[发明专利]一种改性PEEK基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种采用真空热压烧结法制备PEEK基复合材料的方法，其步骤为：对基体粉末以及添加剂进行改性处理，球磨粉末，干燥粉末，装填模具并压实后放入真空热压烧结炉，抽真空，加热到一定温度后保温，升温到指定温度后加压保温，炉冷，取件，得到纤维增强PEEK基复合材料。本发明工艺采用真空热压烧结制备的方式制备复合材料，添加剂在PEEK基体中分散良好，操作简单，安全可靠，所得复合材料相对于基体有优异的性能，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及一种PEEK基复合材料的制备方法，特别是一种纤维增强PEEK基复合材料的热压烧结制备方法，属于材料制备领域。

背景技术

真空热压烧结法制备PEEK基复合材料是指利用在真空条件下加热的方式，来加热混合好的粉末，该方法制备的纤维增强PEEK基复合材料组织致密性好。该方法环保无污染，操作简单稳定性好，同时又具有基体与增强相颗粒结合紧密等优点，制备的复合材料相对于纯PEEK具有更高硬度、更耐磨。

PEEK是一种性能优异的特种工程塑料，与其他特种工程塑料相比具有更多显著优势，例如耐高温、耐腐蚀、抗疲劳、高机械强度、优异的流动性、易于加工等，还具有良好的尺寸稳定性、阻燃性和绝缘性；被广泛应用于电气电子工程、汽车工程、包装及纸张加工机械、输送技术、化学工程、航空航天等领域。随着社会的发展进步，单一高分子材料已不能完全满足需求者对材料耐磨性的要求，因此用聚醚醚酮与其他材料掺杂以降低其摩擦系数和磨损率，使其呈现出更优异的耐磨性成为了一个重要研究方向，同时也可以拓宽其在摩擦领域的应用范围。

因此，采用其他颗粒对PEEK进行增强是提高PEEK综合性能的有效途径。专利CN108995335A公开了一种碳纤维织物增强聚醚醚酮基航空复合材料及其制备方法。该专利中使用洁净模具，没考虑PEEK粘模难以脱模问题；主要针对小型实验模压设备，并未考虑生产设备、工艺的多重变换和复杂性；迄今为止，还未发现纤维增强PEEK基复合材料的真空热压烧结方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种真空热压烧结制备纤维增强PEEK基复合材料的方法，为了解决单一的材料不能满足复杂工况的问题。由于几种颗粒的加入，使PEEK复合材料具有了更加优异的性能。该制备工艺操作简单、安全、环保。

为了解决以上问题，本发明的技术方案是：一种纤维增强PEEK基复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：第一步、将PEEK粉末、碳纤维粉末、MoS₂粉末、PTW粉末与TiO₂粉末混合后进行球磨，其中，几种粉末的混合比例按照目标复合材料所需性能进行相应调整。

第二步、模具的准备；将球磨后的粉末进行烘干，装填模具后用液压机压实2-3分钟，然后将模具放入真空热压烧结炉后抽真空。

第三步、升温速率设置为5℃/min，升温到240℃保温20min，然后升温到300℃下进行烧结。同时施加10MPa压力，保温30min。

第四步、反应结束后冷却到室温，得到纤维增强PEEK基复合材料。

优选的，第一步中，将PEEK粉末、碳纤维粉末、MoS₂粉末、PTW粉末与TiO₂粉末按照一定的比例进行球磨。

优选的，第一步中，球磨过程中球料比为15:1，为了防止球磨过程中氧化，球磨罐抽真空后充入氩气。

优选的，第一步中，球磨转速为220-250rad/min，球磨时间为3-5h。

优选的，第二步中，干燥温度为100-120℃，干燥时间为2-3h。

优选的，第二步中，所准备的模具采用不锈钢，并在模具内壁喷涂脱模剂。

优选的，第二步中，抽真空至10^-1Pa，于10MPa下挤压成件。