[发明专利]一种聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及复合材料领域，提供了一种聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的聚醚醚酮复合材料以质量份计，包括以下组分：聚醚醚酮60～75份；聚四氟乙烯5～10份；聚酰亚胺5～15份；碳纤维5～10份；石墨烯0.1～1份；纳米二氧化硅0.5～4份。本发明以聚醚醚酮作为基体，通过添加聚酰亚胺、聚四氟乙烯、碳纤维、石墨烯和纳米二氧化硅，有效提高了聚醚醚酮复合材料的硬度、拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、压缩强度和耐高温性能，而且提高了聚醚醚酮复合材料的耐磨擦性能。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

活塞环是液压系统的重要零件之一，其力学性能和耐摩擦性能的好坏直接影响到整个液压系统的性能、可靠性、寿命和可维护性。随着液压系统设计技术及可靠性要求的进一步提高，对活塞环的力学性能和耐摩擦性能提出了更高的要求。

目前，常用的活塞环材料主要有两种：一是有油润滑金属材料(铸铁基和铜基)；二是填充聚四氟乙烯材料，采用碳纤维、石墨、二硫化钼、铜粉等进行改性，用于有油或无油润滑。由于填充聚四氟乙烯材料机械强度低，线膨胀系数大和易蠕变等缺陷，尤其是其作为活塞环使用，高压差高温工况下问题突出，磨损快，易冷流，易断裂，不能满足高压差高温密封件的功能和寿命要求。

聚醚醚酮树脂(PEEK)是一种新型的芳香族结晶型热塑性高分子特种工程塑料，与其他特种工程塑料相比具有诸多显著优势，在航空航天、汽车制造、医疗等领域广泛应用。但是单一组分的聚醚醚酮在力学性能和摩擦性能上不够好，不能满足制造高精度、耐热、耐磨损、抗冲击零部件的要求，必须对其进行改性，以期得到力学性能和摩擦性能更加优异的聚醚醚酮复合材料。

发明内容

本发明提供了一种聚醚醚酮复合材料，本发明提供的聚醚醚酮复合材料力学性能和耐摩擦性能较好。

本发明提供了一种聚醚醚酮复合材料，以质量份计，包括以下组分：

优选的，所述聚醚醚酮的粒径为20～40μm。

优选的，所述聚四氟乙烯的粒径为20～40μm；所述聚酰亚胺的粒径为50～75μm。

优选的，所述碳纤维的直径为7～10μm，长径比5～10:1。

优选的，所述石墨烯的厚度为1～3nm。

本发明还提供了上述技术方案所述聚醚醚酮复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚醚醚酮、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、碳纤维、石墨烯和纳米二氧化硅混合，得到混合物；

(2)将所述步骤(1)得到的混合物依次进行热压成型、冷却和热处理，得到聚醚醚酮复合材料。

优选的，所述步骤(1)中混合的步骤为：在低沸点有机溶剂中将聚醚醚酮、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、碳纤维、石墨烯和纳米二氧化硅超声混合后，依次进行抽滤和烘干，得到混合物。

优选的，所述步骤(2)中热压成型的温度为370～390℃，压力为30～50MPa，保温保压的时间为80～120min。

优选的，所述步骤(2)中热处理的温度为180～220℃，时间为2～4h。

本发明还提供了上述技术方案所述聚醚醚酮复合材料或者上述技术方案所述方法制备得到的聚醚醚酮复合材料作为活塞环材料的应用。

本发明提供了一种聚醚醚酮复合材料，以质量份计，包括以下组分：聚醚醚酮60～75份；聚四氟乙烯5～10份；聚酰亚胺5～15份；碳纤维5～10份；石墨烯0.1～1份；纳米二氧化硅0.5～4份。