一种耐高温、耐磨型peek型材复合材料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种耐高温、耐磨型peek型材复合材料及其制备方法 (High-temperature-resistant and wear-resistant PEEK profile composite material and preparation method thereof ) 是由 乔金龙 何建 张洪结 于 2021-09-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种耐高温、耐磨型PEEK型材复合材料及其制备方法,涉及复合材料技术领域,本发明包括如下重量份的组分：PEEK基体材料65～85份、聚二苯醚衍生物涂料3～10份、碳纤维微粉8～12份、玻璃纤维微粉7～10份,其制备方法的步骤为：首先对PEEK材料预处理、然后将碳纤维以及玻璃纤维制得分散液、之后将PEEK与分散液混料、最后将其挤出注塑。本发明为一种耐高温、耐磨型PEEK型材复合材料及其制备方法,通过加入、碳纤维微粉、玻璃纤维微粉、聚二苯醚衍生物涂料等材料对PEEK进行复合,使其具有的耐高温性能不会下降,又有良好的韧性,同时还具有优异的耐腐蚀性。(The invention discloses a high-temperature-resistant and wear-resistant PEEK profile composite material and a preparation method thereof, relating to the technical field of composite materials, and the composite material comprises the following components in parts by weight: 65-85 parts of PEEK base material, 3-10 parts of polydiphenyl ether derivative coating, 8-12 parts of carbon fiber micro powder and 7-10 parts of glass fiber micro powder, and the preparation method comprises the following steps: firstly, the PEEK material is pretreated, then carbon fiber and glass fiber are prepared into dispersion liquid, then the PEEK and the dispersion liquid are mixed, and finally the mixture is extruded and injected. The invention relates to a high-temperature-resistant and wear-resistant PEEK profile composite material and a preparation method thereof.)
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种耐高温、耐磨型 PEEK型材复合材料及其制备方法。
背景技术
PEEK(聚醚醚酮)，它是分子主链中含有链节的线性芳香族高分子化合物。其构成单位为氧-对亚苯基-氧-羰-对亚苯基，是半结晶性、热塑性塑料。该型材具有耐高温，耐磨损，耐水解，耐化学腐蚀，高强度，自润滑等突出的特性优点。所以该型材也具有良好的机加工性能，可以进行铣，车，磨，雕还可以超声波焊接，具备刚性和韧性。使用通常的机加工设备即可满足加工要求，所以在航空航天、汽车、电子电气、医疗和食品加工等领域被广泛应用，且开发利用前景广阔。
现如今，大多数对PEEK(聚醚醚酮)材料的方式为，加入30％的玻璃纤维增强或者30％的碳纤维增强等材料，但由于玻璃纤维或者碳纤维其和PEEK的相容性较差，其增强PEEK的力学强度有限的同时，其耐高温性能和耐磨性能增强的也有限，且其耐腐蚀性不能够达到某些特殊领域的需求，需要对其进行。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种耐高温、耐磨型PEEK型材复合材料及其制备方法，可以有效解决背景技术PEEK的耐腐蚀性不能够达到某些特殊领域的需求问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种耐高温、耐磨型PEEK型材复合材料及其制备方法，包括如下重量份的组分：PEEK 基体材料65～85份、聚二苯醚衍生物涂料3～10份、碳纤维微粉8～ 12份、玻璃纤维微粉7～10份。
优选地，所述碳纤维微粉的制备方法，包括如下步骤：
A1、按重量份将15～25％的聚苯乙烯磺酸钠溶于环己酮中，形成饱和的混合液；
A2、将8～12％的碳纤维加入所述混合液中浸泡，浸泡后将其取出干燥，即得到碳纤维；
A3、将制得的碳纤维研磨成碳纤维微粉。
优选地，所述碳纤维微粉的制备方法的步骤A2中的浸泡时间为 1～2小时；干燥温度为60～80℃；干燥时间为1～3小时。
优选地，所述碳纤维微粉的粒径为0.02-0.10μm。
优选地，所述玻璃纤维微粉的制备方法，包括如下步骤：
B1、按重量份将10～15％的环糊精、60～80％的环己烷、2～4％的 MDI和30～40％的玻璃纤维加入到反应釜中，并在60～70℃下反应2～ 3小时；
B2、将反应后的液体输送到到旋转蒸发仪中除去溶剂，然后干燥，得到玻璃纤维；
B3、将制得的玻璃纤维研磨成玻璃纤维微粉。
优选地，所述玻璃纤维微粉制备方法中的步骤B2的干燥温度为 50～60℃；干燥时间为1～2小时。
优选地，所述玻璃纤维微粉的粒径为0.01-0.04μm。
优选地，包括如下步骤：
S1、PEEK材料预处理：将聚二苯醚衍生物涂料均匀地喷涂到PEEK 粒料表面；
