CN105440574B - 一种改性peek材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性PEEK材料，包括下列重量份的组分构成：PEEK 70~80份；聚四氟乙烯5~20份；Cu3~5份；MoS2 5~10份；碳纤维8~20份。通过本发明制备的PEET改性材料，具有较好的力学强度以及摩擦系数，同时其性能的均匀性较好。
Description
技术领域
本发明涉及高分子领域，更具体地说，它涉及一种改性PEEK材料及其制备方法。
背景技术
改性塑料，是指在通用塑料和工程塑料的基础上，经过填充、共混、增强等方法加工改性，提高了阻燃性、强度、抗冲击性、韧性等方面的性能的塑料制品。
聚醚醚酮(PEEK)树脂是一种性能优异的特种工程塑料，与其他特种工程塑料相比具有更多显著优势，耐正高温260度、机械性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃、耐剥离性、耐磨性、不耐强硝酸、浓硫酸、抗辐射、超强的机械性能可用于高端的机械、核工程和航空等科技。
但是，PEEK材料在热加工处理过程中，内部容易形成不定型的结晶，导致内应力集聚，导致局部应力集中而影响整体强度。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本实发明的目的在于提供一种减小内应力的改性PEEK材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种改性PEEK材料，包括下列重量份的组分构成：
PEEK 70~80份；
聚四氟乙烯 5~20份；
Cu 3~5份；
MoS2 5~10份；
碳纤维 8~20份。
作为进一步的优选：还包括有润滑剂2~5份。
作为进一步的优选：所述润滑剂为油酸酰胺、芥酸酰胺中至少一种。
作为进一步的优选：水滑石3~6份。
作为进一步的优选：还包括有改性剂3~5份，所述改性剂为CuF或CuS中至少一种。
作为进一步的优选：还包括有Si3N4：3~5份。
作为进一步的优选：还包括有钛酸四丁酯3~5份。
改性PEEK材料的方法：
步骤一：将原料按照比例搅拌均匀；
步骤二：将混合均匀的原料放入模压机中模压，得到模压片；
步骤三：将模压片进行烧结；
步骤四：将烧结完成的模压片进行回火处理；
步骤五：对回火完成的产品进行精加工得到产品。
作为进一步的优选：所述步骤三中烧结温度为350~500℃，烧结时间为6~10小时。
作为进一步的优选：所述步骤四中的回火温度为150~200℃，回火时间为3~5小时。
以PEEK为基料，掺杂聚四氟乙烯，PEEK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。很容易形成不规则的晶体，而加入四氟乙烯，能够提高PEEK的自润滑性，提高降低材料的表面摩擦系数。碳纤维的加入，对于PEEK起到了一个补强作用，通过纤维补强，来减少局部应力集中的问题。MoS2本身能够给PEEK带来金属光泽的同时能够起到润滑效果，进一步提升其耐摩擦性。同时通过MoS2和聚四氟乙烯的共同作用下，不仅仅增加了材料表面的抗摩擦能力，在分子层面上，也进一步增强了分子之间的滑移能力，同时聚四氟乙烯也是易结晶的物质，聚四氟乙烯在加工过程中会与PEEK进一步反应，而通过聚四氟乙烯集团的结晶，能够促使PEEK形成较为均匀稳定的晶体。Cu选用Cu粉末，加入Cu能使复合材料的摩擦系数和磨损率同时下降，同时也能够使得PEEK的强度增加。在于CuF或CuS的共同作用下，能够进一步提高PEEK的力学强度。
而润滑剂油酸酰胺、芥酸酰胺的加入，使得PEEK具有更好的手感，不会对外界物质有粘附现象，能够提高其爽滑性。
水滑石本身就是层状双金属氢氧化物，是一种层状物质，一方面能够提高PEEK分子之间的滑移能力，提高PEEK和聚四氟乙烯聚合物结晶的均匀度，另一方面，起到一个稳定剂的效果，提高原料的稳定性。
Si3N4的加入在摩擦过程中一部分Si3N4被氧化为SiO2,改善了转移膜的特征,形成连续致密的转移膜,降低了PEEK的摩擦系数和磨损率,而另一部分Si3N4则嵌入PEEK表面,使PEEK表面变成粒子增强型材料。
钛酸四丁酯在高温下能够与PEEK发生聚合，进一步控制了PEEK的结构，使得其能够形成较为均匀的晶相，保证了PEEK整体的力学强度。在于聚四氟乙烯的共同作用下，使得PEEK的强度的稳定性能够有一个提高。
同时，在生产工艺中增加回火这一工序，能够促使结晶均匀，消除内应力。
具体实施方式
实施例一：
PEEK：70份；
聚四氟乙烯：10份；
Cu：5份；
MoS2：10份；
碳纤维：15份。
步骤一：将原料按照比例搅拌均匀；
步骤二：将混合均匀的原料放入模压机中模压，得到模压片；
步骤三：将模压片进行烧结；
步骤四：将烧结完成的模压片进行回火处理；
步骤五：对回火完成的产品进行精加工得到产品。
所述步骤三中烧结温度为400℃，烧结时间为8小时。
所述步骤四中的回火温度为200℃，回火时间为4小时。
实施例二：
PEEK：80份；
聚四氟乙烯：5份；
Cu：5份；
MoS2：7份；
碳纤维：20份。
步骤一：将原料按照比例搅拌均匀；
步骤二：将混合均匀的原料放入模压机中模压，得到模压片；
步骤三：将模压片进行烧结；
步骤四：将烧结完成的模压片进行回火处理；
步骤五：对回火完成的产品进行精加工得到产品。
