[发明专利]一种可应用于空间环境的聚醚醚酮复合材料3D打印丝材及其制备方法

权利要求书

1.一种可应用于空间环境的聚醚醚酮复合材料3D打印丝材，其特征在于，包括聚醚醚酮树脂、连续玻璃纤维和改性助剂，所述聚醚醚酮树脂占所述复合材料3D打印丝材质量的25~65%，聚醚醚酮树脂的熔融指数为110~120g/10min；所述连续玻璃纤维占所述复合材料3D打印丝材质量的30~60%，连续玻璃纤维的线密度为1000~1500tex；所述复合材料3D打印丝材中的余量为改性助剂；

所述复合材料3D打印丝材的直径为1.5~2.5mm，拉伸强度≥300MPa，热变形温度≥260°C，简支梁冲击强度≥4.0 kJ/m²，±100°C高低温交变后材料力学性能衰减≤10%，总辐照量≥27.5kcal/cm²下真空紫外辐照后材料剪切强度衰减≤10%，总暴露剂量≥4.0×10⁴Gy电子、质子辐照后拉伸强度衰减≤10%，真空质量损失1%，真空可凝挥发物0.1%。

2.根据权利要求1所述的复合材料3D打印丝材，其特征在于，所述连续玻璃纤维为扁平纱。

3.根据权利要求1所述的复合材料3D打印丝材，其特征在于，所述改性助剂包括无机填料、大分子改性剂及抗紫外添加剂；所述无机填料选自纳米ZrO₂、纳米Al₂O₃中的至少一种；所述大分子改性剂选自聚醚酮酮、聚醚酰亚胺中的至少一种；所述抗紫外添加剂选自抗氧剂、抗紫外线剂、光稳定剂中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的复合材料3D打印丝材，其特征在于，所述改性助剂占所述复合材料3D打印丝材质量的2~15%；其中，所述抗紫外添加剂占所述复合材料3D打印丝材质量的2~3%；无机填料占所述复合材料3D打印丝材质量的0~2%；大分子改性剂占所述复合材料3D打印丝材质量的0~10%。

5.一种权利要求1至4之一所述的可应用于空间环境的聚醚醚酮复合材料3D打印丝材的制备方法，包括以下步骤：

纤维丝束预处理：经气流装置与加热装置对连续玻璃纤维丝束进行分丝与升温预处理，使连续玻璃纤维进入模具前完成丝束分离；

熔融浸渍：通过双螺杆挤出机将聚醚醚酮树脂和改性助剂熔融塑化后给丝材熔融浸渍模具进行供料，分离后的丝束经牵引装置牵引进入熔融浸渍模具内，在模具内完成熔融树脂对连续玻璃纤维分离丝束的浸渍过程；

丝材成型：完成浸渍的连续玻璃纤维经过圆形的定型口模成型预浸丝束，再通过空气冷却装置冷却即成型为用于聚醚醚酮复合材料3D打印丝材；丝材直径由可更换的定型口模保证。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述熔融浸渍步骤中，双螺杆挤出机机筒的一段温度为360~380℃，二段温度为360~390℃，三段温度为360~390℃，四段温度为360~390℃；熔融浸渍模具的温度为370~390℃。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述丝材成型步骤中，丝材直径为1.5~2.5mm。