S2、分散液制造：将碳纤维微粉、玻璃纤维微粉按比例加入乙醇中，球磨后超声分散，制得分散液；
S3、混料：在分散液中加入PEEK粒料，加热搅拌，使乙醇挥发，获得混合粉料；
S4、挤出注塑：使用双锥螺杆机与微型注塑机，对干燥好的混合物料进行熔融挤出、注塑成型。
优选地，所述步骤S1的具体操作为：将聚二苯醚衍生物涂料放入喷枪料斗内，控制喷枪压力为0.5MPa，喷嘴距离粒料表面为8～ 10cm，喷涂完成后，放置在空气中自然挥发20min；然后在放入160℃烘箱内，保温40min；之后从烘箱内取出，在室温下自然冷却；再之后进行二次喷涂，自然挥发20min；然后放入160℃烘箱内，保温3min；再升温到200℃，保温1.5min；从烘箱内取出，在室温下自然冷却。
优选地，所述步骤S4中的双锥螺杆机参数设置为：上腔板温度 350～400℃，下腔板温度350～400℃，转速40～300转/min，喂料量5～10g/次，自循环时间1～5min；微型注塑机的参数设置为：料筒温度345～395℃，模具温度30～120℃，保压时间5～20s。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明中，通过加入碳纤维微粉、玻璃纤维微粉、聚二苯醚衍生物涂料等材料对PEEK进行复合，其中的碳纤维微粉与玻璃纤维微粉能够保证与现有的复合材料相比其耐热性与韧性并不会下降，且聚二苯醚衍生物涂料能够使得复合材料，在60％的硫酸或者40％的氢氧化钠中存放30天，观察本体毫无变化，说明该复合材料的耐腐蚀性强。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
一种耐高温、耐磨型PEEK型材复合材料，包括如下重量份的组分：PEEK基体材料65～85份、聚二苯醚衍生物涂料10份、碳纤维微粉8份、玻璃纤维微粉7份。
上述碳纤维微粉的制备方法，包括如下步骤：
A1、按重量比将15％的聚苯乙烯磺酸钠溶于环己酮中，形成饱和的混合液；
A2、将9％的碳纤维加入所述混合液中浸泡1小时，浸泡后将其取出，并在60℃干燥2小时，即得到碳纤维；
A3、将制得的碳纤维研磨成碳纤维微粉。
上述玻璃纤维微粉的制备方法，包括如下步骤：
B1、按重量比将10％的环糊精、60％的环己烷、2％的MDI和30％的玻璃纤维加入到反应釜中，并在60℃下反应2小时；
B2、将反应后的液体输送到到旋转蒸发仪中除去溶剂，然后在 50℃下干燥1小时，得到玻璃纤维；
B3、将制得的玻璃纤维研磨成玻璃纤维微粉。
上述的一种耐高温、耐磨型PEEK型材复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将聚二苯醚衍生物涂料放入喷枪料斗内，控制喷枪压力为 0.5MPa，喷嘴距离粒料表面为8～10cm，喷涂完成后，放置在空气中自然挥发20min；然后在放入160℃烘箱内，保温40min；之后从烘箱内取出，在室温下自然冷却；再之后进行二次喷涂，自然挥发20min；然后放入160℃烘箱内，保温3min；再升温到200℃，保温1.5min；从烘箱内取出，在室温下自然冷却；
S2、将碳纤维微粉、玻璃纤维微粉按比例加入乙醇中，球磨后超声分散，制得分散液；
S3、混料：在分散液中加入PEEK粒料，加热搅拌，使乙醇挥发，获得混合粉料；
S4、挤出注塑：使用双锥螺杆机与微型注塑机，对干燥好的混合物料进行熔融挤出、注塑成型，其中双锥螺杆机参数设置为：上腔板温度350～400℃，下腔板温度350～400℃，转速40～300转/min，喂料量5～10g/次，自循环时间1～5min；微型注塑机的参数设置为：料筒温度345～395℃，模具温度30～120℃，保压时间5～20s。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，各个组分的重量份不同，其 PEEK基体材料75份、聚二苯醚衍生物涂料7份、碳纤维微粉10份、玻璃纤维微粉8份。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，各个组分的重量份不同，其 PEEK基体材料75份、聚二苯醚衍生物涂料3份、碳纤维微粉12份、玻璃纤维微粉10份。
对比例1
对比例1与实施例1的区别，各个组分的重量份不同，其PEEK 基体材料85份、聚二苯醚衍生物涂料0份、碳纤维微粉8份、玻璃纤维微粉7份。
对比例2
对比例2与实施例1的区别，各个组分的重量份不同，其PEEK 基体材料65份、聚二苯醚衍生物涂料13份、碳纤维微粉8份、玻璃纤维微粉7份。
表1 PEEK复合材料的性能测试结果
实施例1
实施例2
实施例3
对比例1
对比例2
PEEK基体材料重量份比
75
75
75
85
65
聚二苯醚衍生物涂料重量份比
10
7
3
0
13
改性碳纤维微粉
8
10
12
8
8
改性玻璃纤维微粉
7
8
10
7
7
冲击强度/kN·m
19.32
19.61
19.27
18.42
17.37
耐热性(280℃，100h)
无变化
无变化
无变化
无变化
有变化
耐酸性(60％硫酸，30d)
无变化
无变化
无变化
有变化
无变化
耐酸性(20％硫酸/，30d)
无变化
无变化
无变化
无变化
无变化
耐碱性(40％NaOH，30d)
无变化
无变化
无变化
有变化
无变化
从上表1中所示结果可以看出，根据本发明的方法实例1-3在 250℃100h的条件下，与测试前对比无变化，耐热性能良好，且耐酸性与耐碱性良好。
从上表1中所示结果可以看出，对比例1中未添加聚二苯醚衍生物涂料，虽然其耐热性与耐碱性较好，但是其耐酸性较差，而对比例2中添加聚二苯醚衍生物涂料较多，从而导致其耐热性下降。
综上所述该复合材料不仅其耐腐蚀性能有显著的提高，且在280 摄氏度的情况下放置100小时，该复合材料也无明显变化，说明其耐热性也十分良好，
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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