[发明专利]一种耐磨石墨烯陶瓷聚醚醚酮复合材料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用石墨烯及二氧化钛陶瓷材料作为改性剂改善聚醚醚酮(PEEK)耐磨性的方法，属于复合材料领域。

背景技术

聚醚醚酮(peek)是一种全芳香族半结晶性的热塑性工程塑料，由于其自身结构的特殊性而具有自润滑、易加工、耐疲劳等一系列优异的机械性能，同时又具有耐腐蚀、耐水解、耐辐照等优良的物理化学性能。

在当今的制造领域，轻量化已经成为一个重要的指标。peek因为具有优良的机械性能，同时又具有较小的密度，目前在航空航天、电子信息、食品加工以及医疗卫生领域都有着广泛的应用，并且在一些特定的场合下还可以取代金属，作为一种减轻重量，减小成本的方法。

但是，在一些精密仪器或零部件的制造中，peek的摩擦性能制约了它的使用。因此，为进一步提高peek材料的摩擦学性能，降低摩擦系数，对peek材料进行改性是必不可少的。石墨烯作为一种新兴的碳纳米材料有着极高的强度，良好的减磨与耐磨性，是一种理想的peek改性剂材料。但是由于石墨烯本身纳米粒子的特性，当其被作为改性剂添加到peek中时会产生严重的团聚效果，直接影响到改性的效果，因而需要一种手段使得石墨烯在peek中能够取得良好的分散效果。

发明内容

本发明所要解决的问题是现有peek材料摩擦系数较高的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种耐磨石墨烯陶瓷聚醚醚酮复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

第一步：配置peek悬浮液；

第二步：配置石墨烯-TiO₂的分散液；

第三步：将两种液体充分混合并制得混合粉体；

第四步：将混合粉体进行模压成型。

优选地，所述第一步的具体步骤为：将peek粉体加入到烧杯中，倒入无水乙醇，搅拌使其充分浸润peek粉体，再使用超声波分散仪进行分散处理2h。

优选地，所述第二步的具体步骤为：称取石墨烯和TiO₂粉末，并将两者混合，在混合粉体中滴加无水乙醇，超声处理1h～3h；其中，石墨烯粉末占总粉体的质量百分比为0.1％～10％。

优选地，所述第三步的具体步骤为：将石墨烯-TiO₂分散液与peek悬浮液以粉体重量比为1∶1～1∶10的比例混合，使用磁力加热搅拌器搅拌2h，再静置3h，用滴管吸取混合液中的上层清液；然后将混合液放置于真空干燥箱中，在70℃温度条件下干燥3h去除无水乙醇，再升温至150℃，干燥3h，彻底去除水分。

优选地，所述第四步的具体步骤为：将混合粉体装入模具中，设置压模成型机初始温度为30℃，升温时长为40～80min，升温速率为4～9℃/min，模压温度为350～390℃，保温时长为10～40min，保温时施加压力为5～20Mpa；每3min卸压一次，降温时长为20～40min，降到30℃时，再保温10min对模具进行降温。

本发明在peek中添加了石墨烯-TiO₂复合粉体，由于石墨烯的存在，大大提升了peek材料的减磨耐磨性能。本发明制备工艺简单，成本低，对环境无污染。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。

实施例1

本发明通过添加石墨烯和TiO₂作为改性剂，使其在peek基体中分散均匀，以此来降低peek材料摩擦系数，具体步骤为：

(1)称量一定量的peek粉体加入到烧杯中，倒入无水乙醇，搅拌使其充分浸润peek粉体，再使用超声波分散仪进行2h分散处理；

(2)称量石墨烯粉体和TiO₂粉体，使石墨烯占总粉体的质量比为1％，然后将混合粉体倒入烧杯中，滴加无水乙醇，超声处理1h，得到石墨烯-TiO₂的分散液；

(3)把配置好的石墨烯-TiO₂的分散液与配置好的peek悬浮液以粉体重量比1∶1混合，使用磁力加热搅拌器搅拌2h，再静置3h，用滴管吸取混合液中的上层清液，然后将混合液放置于真空干燥箱中，在70℃温度条件下干燥3h去除无水乙醇，再升高温度到150℃，干燥3h，彻底去除水分，得到石墨烯-TiO₂混合粉体；