[发明专利]一种聚醚醚酮复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚醚醚酮复合材料科学技术领域，具体涉及一种聚醚醚酮复合材料及其制备方法。

背景技术

聚醚醚酮(PEEK)树脂是20世纪80年代初由英国ICI公司最先开发成功并商品化的，经过一段开发诱导期，1993年由Victrex公司独家经营，之后的产量以每年15％速度递增。聚醚醚酮是一种线性芳香高分子化合物，其大分子主链上含有大量的芳环和极性酮基，赋予聚合物以耐热性和力学强度；另外，大分子中含有大量的醚键，又赋予聚合物以韧性，醚键越多，韧性越好。聚醚醚酮具有以下特征：耐高温，优良的耐疲劳性，可与合金材料媲美；耐化学药品性，耐腐蚀性与镍钢相近，自润滑性；耐疲劳性；耐辐照性；耐水解性；阻燃性，不加任何阻燃剂就可达到最高阻燃标准；易加工性，由于它具有高温流动性好和热分解温度很高等特点，可采用挤出、注射、模压和吹塑等成型方式成型。

由于聚醚醚酮具有优良的综合性能，在许多特殊领域可以替代金属、陶瓷等传统材料。该塑料的耐高温、自润滑、耐磨损和抗疲劳等特性，使之成为当今最热门的高性能工程塑料之一，它主要应用于航空航天、汽车工业、电子电气和医疗器械等领域。然而，单一的聚醚醚酮树脂难以满足不同领域的使用要求，近年来，PEEK的改性尤其是提高树脂的综合性能成为国内外研究的热点之一。G.zhang以短碳纤维、石墨、聚四氟乙烯为填料，在400℃下热压成型制得PEEK复合材料[G.Zhang，A.K.Schlar b.Correlation of the trbo logical behaviors with the mechanical properties of poly-ether-ether-ketones with different molecular weights and their fiber filled composites[J]，Wear，2009，266：337-334]。钟明强等研究了短碳纤维增强注塑聚醚醚酮[钟明强，益小苏等.短碳纤维增强注塑聚醚醚酮复合材料微观结构与力学性能研究。[J].复合材料学报，2002，19(1)：12-16.]。J.Paulo Davin等分别以30％碳纤维和玻璃纤维为增强材料，通过挤出成型制得PEEK复合材料[J.Paulo Davin，Rosaria Cardoso.Effect of the reinforcement on friction and wear behavior of the PEEK against steel surface at a long dry sliding[J].Wear，2009，266(7/8)：795-799]。虽然这些报道出的复合材料的综合性能和纯树脂比都有较大的提高，但是综合性能依然不是很好。我们结合了碳纤维和纳米金刚石的物理性能，想通过共混的方法，得到一种综合性能比现有技术更好的复合材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚醚醚酮复合材料，该材料具有高强、高硬度、优异的耐磨性等特点。

本发明的另一个目的是提供一种上述聚醚醚酮复合材料的制备方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种聚醚醚酮复合材料，该复合材料包括以下组分及重量份数：

聚醚醚酮                      64.5～89.3份，

纳米金刚石粉                  0.5～5份，

短切碳纤维                    10～30份，

抗氧剂                        0.2～0.5份。

所述的聚醚醚酮为挤出级，挤出前放入烘箱，150℃干燥3小时。

所述的纳米金刚石粉经过预处理，处理步骤如下：高压釜中，加入1kg的纳米金刚石粉和5L的浓硝酸，180℃，搅拌5小时，过滤，用去离子水洗涤至中性；把去除微量杂质后的纳米金刚石粉和5L的浓度为10％的氢氧化钠溶液加入高压釜中，150℃，搅拌5小时，过滤，用去离子水洗涤至中性，干燥；将钛酸酯偶联剂NDZ-101用沸程为60-90℃的石油醚溶解，用丙酮分散，加入金刚石粉末，超声1小时，放入烘箱中除去溶剂，100℃干燥2小时，密封保存。

所述的纳米金刚石粉纯度≥95％，平均粒径10-50nm。所述的短切碳纤维长度为5-20mm，单丝直径为7-10μm。

所述的抗氧剂选自抗氧剂1010或抗氧剂168中的一种或两种的混合物。

本发明还提供了一种上述聚醚醚酮复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：