CN102248626A - 一种适合peek的成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PEEK的成型方法。本发明简化了PEEK等先改性后成型的步骤，将改性与成型过程合二为一。此方法具体为：将PEEK模塑粉或与其他填料的共混物进行预成型，取出预成型制件毛坯，装入耐高温包套中，进行热等静压成型。本方法避免了传统的PEEK等耐高温树脂注塑或挤出后拆卸螺杆、清理螺杆以及灼烧螺杆等繁琐步骤，并且也为其他高分子材料特别是耐高温或者热固性高分子材料的成型提供一个新方法。
Description
技术领域：
本发明属高分子材料的成型工艺，具体涉及一种PEEK的成型工艺。
技术背景：
聚醚醚酮(PEEK)树脂属于耐高温的特种工程塑料，具有较高的玻璃化转变温度和熔点，可在250℃长期使用。此外PEEK还具有自润滑性好、绝缘性稳定、耐水解等优异性能，使得其在航空航天、汽车制造、电子电气等众多领域具有广泛的应用，开发前景十分广阔。
然而，由于PEEK的耐高温性，其加工温度较高。传统的PEEK改性和成型过程为：将PEEK纯树脂与填料等共混挤出造粒，挤出温度为380℃左右，制得改性料以后再将改性料由注塑机进行注塑成型。此过程看似与通用塑料改性成型没什么区别，但是，挤出和注塑完毕后，清理螺杆是最让人头疼的一件事，因为PEEK不但熔点高而且除浓硫酸外几乎所有的溶剂或酸碱都不能将其溶解。一般的做法是将螺杆拆卸下来，然后在进行高温灼烧。这个过程不但复杂费力，而且经常的拆卸螺杆会很容易损坏昂贵的螺杆。
虽然也有很多关于PEEK树脂模压成型的报道，但是传统的模压成型一般都是利用液压机纵向受力进行模压，压制出来的样件往往比较简单，并且压制的工艺难以掌握，废品率高，制件的致密度也不够均匀。而利用热等静压成型法不但会避免挤出、注塑带来的清理螺杆的问题，而且还能压制出形状较复杂、相对密度均匀的PEEK制件。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种简单、易行、优质的PEEK等高分子材料成型方法，由该方法制备的样件具有致密度均匀，表面光洁度好等优点。
此种热等静压成型的基本过程为：将PEEK模塑粉或者与其他填料的混合物利用预成型，然后将预成型毛坯制件包裹于一种耐高温包套中，将温度升至100～300℃后，加压，压力为50～300MPa，并保持该压力3～30min，最后经水冷降温、泄压得到致密度均匀的制品。
可用于本工艺的高分子材料除PEEK以外还可以是聚苯硫醚(PPS)、聚砜(PSF)、聚酰亚胺(PI)等耐高温的特种工程塑料或者热固性高分子材料。
本发明具有以下优点：
(1)工艺简单易行、省时省力，避免了挤出成型后清理螺杆等复杂工作。
(2)经本发明工艺成型的制件光洁度好、致密度均匀。
(3)经本发明工艺成型的制件力学性能优良，经对比发现有些力学性能指标超过经注塑成型的制件。
具体实施方式：
下面给出实例以对本发明进行具体描述。
实例一
所用原料为PEEK纯树脂，吉林大学特种工程塑料研究中心。
将模具涂一层特种脱模剂，称取PEEK纯树脂粉10g，将PEEK粉装入模具，通过普通模压进行预成型，预成型后，将预成型的毛坯制件包裹于硅橡胶包套中，将包套置于热等静压机中，加热到140℃，保持此温度，加压到200MPa，保压5分钟，降温、泄压。
按以下测试方法对试样的相对密度、力学性能进行测试，结果如表1所示：
相随密度：按ASTM D792测试；
拉伸性能：按ASTM D638测试；
断裂伸长率：按ASTM D638测试；
弯曲强度；按ASTM D790测试；
弯曲模量：按ASTM D790测试；
实例二
所用原料为：PEEK纯树脂，吉林大学特种工程塑料研究中心；PTFE粉，绵阳迈克金科技有限公司。
将模具涂一层特种脱模剂，称取PEEK纯树脂粉10g，PTFE粉2g。将PEEK粉装入模具，通过普通模压进行预成型，预成型后，将预成型的毛坯制件包裹于硅橡胶包套中，将包套置于热等静压机中，加热到140℃，保持此温度，加压到200MPa，保压5分钟，降温、泄压。
性能测试方法如同实例一，结果如表1所示。
对比例一
所用原料为PEEK纯树脂，吉林大学特种工程塑料研究中心。将PEEK通过注塑机注塑成型，从料斗到喷嘴的温度依次为365℃、370、375、380℃。
性能测试方法如同实例一，结果如表1所示。
对比例二
所用原料为PEEK纯树脂，吉林大学特种工程塑料研究中心。PTFE粉，绵阳迈克金科技有限公司。
将PEEK与PTFE机械混合，经螺杆挤出造粒，最后经注塑机注塑成型，从料斗到喷嘴的温度依次为365℃、370、375、380℃。
性能测试方法如同实例一，结果如表1所示。
| 项目 | 对比例一 | 例一 | 对比例二 | 例二 |
| 相对密度 | 1.44 | 1.51 | 1.30 | 1.47 |
| 拉伸强度(Mpa) | 160 | 167 | 184 | 193 |
| 断裂伸长率(％) | 2 | 2.3 | 4 | 4.7 |
| 弯曲强度(Mpa) | 230 | 235 | 267 | 273 |
| 弯曲模量(GPa) | 10 | 10 | 15 | 15 |
由表1可见，例一和例二的相对密度均高于对应的对比例一和对比例二，在力学性能方面，例一和例二也都不低于相对应的对比例一和对比例二。因此，运用本发明所述的热等静压成型方法，除简单易行外，在力学性能以及致密度等方面均不低于注塑工艺所得的制品。
Claims (7)
1.一种适合PEEK成型方法其特征在于：将PEEK模塑粉或者与其他填料的混合物利用预成型，然后将预成型毛坯制件包裹于一种耐高温包套中，将温度升至100～300℃后，加压，压力为50～300MPa，并保持该压力3～30min，最后经水冷降温、泄压得到致密度均匀的制品。
2.根据实现权利要求1所述一种适合PEEK成型方法，其特征在于：将PEEK模塑粉或者与其他填料的混合物利用预成型方法进行预成型。
3.根据实现权利要求1所述一种适合PEEK成型方法，其特征在于：将预成型毛坯制件包裹于耐高温包套中进行成型。
4.根据实现权利要求1所述一种适合PEEK成型方法，其特征在于：模压温度要控制在100～300℃。
5.根据实现权利要求1所述一种适合PEEK成型方法，其特征在于：模压压力要控制在50～300MPa。
6.根据实现权利要求1所述一种适合PEEK成型方法，其特征在于：模压时间控制在3～30min。
7.根据实现权利要求1所述一种适合PEEK成型方法，其特征在于：模压后后经水冷降温、泄压过程得到致密度均匀的制品。
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