8911-2是聚醚砜改性BMI,在230℃下具有良好的韧性,复合材料制品可进行机械加工,现已用作导弹中承载结构件;QY8911-3为扩链改性BMI,韧性优良,允许应变量大,抗冲击性好,与碳纤维组成的复合材料可显著降低制品重量;QY8911-4浸渍性好与纤维粘接性好,粘度低,在105~120℃内粘度为0.9~1.4Pa·s,可用于传递成型(RTM);QY8911-5具有成本低、综合性能好、粘结力强等优点,适应在200~230℃温度范围使用,可与短切纤维、石膏粉、氧化铝填料混合作成型砂轮、轴承、轴瓦、无油滑片等耐磨结构件。

(2)BMI-01双马来酰胺 BMI-01是一种性能优良的改性BMI,已广泛用于机电绝缘材料和航空航天结构材料,其基本性能如下:

1)在-200~260℃内有突出的力学性能和电绝缘性,且介电性能好,耐磨性优异,有自润滑性。

2)与复合材料浸渍性好,粘结性强,相容性好,固化反应性好,与溶剂溶解性好,可进行共聚、共混改性及制作复合材料。

3)耐湿热、吸湿率低,在干燥、湿热、高温(177~260℃)环境下有良好的力学性能,线胀系数小,尺寸稳定性好。

4)耐辐射,耐低温,耐腐蚀,且有一定的阻燃性。

5)电绝缘、电介性好,可作F、H级绝缘材料。

6)耐热性优良,连续使用温度>220℃,加入石墨、石棉纤维等填料后短期使用温度为600~800℃,甚至可达1000℃。

7)加工性好,其加工特性与EP、PF相似,在100MPa、230~250℃下可注射、压塑、传递成型,产品结构致密、均匀、无气隙,可制作结构件、层压板、无纬带、粉末涂料、粘结剂、改性剂等产品。

用BMI-01制作的层压板、包扎带浸渍漆可作电动机、发电机及电器用的耐高温、阻燃、耐水、耐蚀、力学性能好,介电性能好的H、F级高性能绝缘材料及覆铜板。粉末涂料可作耐高温、粘结力强、环保性良好的F-H级高强度静电喷涂料。BMI-01还可作高分子材料改性剂,如改性PP可作注射加工家用电器零件,防腐、耐酸管道、管件和阀门;改性橡胶可提高抗压缩变形能力,缩短硫化时间。各种增强填充复合材料已广泛用于军用飞机及民用飞机上作机翼、机身、尾翼、筋、梁、水平安定面等各种承载和非承载结构件。BMI-01也是优良的粘结剂,用于粘接金刚石砂轮、重负荷砂轮、制动片、耐高温轴承等。另外,BMI-01与石墨、MoS2、PTFE等耐磨填充料可组成耐磨性材料,摩擦因数低,室温下摩擦因数为0.06~0.09,250℃高温下摩擦因数为0.05;无粘着性,不咬粘抱轴,自润滑性好;价格相对较低;可用模压、浇注等工艺加工耐高温、耐磨、自润滑制品,如化肥、化工等行业用的轴承、摩擦零件、活塞环等。

(3)双马来酰亚胺三嗪树脂 它是用氰酸酯树脂改性的BMI共聚物,简称BT树脂,由日本三菱瓦斯化学公司生产,产品牌号为BT2170、BT2470、BT2480、BT2680、BT2160、BT2420、BT2532F、BT3209、BT3309及BT4480等。树脂可分为固态、液态、甲乙酮溶液和粉末状四种。其中,固态树脂的熔点为110℃,可分为中相对分子质量、高相对分子质量、高耐热性等品种;液态树脂的粘度为2~10Pa·s;甲乙酮溶液有中相对分子质量、低相对分子质量、高耐热性、阻燃级等品种;粉末类树脂有高相对分子质量、耐热级等品种。BT也可用其他活性改性剂再改性,也可与玻璃纤维、碳纤维、聚酰胺纤维等组成增强复合材料。

BT树脂具有优良的耐热性、介电性、高温粘结性及尺寸稳定、吸水率低、弯曲强度高、低毒性、耐湿热等优点。

BT工艺性好,溶解性好,可溶于低沸点类溶剂(如丙酮等)。固化反应性好,无需加入固化剂、催化剂,加热即可自行固化,当氰酸酯树脂含量多时,蒸汽加热到175℃即可固化,可用一般热固性塑料加工方法成型,如注射、模塑、层压等。

BT的增强复合材料可用于飞机、精密仪器、机床、X射线装置、汽车等产品上作结构件,可作覆铜板、电气绝缘结构件等。

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