[发明专利]一种PEEK复合材料及其制造方法

说明书

本发明提供一种PEEK复合材料的制造方法，该方法包括以下步骤：步骤1：展宽碳纤维碳丝；步骤2：配制PEEK水性分散液，步骤1所述的展宽后的碳丝在该分散液中预浸并烘干得到预浸碳丝；步骤3：轧制步骤2所述的预浸碳丝得到碳纤维预浸单向布；步骤4：用步骤3所述的预浸单向布进行铺层；步骤5：将步骤4所得的铺层结构放入模具中进行模压，得到PEEK复合材料。

技术领域

本发明涉及一种高性能热塑性材料PEEK复合材料的制造方法及制备得到的PEEK复合材料。

背景技术

聚醚醚酮(PEEK)是耐热性好、强度高的新一代芳香类高聚物，具有广阔的应用前景。作为一种性能强烈依赖于结晶结构的半结晶性高聚物，由于大分子链上含有刚性的苯环、柔性的醚键及提高分子间作用力的羰基，PEEK结构规整，具有高耐热性、高强度、高模量、高韧性、加工性能好等优异的综合性能。PEEK最初由英国ICI公司于1977年开发成功并于1980年正式投向市场的高性能工程塑料，80年代主要用于国防工业，近十年来，PEEK及其复合材料的应用迅速向电子、汽车、医疗器械等领域扩展。

PEEK可以作为玻璃纤维、碳纤维或者芳纶纤维增强热塑性预浸料的基体，它优良的力学性能和成型加工性能使可以在航空航天、海洋、医疗和工业应用中替代金属和热固性塑料。通过PEEK改性的复合材料产品包括干织物、多轴向织物、编织物、丝束、单向布、单向片等。

PEEK复合材料制备的瓶颈在于预浸，将碳纤维材料在PEEK预浸液中预浸得到PEEK改性的碳纤维材料是已知的，但是目前常规预浸方法制得的PEEK复合材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量、抗冲击强度等性能不是很理想，以T700碳丝为原料制成的PEEK预浸单向布和复合材料为例，800根/mm密度的预浸单向布0°拉伸强度为2600Mpa,拉伸模量为139Gpa,弯曲强度为2254Mpa,弯曲模量为131Gpa，单向布以0°，30°，60°，90°，120°，150°，180°……360°的方向进行铺层得到的碳纤维复合材料，在0-180°之间每隔10°取样加工成拉伸弯曲和冲击样条的拉伸强度约为800-1100Mpa,拉伸模量为40-50Gpa,弯曲强度为800-900Mpa,弯曲模量为40-50Gpa，冲击强度为18-19KJ/m²。

本发明的目的是通过工艺方法的改进，得到各项力学性能优秀的PEEK复合材料。

发明内容

本发明提供一种高性能热塑性材料PEEK复合材料的制造方法及制备得到的PEEK复合材料。该方法包括以下步骤：

步骤1：展宽碳纤维碳丝；

步骤2：配制PEEK水性分散液，步骤1所述的展宽后的碳丝在该分散液中预浸并烘干得到预浸碳丝；

步骤3：轧制步骤2所述的预浸碳丝得到碳纤维预浸单向布；

步骤4：用步骤3所述的预浸单向布进行铺层；

步骤5：将步骤4所得的铺层结构放入模具中进行模压，得到PEEK复合材料；

其特征在于：所述步骤1中，碳纤维碳丝被展宽到700-900根/毫米；所述步骤2中，配制的PEEK水性分散液的表面张力在20dyn/cm以下，粘度为1800-2000CPS；所述步骤3中，轧制的次数为1-3次；所述步骤4中，铺层时各层是不同角度交错的。

进一步地，步骤3还包括切割部分步骤3所述的预浸单向布，编制成平纹展宽预浸编织布；步骤4还包括将步骤3所述的预浸单向布和平纹展宽预浸编织布进行混合铺层；

优选地，所述步骤2所采用的分散液为超纯水；