[发明专利]一种耐磨碳纤维改性聚醚醚酮复合材料及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及复合材料技术领域，具体的涉及一种耐磨碳纤维改性聚醚 醚酮复合材料。

背景技术：

自上世纪70年代碳纤维复合材料开始应用于自行车设计和制造以来， 碳纤维复合材料在以高强度轻量化为目标的自行车行业逐渐被人们认可， 受到了越来越多的关注。近年来碳纤维复合材料技术不断的发展，同时碳 纤维价格也不断下跌，这些都促进了碳纤维复合材料在自行车领域的应用 和研究。目前高级自行车的零组件选用碳纤维复合材料已经成为风气，由 于碳纤维材料自身优异的特性，利用碳纤维材料制成的零件完全可以满足 比赛用自行车轻量高强的要求。

聚醚醚酮是在主链结构中含有一个酮键和两个醚键的重复单元所构成 的高聚物，属特种高分子材料。具有耐高温、耐化学药品腐蚀等物理化学 性能，是一类结晶高分子材料，熔点334℃，软化点168℃，拉伸强度132～ 148MPa，可用作耐高温结构材料和电绝缘材料，可与玻璃纤维或碳纤维复 合制备增强材料。它主要应用于航空航天、汽车工业等领域，为了更好的 提高聚醚醚酮材料的力学性能，常常对其进行改性。

中国专利(201310169953.6)公开了一种耐磨、高强、轻质的聚醚醚 酮复合材料，其包括共聚聚醚醚酮树脂、悬浮聚四氟乙烯树脂、碳纤维粉、 三氧化二铝粉、硅烷偶联剂，该复合材料具有耐磨损、高强度、自润滑、 质轻、耐腐蚀等性能特点，但是其加工性差，抗冲击性能不好。

发明内容：

本发明的目的是提供一种耐磨碳纤维改性聚醚醚酮复合材料，其耐磨 性好，耐高温性能优异，易于加工，抗冲击性好，强度大，广泛应用于机 械零件制备领域。

本发明的另一个目的是提供该复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种耐磨碳纤维改性聚醚醚酮复合材料，以重量份计，包括以下组分：

聚醚醚酮树脂40-60份，聚四氟乙烯树脂10-30份，

聚酰亚胺树脂8-20份，碳纤维2-5份，

蛭石5-10份，小白菊内酯5-15份，

钾长石粉4-8份，相容剂1-2份。

作为上述技术方案的优选，一种耐磨碳纤维改性聚醚醚酮复合材料， 以重量份计，包括以下组分：

聚醚醚酮树脂55份，聚四氟乙烯树脂12份，

聚酰亚胺树脂20份，碳纤维3份，

蛭石8份，小白菊内酯10份，

钾长石粉6份，相容剂1.4份。

作为上述技术方案的优选，所述聚醚醚酮树脂为共聚型聚醚醚酮树脂， 其熔融粘度为200-300Pa·s，粒径大小为5-10μm，分子量为3-6万。

作为上述技术方案的优选，所述聚四氟乙烯的粒径大小为2-4μm，分 子量为700-900万。

作为上述技术方案的优选，所述聚酰亚胺树脂为降冰片烯基封端聚酰 亚胺树脂。

作为上述技术方案的优选，所述蛭石的粒径大小为30-80nm。

作为上述技术方案的优选，所述钾长石粉的粒径大小为20-30nm。

作为上述技术方案的优选，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、钠长 石粉、聚氨酯中的一种或多种混合。

一种耐磨碳纤维改性聚醚醚酮复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将醚醚酮树脂、聚四氟乙烯树脂、聚酰亚胺树脂、碳纤维、蛭石、 小白菊内酯、钾长石粉和相容剂混合搅拌均匀，在50-80℃下，捏合 10-30min，得到混合物料；

(2)将步骤(1)得到的混合物料，经挤出机挤出造粒，干燥后，得 到耐磨碳纤维改性聚醚醚酮复合材料。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中所述挤出造粒的条件为： 180-200℃，5-10min，机头压力为0.5-1.5MPa。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的碳纤维改性聚醚醚酮复合材料耐磨性好，抗冲击性能优 异，易于加工，耐热性好，且制备方法简单，成本低。

与普通聚醚醚酮复合材料相比，本发明添加钾长石粉，使得碳纤维充 填于树脂基体中，使得得到的复合材料结构致密，耐磨性好，蛭石是一种 天然、无毒的矿物，耐热性好，其为层状结构，加入到树脂基体中，可以 有效的与树脂相容，得到的复合材料流动性好，易于加工；相容剂的加入 使得碳纤维、蛭石等稳定分散在树脂基体中。