一种聚酰亚胺薄膜蜂窝制备方法

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及一种聚酰亚胺薄膜蜂窝制备方法。

背景技术

蜂窝芯材是夹层复合材料重要的原材料之一，按照材质可分为金属蜂窝(如铝蜂窝、不锈钢蜂窝)、非金属蜂窝(如玻璃钢蜂窝、芳纶纸蜂窝、碳蜂窝等)，具有体密度小、比刚度高等优点。

非金属蜂窝由于具有低密度、高比强度、耐环境腐蚀等优点，在航空航天领域得到广泛应用。通常采用“拉伸法”制备，即多层非金属纤维织物或短纤维浆粕纸，以蜂窝2倍边长为周期错位胶接叠合、固化，经牵拉成蜂窝形状、多次浸胶调控体密度，最终固化定型而成。该方法技术流程较长，涉及两种/次热化学固化过程，蜂窝体密度难以控制精确。对于宇航领域所需的具有耐空间环境特性全聚酰亚胺蜂窝,也难以解决蜂窝浸渍用低粘度聚酰亚胺树脂技术难题，及其与聚酰亚胺蜂窝芯条胶的二次化学固化匹配性问题。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种聚酰亚胺薄膜蜂窝制备方法，巧妙采用双面热塑性/热固性夹层的TPI/PI/TPI复合薄膜作为结构主体，利用表层TPI的热塑性与粘接特性，实现正六边形蜂窝芯格的最终定形，以及蜂窝芯节点的可靠胶接。TPI/PI/TPI复合薄膜蜂窝芯，实现了全聚酰亚胺材质蜂窝芯制备，充分发挥了聚酰亚胺材质独特的耐空间辐照、耐高低温性能优势，以及聚酰亚胺薄膜膜强度高、模量高的特点，蜂窝壁厚均匀、节点粘接牢固，力学性能稳定可靠，解决了国内目前无全聚酰亚胺材质蜂窝的难题，满足卫星SAR天线等宇航领域产品研制与在轨服役环境需求。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种聚酰亚胺薄膜蜂窝制备方法，包括：