所述步骤三中烧结温度为400℃，烧结时间为8小时。
所述步骤四中的回火温度为200℃，回火时间为4小时。
实施例三
PEEK：80份；
聚四氟乙烯：20份；
Cu：3份；
MoS2：5份；
碳纤维：8份。
步骤一：将原料按照比例搅拌均匀；
步骤二：将混合均匀的原料放入模压机中模压，得到模压片；
步骤三：将模压片进行烧结；
步骤四：将烧结完成的模压片进行回火处理；
步骤五：对回火完成的产品进行精加工得到产品。
所述步骤三中烧结温度为400℃，烧结时间为8小时。
所述步骤四中的回火温度为200℃，回火时间为4小时。
实施例四
PEEK：80份；
聚四氟乙烯：20份；
Cu：3份；
MoS2：5份；
碳纤维：8份；
碳酸四丁酯：4份；
水滑石：5份；
油酸酰胺：5份；
Cuf：4份；
si3n4：4份。
步骤一：将原料按照比例搅拌均匀；
步骤二：将混合均匀的原料放入模压机中模压，得到模压片；
步骤三：将模压片进行烧结；
步骤四：将烧结完成的模压片进行回火处理；
步骤五：对回火完成的产品进行精加工得到产品。
所述步骤三中烧结温度为400℃，烧结时间为8小时。
所述步骤四中的回火温度为200℃，回火时间为4小时。
实施例五
PEEK：80份；
聚四氟乙烯：20份；
Cu：3份；
MoS2：5份；
碳纤维：8份；
碳酸四丁酯：4份；
芥酸酰胺：5份。
步骤一：将原料按照比例搅拌均匀；
步骤二：将混合均匀的原料放入模压机中模压，得到模压片；
步骤三：将模压片进行烧结；
步骤四：将烧结完成的模压片进行回火处理；
步骤五：对回火完成的产品进行精加工得到产品。
所述步骤三中烧结温度为400℃，烧结时间为8小时。
所述步骤四中的回火温度为200℃，回火时间为4小时。
实施例六
PEEK：80份；
聚四氟乙烯：20份；
Cu：3份；
MoS2：5份；
碳纤维：8份；
水滑石：5份；
油酸酰胺：5份；
Cus：4份；
si3n4：4份。
步骤一：将原料按照比例搅拌均匀；
步骤二：将混合均匀的原料放入模压机中模压，得到模压片；
步骤三：将模压片进行烧结；
步骤四：将烧结完成的模压片进行回火处理；
步骤五：对回火完成的产品进行精加工得到产品。
所述步骤三中烧结温度为400℃，烧结时间为8小时。
所述步骤四中的回火温度为200℃，回火时间为4小时。
对比例一
PEEK：70份；
Cu：5份；
碳纤维：8份。
步骤一：将原料按照比例搅拌均匀；
步骤二：将混合均匀的原料放入模压机中模压，得到模压片；
步骤三：将模压片进行烧结；
步骤四：将烧结完成的模压片进行回火处理；
步骤五：对回火完成的产品进行精加工得到产品。
所述步骤三中烧结温度为400℃，烧结时间为8小时。
所述步骤四中的回火温度为200℃，回火时间为4小时。
对比例二
PEEK：70份；
聚四氟乙烯：10份；
MoS2：10份；
碳纤维：8份。
步骤一：将原料按照比例搅拌均匀；
步骤二：将混合均匀的原料放入模压机中模压，得到模压片；
步骤三：将模压片进行烧结；
步骤四：将烧结完成的模压片进行回火处理；
步骤五：对回火完成的产品进行精加工得到产品。
所述步骤三中烧结温度为400℃，烧结时间为8小时。
所述步骤四中的回火温度为200℃，回火时间为4小时。
对比例三
PEEK：70份；
步骤一：将原料按照比例搅拌均匀；
步骤二：将混合均匀的原料放入模压机中模压，得到模压片；
步骤三：将模压片进行烧结；
步骤四：对回火完成的产品进行精加工得到产品。
所述步骤三中烧结温度为400℃，烧结时间为8小时。
试验：通过上述实施例以及对比例制备配方以及方法得到的PEEK分别取20块式样，测量其拉伸强度、磨损系数，记录其平均值以及其标准差。
通过上述数据可以得出，通过本发明制备的PEET改性材料，具有较好的力学强度以及摩擦系数，同时其性能的均匀性较好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种改性PEEK材料，包括下列重量份的组分构成：
PEEK 70~80份；
聚四氟乙烯 5~20份；
Cu 3~5份；
MoS2 5~10份；
碳纤维 8~20份；
润滑剂2~5份；
水滑石3~6份；
改性剂3~5份，所述改性剂为CuF或CuS中至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种改性PEEK材料，其特征在于：所述润滑剂为油酸酰胺、芥酸酰胺中至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种改性PEEK材料，其特征在于：还包括有Si3N4：3~5份。
4.根据权利要求3所述的一种改性PEEK材料，其特征在于：还包括有钛酸四丁酯3~5份。
5.制造权利要求1至4任意一项所述的改性PEEK材料的方法：
步骤一：将原料按照比例搅拌均匀；
步骤二：将混合均匀的原料放入模压机中模压，得到模压片；
步骤三：将模压片进行烧结；
步骤四：将烧结完成的模压片进行回火处理；
步骤五：对回火完成的产品进行精加工得到产品。
6.根据权利要求5所述的制造改性PEEK材料的方法：所述步骤三中烧结温度为350~500℃，烧结时间为6~10小时。
7.根据权利要求5所述的制造改性PEEK材料的方法：所述步骤四中的回火温度为150~200℃，回火时间为3~5小时。
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