CN105524405A - 抗静电peek复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗静电PEEK复合材料，由68-84份PEEK，15-30份短切碳纤维，1-2份碳纳米管制成，其中所述短切碳纤维和碳纳米管均经过磺化PEEK表面处理，磺化PEEK的磺化度为70-80。还公开了其制备方法。本发明在PEEK中添加短切碳纤维和碳纳米管，可以有效提高PEEK材料的耐磨性、拉伸强度和模量等性能，表面电阻均匀，可满足抗静电要求高的场合使用。短切碳纤维和碳纳米管先用高磺化的PEEK进行处理，可以改善其表面活性，有助于其在PEEK基质中的分散，减少团聚，复合材料中碳纤维、碳纳米管与PEEK结合更紧密，对提高材料韧性、降低表面电阻有帮助。
Description
技术领域
本发明涉及抗静电PEEK复合材料及其制备方法，属于复合材料领域。
背景技术
聚醚醚酮(PEEK)是分子主链中含有链节的线性芳香族高分子化合物，是一种耐高温、高性能的热塑性特种工程塑料。PEEK有着良好的机械性能和耐化学品、耐磨损、耐水解等性能；比重轻，自润滑性能好，具有非常好的加工性能，可以应用到航空、机械、电子、化工、汽车等高科技工业领域，尤其可制造使用在速度高达350KM/h的高速铁路列车上的高要求的机械零部件，如齿轮、轴承、活塞环、支撑环、密封环(函)、阀片、耐磨圈等，有代替传统金属材料的趋势。PEEK材料具有极好的绝缘性，其表面电阻率很高，达到1015-1016Ω·cm，因此人们研制出了抗静电PEEK材料，采用碳纤维或炭黑等导电材料共混得到成品。但由于碳纤维的团聚作用，加入PEEK中会导致整体材料韧性变差，而且碳纤维在PEEK基质中分布不均匀，影响到材料表面电阻。仅加入炭黑类的材料对PEEK树脂的力学性能没有改善作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗静电PEEK复合材料，具有优秀的力学性能和较低的表面电阻。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种抗静电PEEK复合材料，其特征在于：由68-84份PEEK，15-30份短切碳纤维，1-2份碳纳米管制成，其中所述短切碳纤维和碳纳米管均经过磺化PEEK表面处理，磺化PEEK的磺化度为70-80。
优选的，所述短切碳纤维的短切长度为2-5mm，直径7um。
优选的，所述碳纳米管为多壁碳纳米管，管径8-15nm，长度50um，堆积密度0.27g/cm3。
本发明还提供了上述的抗静电PEEK复合材料的制备方法，其步骤包括：
A、将合适重量的磺化PEEK溶于水中，加入短切碳纤维和碳纳米管，搅拌后加热进行反应，抽滤，干燥、粉碎，其中磺化PEEK与短切碳纤维+碳纳米管的质量比为1:50；
B、PEEK粉末与步骤A制得的粉末加入分散剂中，充分搅拌以使所有材料均匀共混；
C、抽滤，将混合后的材料放入395-400℃的热压模具模腔中，待熔融后，在10Mpa压力下成型，冷却脱模；
D、脱模后的材料在250℃保温60min，整个保温过程压力为4Mpa，得到成品。
优选的，所述分散剂为乙醇。
本发明在PEEK中添加短切碳纤维和碳纳米管，可以有效提高PEEK材料的耐磨性、拉伸强度和模量等性能，表面电阻均匀，可满足抗静电要求高的场合使用。短切碳纤维和碳纳米管先用高磺化的PEEK进行处理，可以改善其表面活性，有助于其在PEEK基质中的分散，减少团聚，复合材料中碳纤维、碳纳米管与PEEK结合更紧密，对提高材料韧性、降低表面电阻有帮助。
