[发明专利]一种石墨烯改性聚醚醚酮复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯改性聚醚醚酮复合材料及其制备方法，该材料包括聚醚醚酮67‑89.7%、石墨烯0.1‑1%、碳纳米管0.1‑1%、聚四氟乙烯5‑15%、纳米二氧化硅0.1‑1%及对位聚苯酚5‑15%；制法为将各原料超声分散于有机溶剂中，搅拌均匀制得粉料，随后将该粉料热压烧结即可。本发明的显著优点为该聚醚醚酮复合材料具有良好的机械性能、耐温性、稳定的摩擦系数和较低的磨损率，能够有效提高超声电机的使用寿命和可靠性，能够适用在高低温、大载荷等特殊环境下的使用要求；同时制备时只需采用典型的热压烧结法即可制备成型，工艺简单可靠，成本低。

技术领域

本发明属于聚合物复合材料领域，特别是一种石墨烯改性聚醚醚酮复合材料及其应用。

背景技术

聚醚醚酮（PEEK）是一种耐高温和耐磨损的热塑性特种工程塑料，其加工性能优异。PEEK具有良好的机械性能和耐化学腐蚀性、耐磨损、耐水解等性能，耐高温性能超过聚四氟乙烯、酚醛树脂等特种塑料，比重轻，自润滑性能好。但由于纯的PEEK性能单一，应用范围有限，很难满足复杂环境和苛刻条件下的使用要求。因此可以通过纤维增强、石墨烯改性、固体润滑剂改性以及无机氧化物填充赋予其特殊的性能。

超声电机是20世纪80年代迅速发展并具有特殊应用的一种新型微电机，由于超声电机通过摩擦界面输送动力，因而定转子运动界面的摩擦特性对超声电机整体性能至关重要，超声电机摩擦驱动模式为定子与转子间的干摩擦，材料的磨损不可避免，而由于磨损造成超声电机使用寿命缩短以及预压力发生变化，将导致超声电机输出力矩和转速不稳定。目前旋转型超声电机使用的摩擦材料为聚四氟乙烯复合材料, 这种材料的使用寿命短，耐磨损性能还有待进一步提高。因此，发展PEEK复合材料作为超声电机转子摩擦材料具有潜在的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有摩擦性能稳定且耐磨性良好的PEEK复合材料，以克服现有的超声电机摩擦系数不稳定、使用寿命短等问题。

为达到上述目的，本发明采用的方案是：一种石墨烯改性的PEEK复合材料由聚醚醚酮67-89.7%、石墨烯0.1-1%、碳纳米管0.1-1%、聚四氟乙烯5-15%、纳米二氧化硅0.1-1%及对位聚苯酚5-15%组成。

优选的，所用聚醚醚酮颗粒的尺寸为10-50μm。

优选的，所用石墨烯的尺寸分布范围为0.1-10μm，厚度为1nm。

优选的，所用聚四氟乙烯粒径为20-35μm。

优选的，纳米二氧化硅颗粒的粒径为20-50nm。

优选的，对位聚苯酚颗粒的粒径为50-100μm。

本发明还提供了上述石墨烯改性PEEK复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将聚醚醚酮、石墨烯、碳纳米管、聚四氟乙烯、纳米二氧化硅、对位聚苯酚在乙醇溶液中超声搅拌混合均匀后于烘干，粉碎过筛后得到复合粉体即模料；

（2）将步骤（1）中得到的模料倒入模具中进行热压烧结成型，模压温度340-400℃，压力5-10MPa，保温时间1-2h，自然冷却脱模；

（3）将步骤（2）制成的PEEK复合材料切片、粘贴、表面抛光处理后供超声电机使用。