CN105802126A - 一种碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料 - Google Patents

一种碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料，其主要是由以下重量份比例的原料所制成：聚醚醚酮树脂80份、聚四氟乙烯树脂30‑50份、纳米碳纤维30‑50份、聚酰胺酸10‑20份、高岭土2‑10份、硫酸钙2‑8份、二氧化钛1‑5份。相对于现有技术，本发明所得的碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料，成本低，工艺简单，不仅拉伸强度和弯曲强度高，同时密度显著降低，产品整体性能优异。

Description

一种碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料
技术领域
本发明公开了一种碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料，属于高分子复合材料技术领域。
背景技术
聚醚醚酮树脂是一种高结晶性的芳族线性热塑性特种树脂。它兼具有芳香族热固性树脂的耐热性、化学稳定性及热塑性树脂的易加工等特性，综合性能优良，通常采用注射成型、挤出成型、模压成型、吹塑成型等方法加工成型。为了满足制造高精度、耐热、耐腐蚀、耐磨损、抗疲劳和抗冲击零部件的要求，对聚醚醚酮树脂进行共混、填充、纤维复合等增强改性处理，以得到性能更加优异的聚醚醚酮树脂复合材料。
为改善高分子材料的性能，拓展应用市场对高分子材料进行改性，从而提高材料综合性能，挖掘材料潜在的各种功能是人类材料工业最流行的方法，在许多领域广泛应用。
碳纤维(carbon fiber，简称CF)，是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。
目前，已有大量碳纤维增强材料的研究，但是往往存在一些缺陷，如产品强度低，密度大等，无法充分发挥碳纤维复合的优势。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料，它主要是由以下重量份比例的原料所制成：
聚醚醚酮树脂80份、聚四氟乙烯树脂30-50份、纳米碳纤维30-50份、
聚酰胺酸10-20份、高岭土2-10份、硫酸钙2-8份、二氧化钛1-5份。
作为优选，所述碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料主要是由以下重量份比例的原料所制成：
聚醚醚酮树脂80份、聚四氟乙烯树脂35-45份、纳米碳纤维35-45份、
聚酰胺酸12-18份、高岭土4-8份、硫酸钙4-6份、二氧化钛2-4份。
作为另一种优选，所述的碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料主要是由以下重量份比例的原料所制成：
聚醚醚酮树脂80份、聚四氟乙烯树脂30份、纳米碳纤维30份、
聚酰胺酸10份、高岭土2份、硫酸钙2份、二氧化钛1份。
作为另一种优选，所述的碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料主要是由以下重量份比例的原料所制成：
聚醚醚酮树脂80份、聚四氟乙烯树脂50份、纳米碳纤维50份、
聚酰胺酸20份、高岭土10份、硫酸钙8份、二氧化钛5份。
作为另一种优选，所述聚醚醚酮树脂的聚合度为60-80。
作为另一种优选，所述纳米碳纤维的长径比为1.5-2.5。
作为另一种优选，所述的碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料主要是由以下步骤所制成：
(1)取聚醚醚酮树脂、聚四氟乙烯树脂和聚酰胺酸混合，然后熔融，不断搅拌；
(2)在上述熔融状态下加入纳米碳纤维、高岭土、硫酸钙和二氧化钛，继续搅拌；
(3)搅拌结束后，成型，即得。
作为另一种优选，步骤(2)中所述搅拌时间为2-4h。
有益效果：相对于现有技术，本发明所得的碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料，成本低，工艺简单，不仅拉伸强度和弯曲强度高，同时密度显著降低，产品整体性能优异。
具体实施方式
实施例1：
组方：
聚醚醚酮树脂80份、聚四氟乙烯树脂30份、纳米碳纤维30份、
聚酰胺酸10份、高岭土2份、硫酸钙2份、二氧化钛1份。
所述聚醚醚酮树脂的聚合度为60。
所述纳米碳纤维的长径比为1.5。
制备方法：
(1)取聚醚醚酮树脂、聚四氟乙烯树脂和聚酰胺酸混合，然后熔融，不断搅拌；
(2)在上述熔融状态下加入纳米碳纤维、高岭土、硫酸钙和二氧化钛，继续搅拌；
(3)搅拌结束后，成型，即得。
步骤(2)中所述搅拌时间为2h。
实施例2：
组方：
聚醚醚酮树脂80份、聚四氟乙烯树脂50份、纳米碳纤维50份、
聚酰胺酸20份、高岭土10份、硫酸钙8份、二氧化钛5份。
所述聚醚醚酮树脂的聚合度为80。
所述纳米碳纤维的长径比为2.5。
制备方法：
(1)取聚醚醚酮树脂、聚四氟乙烯树脂和聚酰胺酸混合，然后熔融，不断搅拌；
(2)在上述熔融状态下加入纳米碳纤维、高岭土、硫酸钙和二氧化钛，继续搅拌；
(3)搅拌结束后，成型，即得。
步骤(2)中所述搅拌时间为4h。
实施例3：
组方：
聚醚醚酮树脂80份、聚四氟乙烯树脂40份、纳米碳纤维40份、
聚酰胺酸15份、高岭土6份、硫酸钙5份、二氧化钛3份。
所述聚醚醚酮树脂的聚合度为70。
所述纳米碳纤维的长径比为2。
制备方法：
(1)取聚醚醚酮树脂、聚四氟乙烯树脂和聚酰胺酸混合，然后熔融，不断搅拌；
(2)在上述熔融状态下加入纳米碳纤维、高岭土、硫酸钙和二氧化钛，继续搅拌；
(3)搅拌结束后，成型，即得。
步骤(2)中所述搅拌时间为3h。
实施例4：
组方：
聚醚醚酮树脂80份、聚四氟乙烯树脂35份、纳米碳纤维35份、
聚酰胺酸12份、高岭土4份、硫酸钙4份、二氧化钛2份。
所述聚醚醚酮树脂的聚合度为65。
所述纳米碳纤维的长径比为1.8。
制备方法：
(1)取聚醚醚酮树脂、聚四氟乙烯树脂和聚酰胺酸混合，然后熔融，不断搅拌；
(2)在上述熔融状态下加入纳米碳纤维、高岭土、硫酸钙和二氧化钛，继续搅拌；
(3)搅拌结束后，成型，即得。
步骤(2)中所述搅拌时间为3h。
实施例5：
组方：
聚醚醚酮树脂80份、聚四氟乙烯树脂45份、纳米碳纤维45份、
聚酰胺酸18份、高岭土8份、硫酸钙6份、二氧化钛4份。
所述聚醚醚酮树脂的聚合度为75。
所述纳米碳纤维的长径比为2.2。
制备方法：
(1)取聚醚醚酮树脂、聚四氟乙烯树脂和聚酰胺酸混合，然后熔融，不断搅拌；
(2)在上述熔融状态下加入纳米碳纤维、高岭土、硫酸钙和二氧化钛，继续搅拌；
(3)搅拌结束后，成型，即得。
步骤(2)中所述搅拌时间为3h。
实验例本发明所得复合材料性能检测
对照1组采用本发明实施例3组方和制备方法，不同之处在于：所述聚醚醚酮树脂的聚合度为50；
对照2组采用本发明实施例3组方和制备方法，不同之处在于：所述纳米碳纤维的长径比为3；
对照3组采用本发明实施例3组方和制备方法，不同之处在于：所述聚醚醚酮树脂的聚合度为90，所述纳米碳纤维的长径比为1；
最后考察产品性能，拉伸强度采用ISO527方法检测，弯曲强度采用ISO178方法检测，密度采用ISO1183方法检测，结果见下表1.
表1本发明所得复合材料性能检测结果(n＝3)
注：与对照组比较，*P<0.05
由上表可得，与对照1组、2组和3组相比较，本发明实施例3、4和5所得复合材料经过检测，结果显示其拉伸强度和弯曲均显著提高，同时，产品密度显著降低。表明本发明复合材料在提高强度的同时，还可以降低密度。