具体实施方式
实施例1
本抗静电PEEK复合材料的制备方法，其步骤包括：
A、将0.64份的磺化度为80的PEEK溶于水中，加入30份短切碳纤维和2份碳纳米管，搅拌后加热到90℃反应48小时，抽滤，干燥、粉碎；
B、68份PEEK粉末与步骤A制得的粉末加入乙醇中，充分搅拌以使所有材料均匀共混；
C、抽滤，乙醇回收，将混合后的材料放入395-400℃的热压模具模腔中，待熔融后，在10Mpa压力下成型，冷却脱模；
D、脱模后的材料在250℃保温60min，整个保温过程压力为4Mpa，得到成品。
对制得的抗静电PEEK复合材料进行性能测试，测试结果见表1。
实施例2
本抗静电PEEK复合材料的制备方法，其步骤包括：
A、将0.32份的磺化度为70的PEEK溶于水中，加入15份短切碳纤维和1份碳纳米管，搅拌后加热到90℃反应48小时，抽滤，干燥、粉碎；
B、84份PEEK粉末与步骤A制得的粉末加入乙醇中，充分搅拌以使所有材料均匀共混；
C、抽滤，将混合后的材料放入395-400℃的热压模具模腔中，待熔融后，在10Mpa压力下成型，冷却脱模；
D、脱模后的材料在250℃保温60min，整个保温过程压力为4Mpa，得到成品。
对制得的抗静电PEEK复合材料进行性能测试，测试结果见表1。
实施例3
本抗静电PEEK复合材料的制备方法，其步骤包括：
A、将0.53份的磺化度为75的PEEK溶于水中，加入25份短切碳纤维和1.5份碳纳米管，搅拌后加热到90℃反应48小时，抽滤，干燥、粉碎；
B、73.5份PEEK粉末与步骤A制得的粉末加入乙醇中，充分搅拌以使所有材料均匀共混；
C、抽滤，将混合后的材料放入395-400℃的热压模具模腔中，待熔融后，在10Mpa压力下成型，冷却脱模；
D、脱模后的材料在250℃保温60min，整个保温过程压力为4Mpa，得到成品。
对制得的抗静电PEEK复合材料进行性能测试，测试结果见表1。
备注：摩擦磨损试验条件：初始负荷196N，转速200r/min,干摩擦2h。对磨轮：45钢，42-45HRC。
Claims (5)
1.一种抗静电PEEK复合材料，其特征在于：由68-84份PEEK，15-30份短切碳纤维，1-2份碳纳米管制成，其中所述短切碳纤维和碳纳米管均经过磺化PEEK表面处理，磺化PEEK的磺化度为70-80。
2.根据权利要求1所述的抗静电PEEK复合材料，其特征在于：所述短切碳纤维的短切长度为2-5mm，直径7um。
3.根据权利要求2所述的抗静电PEEK复合材料，其特征在于：所述碳纳米管为多壁碳纳米管，管径8-15nm，长度50um，堆积密度0.27g/cm3。
4.一个权利要求1-3中任一项所述的抗静电PEEK复合材料的制备方法，其步骤包括：
A、短切碳纤维和碳纳米管分别置于50℃的浓硫酸/浓硝酸混合溶液中超声酸化处理，去离子水洗涤、抽滤、烘干，将合适重量的磺化PEEK溶于水中，加入短切碳纤维和碳纳米管，搅拌后加热进行反应，然后抽滤，干燥、粉碎，其中磺化PEEK与短切碳纤维+碳纳米管的质量比为1:50；
B、PEEK粉末与步骤A制得的粉末加入分散剂中，充分搅拌以使所有材料均匀共混；
C、抽滤，将混合后的材料放入395-400℃的热压模具模腔中，待熔融后，在10Mpa压力下成型，冷却脱模；
D、脱模后的材料在250℃保温60min，整个保温过程压力为4Mpa，得到成品。
5.根据权利要求4所述的抗静电PEEK复合材料的制备方法，其特征在于：所述分散剂为乙醇。
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