專利名稱：用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)合材料部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料部件，尤其是涉及為環(huán)或環(huán)的片段的部件，諸如 護(hù)罩或護(hù)罩的片段。
背景技術(shù)：
飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)需要耐磨、熱穩(wěn)定和質(zhì)輕的部件。許多飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)利用軸流式壓縮機(jī) 將進(jìn)入的空氣壓縮，然后將經(jīng)壓縮的空氣傳遞至發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室部分。軸流式壓縮機(jī)使用 隔行交替的快速旋轉(zhuǎn)葉片(即，轉(zhuǎn)子)和固定不會(huì)旋轉(zhuǎn)的定子葉片。轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片 的聯(lián)合作用增加了空氣壓力。定子葉片可變動(dòng)，即，定子葉片可在其縱向軸線上轉(zhuǎn)動(dòng)或樞 轉(zhuǎn)，以使氣流和壓力能得到更好的控制。將一排轉(zhuǎn)子和一排定子稱為一級。軸流式壓縮機(jī) 通常具有若干級。定子葉片徑向保持在外部發(fā)動(dòng)機(jī)殼體和內(nèi)部護(hù)罩之間。內(nèi)部護(hù)罩固定在 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸附近的適當(dāng)位置上。稱作心軸或耳軸的葉片末端貼合在加工到內(nèi)部護(hù)罩中的凹 槽內(nèi)。當(dāng)護(hù)罩和葉片均由金屬構(gòu)成時(shí)，葉片心軸和內(nèi)部護(hù)罩之間會(huì)發(fā)生磨損?？墒褂糜赡?高溫、耐磨聚合物(例如得自DuPont Co. (Wilmington, DE)的Vespel 牌聚酰亞胺)制成 的聚合物襯套來減小金屬對金屬的磨損。需要質(zhì)量輕于金屬、對熱穩(wěn)定和耐磨的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段，該復(fù)合材料包含約40 至約90重量％的聚合物組分，該聚合物組分選自聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚 苯并咪唑、以及它們的共混物；至少約9重量％的碳質(zhì)填料組分；任選地最多約51重量％的顆粒組分；其中所有組分的總量為100重量％ ；并且其中該復(fù)合材料在以5次/小時(shí)的速率交換的空氣中于70psi(0.48MPa)和 700° F(3710C )下加熱100小時(shí)后經(jīng)測定具有小于5%的熱氧化重量損失(TOWL)，并具有 小于0. 5的動(dòng)摩擦系數(shù)，并且其中所述復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段為金屬環(huán)或金屬環(huán)的片段的 合適替代物。在一個(gè)實(shí)施方案中，復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段為與可變?nèi)~片一起使用的內(nèi)部護(hù)罩或 內(nèi)部護(hù)罩的片段。附圖簡述

圖1示出了內(nèi)部護(hù)罩片段的代表物。發(fā)明詳述
復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段是由包含聚合物和碳質(zhì)填料(例如石墨粉或石墨片)的復(fù) 合材料制備的。完整的環(huán)部件可由單個(gè)部分或一個(gè)以上的部分(即兩個(gè)或更多個(gè)片段)組 成。此類環(huán)在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)用途是用作護(hù)罩，尤其是用作內(nèi)部護(hù)罩。復(fù)合材料包含至少約40至約90重量％的聚合物組分、至少約9重量％的碳質(zhì)填 料組分、和任選最多約51重量％的顆粒；其中復(fù)合材料的所有組分的總量為100重量％。 