發(fā)動機(jī)用耐高溫聚酰亞胺樹脂基復(fù)合材料的研究進(jìn)展

包建文， 陳祥寶

(北京航空材料研究院先進(jìn)復(fù)合材料重點實驗室，北京 100095)

高推重比、低油耗和高可靠性是大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)發(fā)展的主要目標(biāo)，戰(zhàn)斗機(jī)用小涵道比加力渦扇發(fā)動機(jī)還提出了隱身的要求。為進(jìn)一步改善航空發(fā)動機(jī)性能，有效地提高發(fā)動機(jī)推重比，國外越來越多地用復(fù)合材料取代金屬材料應(yīng)用在航空發(fā)動機(jī)上。聚酰亞胺就是含有酰亞胺重復(fù)單元的聚合物，若聚合物分子端基為反應(yīng)性基團(tuán)，經(jīng)過化學(xué)交聯(lián)則形成熱固性聚酰亞胺。熱固性聚酰亞胺活性端基包括降冰片烯、乙炔基、苯乙炔基、氰基、馬來酰胺、苯乙烯、苯丙環(huán)丁烯、雙苯撐、異氰酸酯、苯基三氮烯等。其中，最重要和使用最廣泛的熱固性聚酰亞胺是降冰片烯封端聚酰亞胺和苯乙炔封端聚酰亞胺。熱固性聚酰亞胺樹脂基復(fù)合材料以其優(yōu)異的耐熱氧化性能、力學(xué)性能、介電性能、良好的耐溶劑性能等，在航空(尤其是航空發(fā)動機(jī))、航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用［1］。

經(jīng)過近四十年的發(fā)展，耐高溫樹脂基復(fù)合材料已經(jīng)發(fā)展到了耐溫450℃的第四代聚酰亞胺復(fù)合材料(表1)，形成了耐溫從280～450℃涵蓋四代的耐高溫樹脂基復(fù)合材料體系。

表1 聚酰亞胺樹脂基體的代次Table 1 Four generation polyimides resin matrix

1 降冰片烯酸酐封端聚酰亞胺樹脂復(fù)合材料

1.1 PMR-15聚酰亞胺樹脂基體及其復(fù)合材料

PMR(Polymerization of Monomer Reactants)型聚酰亞胺源于20世紀(jì)70年代，是一種以降冰片烯為封端基的聚酰亞胺預(yù)聚物，在固化過程中降冰片烯發(fā)生Revers Diels-Alder反應(yīng)生成熱固性聚酰亞胺［2，3］。P13N就是最早研制的PMR聚酰亞胺樹脂，但其樹脂黏度大，加工困難，使P13N并未得以廣泛應(yīng)用。……