一种高性能聚醚醚酮/碳纤维复合材料的制备方法与流程

文档序号:13671800阅读:332来源:国知局
技术领域本发明属于特种工程塑料领域,具体涉及一种聚醚醚酮/碳纤维复合材料的制备方法。本发明所述的聚醚醚酮/碳纤维复合材料,按聚醚醚酮占基体的百分含量(60~100)、碳纤维的占基体的百分含量(1~40份)、高温润滑剂WGP占基体的百分含量(1~3份),而后在双螺杆挤出机内,通过控制双螺杆挤出机料筒各段温度制备得到。本发明通过添加少量高温润滑剂WGP(1~3份)以及碳纤维即可以使聚醚醚酮/碳纤维复合材料具有更高的强度、模量、与聚醚醚酮有相同的加工温度及更好的尺寸稳定性等特性,碳纤维具有与聚醚醚酮结合容易、绝缘性能好、冲击性能和压缩性能好等优点、与聚醚醚酮复合后可使其具有更高的热变形温度和更小的收缩率,因此可以更好的应用在航天航空、汽车、高铁等领域。

背景技术:
聚醚醚酮是一种力学性能优良、耐化学药品性、耐高温性、耐辐射性、抗水解性、耐磨耗性及洁净度高的超高性能热塑性半结晶型工程塑料。作为一种高性能热塑性工程塑料,聚醚醚酮可以替代部分传统金属材料广泛应用于汽车、航空航天、机器设备等领域。尤其是在航空航天领域,聚醚醚酮由于具有高的耐热性和低密度,在一些零部件的制造中已逐渐取代铝制品。由于聚醚醚酮制备困难,目前国内只有少数科研院所能制备高性能的聚醚醚酮,故聚醚醚酮价格昂贵,另外聚醚醚酮存在制品脆性大、剪切性能差等缺点;碳纤维具有与聚醚醚酮结合容易、绝缘性能好、冲击性能和压缩性能好等优点,与聚醚醚酮复合后可使其具有更高的热变形温度和更小的收缩率,因此在航空、航天等高科技领域中具有重要的应用前景。高性能树脂如聚醚醚酮(PEEK)的大分子链上含有刚性的苯环、柔顺的醚键及羰基,结构规整,具有优良的机械性能、耐化学腐蚀、耐蠕变、抗辐射、抗疲劳以及显著的热稳定性,是航天、航空和军事尖端技术必不可少的材料。碳纤维(CF)具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能,所以世界各国都把碳纤维作为既是发展航天、航空和军事尖端技术必不可少的新材料,也视为民用工业更新换代的基础材料。

技术实现要素:
本发明的目的是为提高聚醚醚酮耐高温、强度等性能而提供的一种高性能聚醚醚酮增强改性方法。实现本发明目的技术解决方案为:聚醚醚酮增韧改性方法,将聚醚醚酮树脂、高温润滑剂按比列混合并干燥,使干燥后的共混物的基体含水率低于50ppm,碳纤维通过挤出机加纤口加入,然后采用熔融挤出的方法将树脂与碳纤维制备成共混物,其特征在于碳纤维的用量占共混物基体用量的1~40%,熔融挤出温度350~370℃。一种高性能聚醚醚酮/碳纤维复合材料的组分和重量组分数配比为:聚醚醚酮60~100份、碳纤维1~40份以及高温润滑剂WGP1~3份。所述的聚醚醚酮为吉林大学特种工程塑料教育部工程研究中心制备,其熔融指数13g/10min所述的碳纤维为:P100,直径10~15μm,平均长度100Lm,鞍山东亚碳纤维有限公司。所述高温润滑剂为GENIO聚醚醚酮STPELLETS(WGP),白色半透明圆柱状颗粒,直径约为4ram,长度约为4ram,德国瓦克公司(Waeker)生产,高温润滑剂占共混物基体的0~3%。具体实施方式实施例一称取聚醚醚酮89份碳纤维10份高温润滑剂1份首先将聚醚醚酮、碳纤维放在真空干燥箱中100~120℃真空干燥6~8小时,进而去除水分,将干燥后的聚醚醚酮与高温润滑剂放在高速混合机混合5~8分钟,将混好的物料由料斗加入到双螺杆挤出机中,碳纤维经加纤口加入,经熔融共混挤出、风冷却干燥、造粒、均化,其中料筒温度设为:330~370℃。实施例二称取聚醚醚酮79份碳纤维20份高温润滑剂1份工艺条件如实施例一实施例三称取聚醚醚酮69份碳纤维30份高温润滑剂1份工艺条件如实施例一实施例四称取聚醚醚酮59份碳纤维40份高温润滑剂1份工艺条件如实施例一实施例五称取聚醚醚酮78份碳纤维20份高温润滑剂2份工艺条件如实施例一实施例六称取聚醚醚酮77份碳纤维20份高温润滑剂3份工艺条件如实施例一性能测试结果测试项目单位聚醚醚酮(纯)实施例一实施例二实施例三实施例四实施例五实施例六拉伸强度MPa111.5130.4158.6150.3145.1164.4167.2断裂伸长率%29.810.6844.93.37.57.4弯曲强度MPa181.8199.6231.4233.4134.7232.5231.6弯曲模量GPa3.55.88.68.16.88.47.9剪切强度%101.6124.4153.7151.7143.6158.5159.4热变形温度℃151196217222208220224
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