Claims (8)

1.一种碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料，其特征在于，它主要是由以下重量份比例的原料所制成：
聚醚醚酮树脂80份、聚四氟乙烯树脂30-50份、纳米碳纤维30-50份、
聚酰胺酸10-20份、高岭土2-10份、硫酸钙2-8份、二氧化钛1-5份。
2.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料，其特征在于，它主要是由以下重量份比例的原料所制成：
聚醚醚酮树脂80份、聚四氟乙烯树脂35-45份、纳米碳纤维35-45份、
聚酰胺酸12-18份、高岭土4-8份、硫酸钙4-6份、二氧化钛2-4份。
3.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料，其特征在于，它主要是由以下重量份比例的原料所制成：
聚醚醚酮树脂80份、聚四氟乙烯树脂30份、纳米碳纤维30份、
聚酰胺酸10份、高岭土2份、硫酸钙2份、二氧化钛1份。
4.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料，其特征在于，它主要是由以下重量份比例的原料所制成：
聚醚醚酮树脂80份、聚四氟乙烯树脂50份、纳米碳纤维50份、
聚酰胺酸20份、高岭土10份、硫酸钙8份、二氧化钛5份。
5.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料，其特征在于，所述聚醚醚酮树脂的聚合度为60-80。
6.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料，其特征在于，所述纳米碳纤维的长径比为1.5-2.5。
7.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料，其特征在于，其主要是由以下步骤所制成：
(1)取聚醚醚酮树脂、聚四氟乙烯树脂和聚酰胺酸混合，然后熔融，不断搅拌；
(2)在上述熔融状态下加入纳米碳纤维、高岭土、硫酸钙和二氧化钛，继续搅拌；
(3)搅拌结束后，成型，即得。
8.根据权利要求6所述的碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料，其特征在于，步骤(2)中所述搅拌时间为2-4h。
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