所述聚合物選自聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚苯并咪唑、以及它們的共混物。優(yōu) 選地，聚合物為聚酰亞胺，并且所包含的碳質(zhì)填料為石墨粉或石墨片。聚酰亞胺沿該聚合物骨架的主鏈包含特征性的-CO-NR-CO-基團(tuán)作為直鏈或雜環(huán) 單元。聚酰亞胺可通過例如諸如有機(jī)四甲酸或者其相應(yīng)的酸酐或酯類衍生物的單體與芳族 二胺的反應(yīng)得到。用于制備聚酰亞胺的聚酰亞胺前體為在所述聚酰亞胺前體經(jīng)加熱或化學(xué)處理時(shí) 可變?yōu)橄鄳?yīng)聚酰亞胺的有機(jī)聚合物。在這樣得到的聚酰亞胺的某些實(shí)施方案中，約60至 100摩爾％、優(yōu)選地為約70摩爾％或更多、更優(yōu)選地為約80摩爾％或更多的聚合物鏈的重 復(fù)單元具有以例如下式表示的聚酰亞胺結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料部件，所述部件為環(huán)或環(huán)的片段，并包含約40至約90重量％的聚合物組分，所述聚合物組分選自聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚 醚酰亞胺、聚苯并咪唑、以及它們的共混物；至少約9重量％的碳質(zhì)填料組分；任選地，最多約51重量％的顆粒；其中所述復(fù)合材料的所有組分的總量為100重量％ ；并且其中所述復(fù)合材料在以5次/小時(shí)的速率交換的空氣中于70psi(0.48MPa)和 700° F(371°C)下加熱100小時(shí)后經(jīng)測定具有小于5%的熱氧化重量損失，并具有小于0.5 的動(dòng)摩擦系數(shù)，并且其中所述復(fù)合材料部件為金屬環(huán)或金屬環(huán)的片段的合適替代物。
2.權(quán)利要求1的復(fù)合材料部件，其中所述聚合物為聚酰亞胺，并且碳質(zhì)填料為石墨粉。
3.權(quán)利要求1的復(fù)合材料部件，所述復(fù)合材料部件包含約50重量％的聚合物和約50 重量％的碳質(zhì)填料。
4.權(quán)利要求1的復(fù)合材料部件，所述復(fù)合材料部件包含約90重量％的聚合物、約9重 量％的碳質(zhì)填料和約1重量％的顆粒。
5.權(quán)利要求3的復(fù)合材料部件，其中所述碳質(zhì)填料為石墨粉，并且所述顆粒具有小于 約50 μ m的平均粒度。
6.權(quán)利要求3的復(fù)合材料部件，其中所述碳質(zhì)填料為石墨粉，并且所述顆粒具有小于 約IOym或更小的平均粒度。
7.權(quán)利要求1的復(fù)合材料部件，其中所述聚酰亞胺衍生自2，3，3’，4’_聯(lián)苯四甲酸、3， 3’，4，4’ -聯(lián)苯四甲酸、3，3’，4，4’ - 二苯甲酮四甲酸、2，2，-雙(3，4-二羧基苯酚)-六氟 丙烷四甲酸、或均苯四甲酸、所述酸的酸酐或酯、或者所述酸、所述酸酐或所述酯的混合物 以及一種或多種芳族二胺。
8.權(quán)利要求1或3的復(fù)合材料部件，其中所述部件為內(nèi)部護(hù)罩或內(nèi)部護(hù)罩的片段。
9.權(quán)利要求2或3的復(fù)合材料部件，其中所述部件為與可變?nèi)~片一起使用的內(nèi)部護(hù)罩 或內(nèi)部護(hù)罩的片段。
10.權(quán)利要求6的復(fù)合材料部件，其中所述部件為與可變?nèi)~片直接接觸的內(nèi)部護(hù)罩或 內(nèi)部護(hù)罩的片段。
全文摘要
本文公開了一種用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)合材料部件，所述復(fù)合材料部件包含選自聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚苯并咪唑或它們的共混物的聚合物，以及碳質(zhì)填料，這兩者聯(lián)合提供了熱穩(wěn)定性和耐磨性。任選地，所述復(fù)合材料可包含顆粒。
文檔編號C08K3/04GK102137888SQ200980133975
公開日2011年7月27日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者J·C·道爾, M·W·普雷爾維奇, T·D·克里贊 申請人:納幕爾杜邦公司