[发明专利]一种高性能聚醚醚酮/碳纤维复合材料的制备方法

说明书

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。

发明内容

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