步骤1，制备得到具有可热塑形的聚酰亚胺复合薄膜；

步骤2，对聚酰亚胺复合薄膜进行模压成型处理，得到波纹结构单元；

步骤3，通过步骤1～2制备得到多个波纹结构单元；

步骤4，将多个波纹结构单元进行叠加后，进行加热处理，得到聚酰亚胺薄膜蜂窝产品。

在上述聚酰亚胺薄膜蜂窝制备方法中，制备得到具有可热塑形的聚酰亚胺复合薄膜，包括：

将聚酰亚胺薄膜PI裁切成一定宽度W的聚酰亚胺PI膜条；

将热塑性聚酰亚胺树脂TPI加热至熔融态；

在聚酰亚胺PI膜条的双面分别刮涂一层熔融态的热塑性聚酰亚胺树脂TPI；

冷却至室温后，得到具有可热塑形的聚酰亚胺复合薄膜。

在上述聚酰亚胺薄膜蜂窝制备方法中，热塑性聚酰亚胺树脂TPI的加热温度低于聚酰亚胺薄膜PI的玻璃化转变温度。

在上述聚酰亚胺薄膜蜂窝制备方法中，将多个波纹结构单元进行叠加后，进行加热处理，得到聚酰亚胺薄膜蜂窝产品，包括：

将多个波纹结构单元以波峰对波峰方式叠合，并对波谷位置逐层填塞聚四氟乙烯正六方柱，得到波纹结构单元组合体；

固定波纹结构单元组合体上、下表面及四周；

对波纹结构单元组合体进行加热处理，使各波纹结构单元叠合处温度达到温度T；其中，T表示热塑性聚酰亚胺树脂TPI的熔点；

加热一段时间t后，降温至室温，去除波纹结构单元组合体中的聚四氟乙烯正六方柱，得到聚酰亚胺薄膜蜂窝产品。

在上述聚酰亚胺薄膜蜂窝制备方法中，对聚酰亚胺复合薄膜进行模压成型处理，得到波纹结构单元，包括：

根据波纹模压工装的工作面长度，裁切一定长度L的聚酰亚胺复合薄膜；其中，L＞波纹模压工装的工作面长度，波纹模压工装包括：底座和压头；

对波纹模压工装进行加热，使底座和压头的工作面温度达到温度T；

将裁切得到的一定长度L的聚酰亚胺复合薄膜置于底座的工作面上，控制压头与底座啮合，并保持底座和压头的工作面温度为温度T，保持10min～15min；

开模，冷却至室温，得到波纹结构单元。

在上述聚酰亚胺薄膜蜂窝制备方法中，还包括：根据待加工聚酰亚胺薄膜蜂窝产品的蜂窝规格参数，制备得到波纹模压工装。

在上述聚酰亚胺薄膜蜂窝制备方法中，熔融态的热塑性聚酰亚胺树脂TPI的刮涂厚度为：0.05mm～0.1mm。

在上述聚酰亚胺薄膜蜂窝制备方法中，宽度W＝薄膜蜂窝的高度，为2mm～300mm。

在上述聚酰亚胺薄膜蜂窝制备方法中，

聚四氟乙烯正六方柱的截面边长＝薄膜蜂窝的边长；

聚四氟乙烯正六方柱的长度＝薄膜蜂窝的高度。

在上述聚酰亚胺薄膜蜂窝制备方法中，时间t为10min～15min。

本发明具有以下优点：

本发明公开了一种聚酰亚胺薄膜蜂窝制备方法，采用一定厚度的双面热塑性/热固性夹层的TPI/PI/TPI复合薄膜，基于模板法制备蜂窝芯材，充分发挥复合薄膜表面TPI层的热塑性与胶接性特点，以及复合膜厚度均匀、力学性能优异特性，实现了具备耐高低温、耐空间辐照环境等优良特性、全聚酰亚胺材质蜂窝芯制备的新技术途径。

附图说明

图1是本发明实施例中一种聚酰亚胺薄膜蜂窝制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。

如图1，在本实施例中，该聚酰亚胺薄膜蜂窝制备方法，包括：

步骤1，制备得到具有可热塑形的聚酰亚胺复合薄膜。

在本实施例中，可以通过如下方式制备得到具有可热塑形的TPI/PI/TPI复合薄膜：将聚酰亚胺薄膜PI裁切成一定宽度W的聚酰亚胺PI膜条；将热塑性聚酰亚胺树脂TPI加热至熔融态；在聚酰亚胺PI膜条的双面分别刮涂一层熔融态的热塑性聚酰亚胺树脂TPI；冷却至室温后，得到具有可热塑形的聚酰亚胺复合薄膜。

优选的，热塑性聚酰亚胺树脂TPI的加热温度低于聚酰亚胺薄膜PI的玻璃化转变温度。熔融态的热塑性聚酰亚胺树脂TPI的刮涂厚度为：0.05mm～0.1mm。宽度W＝薄膜蜂窝的高度，为2mm～300mm。

步骤2，对聚酰亚胺复合薄膜进行模压成型处理，得到波纹结构单元。

在本实施例中，可以先根据待加工聚酰亚胺薄膜蜂窝产品的蜂窝规格参数，制备得到波纹模压工装，波纹模压工装包括：底座和压头。然后，根据波纹模压工装的工作面长度，裁切一定长度L(L＞波纹模压工装的工作面长度)的聚酰亚胺复合薄膜；对波纹模压工装进行加热，使底座和压头的工作面温度达到温度T(T表示热塑性聚酰亚胺树脂TPI的熔点)；将裁切得到的一定长度L的聚酰亚胺复合薄膜置于底座的工作面上，控制压头与底座啮合，并保持底座和压头的工作面温度为温度T，保持10min～15min。最后，开模，冷却至室温，得到波纹结构单元。

步骤3，通过步骤1～2制备得到多个波纹结构单元。

步骤4，将多个波纹结构单元进行叠加后，进行加热处理，得到聚酰亚胺薄膜蜂窝产品。

在本实施例中，可以将多个波纹结构单元以波峰对波峰方式叠合，并对波谷位置逐层填塞聚四氟乙烯正六方柱，得到波纹结构单元组合体；固定波纹结构单元组合体上、下表面及四周；对波纹结构单元组合体进行加热处理(空气加热或微波加热)，使各波纹结构单元叠合处温度达到温度T；加热一段时间t后，降温至室温，去除波纹结构单元组合体中的聚四氟乙烯正六方柱，得到聚酰亚胺薄膜蜂窝产品。

在本实施例中，热塑性聚酰亚胺树脂TPI层，赋予了聚酰亚胺PI膜条蜂窝形状可塑性，同时可作为聚酰亚胺薄膜蜂窝的节点胶粘剂。

优选的，聚四氟乙烯正六方柱的截面边长＝薄膜蜂窝的边长；聚四氟乙烯正六方柱的长度＝薄膜蜂窝的高度。时间t为10min～15min。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。