[发明专利]一种航空液冷管材系统用可挤塑增韧改性聚醚醚酮材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种航空液冷管材系统用可挤塑增韧改性聚醚醚酮材料，涉及高分子材料领域。本发明按重量计，包括以下组分：聚醚醚酮PEEK树脂90～95份；增韧剂PTFE5～10份；抗氧剂1098 0.1～0.5份；抗氧剂S‑9228 0.1～0.5份；润滑剂TR044 0.3～0.8份；光稳定剂944 0.2～0.5份；紫外光吸收剂0.2～0.5份。挤出造粒前，将PEEK树脂烘干；将干燥后的PEEK树脂、增强剂、抗氧剂、润滑剂按比例混合均匀后，加入双螺杆挤出机中，熔融后，经冷却、风干、切粒、挤塑得到相应规格的改性聚醚醚酮管材。本发明的改性PEEK材料具有耐冷却液介质腐蚀优点同时具备较高的韧性，具有优良的热弯等加工性能。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种航空液冷管材系统用可挤塑增韧改性聚醚醚酮材料及其制备方法。

背景技术

航空液冷系统普遍采用金属铝管输送65#冷却液的散热模式，不可避免产生铝管在碱性工质中腐蚀问题，降低了管路的使用寿命，严重影响航空电子设备的工作效能。聚醚醚酮材料以其优良的耐高低温性能、耐腐蚀性及轻量化的性能特点，已在核电领域、石油勘探、医学器材等领域获得广泛应用。

将聚醚醚酮(PEEK)材料直接用于航空液冷管路系统面临如下问题：(1)普通的PEEK材料在-60℃～100℃内在化学品中极易产生褪色或膨胀，且长时间浸泡后性能损失较大，难以满足液冷管网系统对力学性能的使用要求。(2)抗环境老化性能弱：相比其它塑料，纯PEEK基体已具备较强的抗老化能力，但长时间液冷工况下拉伸/弯曲强度等机械性能的保持，仍有一定差距。市场上的各种牌号PEEK，仅少量应用于排水、油气输送等管道，与机载液冷管路没有可比性。(3)管件加工性能差:为实现飞机内狭小空间的立体式分布，PEEK管路必须具备较好的热弯性能，现有的聚醚醚酮由于韧性不足-缺口冲击强度低，弯曲时，极易产生起皱破裂现象。

公布号为CN108395672A的中国专利文献，公开了一种3D打印芳纶增强聚醚醚酮线材及其制备方法，3D打印芳纶增强聚醚醚酮线材包括以下组分：聚醚醚酮30-90重量份、芳纶短切纤维10-50重量份、增韧剂1-10重量份、粘度调节剂1-5重量份、相容剂1-5重量份、抗氧剂0.05-1重量份、润滑剂0.05-1重量份、色粉0-1重量份。本发明具体制备步骤为：将聚醚醚酮、增韧剂、粘度调节剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂和色粉用高混机搅拌均匀，并将混合好的物料加入到双螺杆挤出机主喂料口下料，得到3D打印芳纶增强聚醚醚酮线材。该材料具有优异的强度、刚性、弹性模量、抗蠕变性能、尺寸稳定性、耐热、耐磨等性能，且更适合3D打印，能广泛应用于医疗、航空航天等领域。

公布号为CN109320906A的中国专利文献，公开了一种航空液冷系统用聚醚醚酮改性管材，包括以下组分：聚醚醚酮PEEK树脂90～95份；纳米矿物增强剂5～10份；抗氧剂0.3～0.7份；润滑剂0.3～0.8份。该材料具有耐冷却液介质腐蚀优点；填充增强剂为纳米矿物，增强材料强度的同时，不影响材料的耐冷却液介质特性；制备方法简单、无污染，易于加工。

然而该专利以添加纳米颗粒增强剂为主，增强了聚四氟乙烯管的强度，但增加了光稳定是降低了管材的韧性，不能满足航空管路系统缺口冲击强度的要求，且颗粒增强体的存在，对管材的弯曲等加工性能带来很大难度，尤其在弯曲角度90度时，管壁极易撕裂。

公布号为CN107383770A的中国专利文献，公开了一种有机蒙脱土改性的聚醚醚酮复合材料的制备方法，包括以下步骤：首先制备酸化离子液体，然后制备负载有酸化离子液体的多孔纳米氧化硅；制备有机蒙脱土；采用插层复合技术，负载有酸化功能离子液体的多孔氧化硅附着于有机蒙脱土层表面，聚丙烯酸酯制备的过程中包覆与附着有多孔氧化硅的有机蒙脱土层表面，形成聚丙烯酸甲酯包覆复合物母粒；最后将制得的聚丙烯酸甲酯包覆复合物母粒、聚醚醚酮、润滑剂和其他助剂混合由双螺杆挤出机，经高温熔融、螺杆剪切挤压、切料后得到聚醚醚酮复合材料。该复合材料力学性能优异，抗冲击性能好，耐磨性能佳。