CN106147126A

CN106147126A - 一种高性能聚醚醚酮/短切碳纤维复合材料的制备方法

Info

Publication number: CN106147126A
Application number: CN201510180750.6A
Authority: CN
Inventors: 崔晓禹; 刘刚; 林航
Original assignee: Heilongjiang Xinda Enterprise Group Co Ltd
Current assignee: Heilongjiang Xinda Enterprise Group Co Ltd
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2015-04-16
Publication date: 2016-11-23

Abstract

本发明公开了一种高性能聚醚醚酮/短切碳纤维基复合材料，由下述组分按重量份组成：聚醚醚酮60～100份，短切碳纤维0～40份，高温润滑剂0～3份，将基体聚醚醚酮树脂与高温润滑剂通过高速混合机混合均匀，短切碳纤维通过双螺杆挤出机侧位料加入，本发明材料易得，生产工艺简单，有效的改善了聚醚醚酮的脆性大、剪切性能差、热变形温度低等缺点，当短切碳纤维质量分数为15%时，聚醚醚酮/短切碳纤维复合材料的拉伸强度比纯聚醚醚酮提高了70 %, 剪切强度提高了46% ,弯曲强度提高了约 68 %，短切碳纤维纤维的加入，提高了聚醚醚酮的热性能，热分解温度提高了55℃，制得的聚醚醚酮/短切碳纤维复合材料应用在航空领域的零部件上，应用效果良好。

Description

一种高性能聚醚醚酮 / 短切碳纤维复合材料的制备方法

技术领域

本发明属于特种工程塑料领域，具体涉及一种聚醚醚酮/短切碳纤维复合材料的制备方法。本发明所述的聚醚醚酮/短切碳纤维复合材料，按聚醚醚酮占基体的百分含量(60～100)、短切碳纤维的占基体的百分含量(0～40份)、高温润滑剂WGP占基体的百分含量(0～3份)，而后在双螺杆挤出机内，通过控制双螺杆挤出机料筒各段温度制备得到。本发明通过添加少量高温润滑剂WGP(0～3份)以及短切碳纤维即可以使聚醚醚酮/短切碳纤维复合材料具有更高的强度、模量、与聚醚醚酮有相同的加工温度及更好的尺寸稳定性等特性，短切碳纤维具有价格低廉与聚醚醚酮结合容易、绝缘性能好、冲击性能和压缩性能好等优点、与聚醚醚酮复合后可使其具有更高的热变形温度和更小的收缩率，因此可以更好的应用在航天航空、汽车、高铁等行业。

背景技术

聚醚醚酮是一种力学性能优良、耐化学药品性、耐高温性、耐辐射性、抗水解性、耐磨耗性及洁净度高的超高性能热塑性半结晶型工程塑料。作为一种高性能热塑性工程塑料，聚醚醚酮可以替代部分传统金属材料广泛应用于汽车、航空航天、机器设备等领域。尤其是在航空航天领域，聚醚醚酮由于具有高的耐热性和低密度，在一些零部件的制造中已逐渐取代铝制品。由于聚醚醚酮制备困难，目前国内只有少数科研院所能制备高性能的聚醚醚酮，故聚醚醚酮价格昂贵，另外聚醚醚酮存在制品脆性大、剪切性能差等缺点；短切碳纤维具有价格低廉、与聚醚醚酮结合容易、绝缘性能好、冲击性能和压缩性能好等优点，与聚醚醚酮复合后可使其具有更高的热变形温度和更小的收缩率，因此在航空、航天等高科技领域中具有重要的应用前景。

发明内容

本发明的目的是为解决聚醚醚酮脆性大、剪切性能差而提供的一种高性能聚醚醚酮增强改性方法。

实现本发明目的技术解决方案为：聚醚醚酮增韧改性方法，将聚醚醚酮树脂、高温润滑剂按比列混合并干燥，使干燥后的共混物的基体含水率低于50ppm，短切碳纤维通过挤出机侧位料加入，然后采用熔融挤出的方法将树脂与长玻纤制备成共混物，其特征在于短切碳纤维的用量占共混物基体用量的0～40%，熔融挤出温度330～390℃。

一种高性能聚醚醚酮/短切碳纤维复合材料的组分和重量组分数配比为：聚醚醚酮60～100份、短切碳纤维0～40份以及高温润滑剂WGP 0～3份。

所述的聚醚醚酮为吉林大学特种工程塑料教育部工程研究中心制备，其熔融指数 13g/10min

所述的短切碳纤维为E玻纤，1200Tex，中材科技股份有限公司生产，短切碳纤维的添加量为总质量的0～40%

所述高温润滑剂为GENIO聚醚醚酮ST PELLET S(WGP)，白色半透明圆柱状颗粒，直径约为4ram，长度约为4ram，德国瓦克公司(Waeker)生产，高温润滑剂占共混物基体的0～3%。

具体实施方式

实施例一

称取聚醚醚酮 89份

短切碳纤维 10份

高温润滑剂 1份

首先将聚醚醚酮、短切碳纤维放在真空干燥箱中100～120℃真空干燥6～8小时，进而去除水分，将干燥后的聚醚醚酮与高温润滑剂放在高速混合机混合5～8分钟，将混好的物料由料斗加入到双螺杆挤出机中，短切碳纤维经侧位料加入，经熔融共混挤出、风冷却干燥、造粒、均化，其中料筒温度设为：330～390℃。

实施例二

称取聚醚醚酮 79份

短切碳纤维 20份

高温润滑剂 1份

工艺条件如实施例一

实施例三

称取聚醚醚酮 69份

短切碳纤维 30份

高温润滑剂 1份

工艺条件如实施例一

实施例四

称取聚醚醚酮 59份

短切碳纤维 40份

高温润滑剂 1份

工艺条件如实施例一

实施例五

称取聚醚醚酮 78份

短切碳纤维 20份

高温润滑剂 2份

工艺条件如实施例一

实施例六

称取聚醚醚酮 77份

短切碳纤维 20份

高温润滑剂 3份

工艺条件如实施例一

性能测试结果

测试项目	单位	聚醚醚酮(纯)	实施例一	实施例二	实施例三	实施例四	实施例五	实施例六
									拉伸强度	MPa	110.4	120.4	154.6	140.3	127.1	158.4	160.2
断裂伸长率	%	29.6	10.1	7.6	5.4	3.1	7.7	7.9
									弯曲强度	MPa	182.1	194.7	225.5	220.4	191.7	227.5	230.4
弯曲模量	GPa	3.5	5.1	7.2	7.5	6.3	7.4	7.9
									剪切强度	%	100.5	120.4	148.7	143.7	138.6	157.9	158.7
700℃质量保持率	%	51	62	71	75	79	72	73

Claims

1.一种制备高性能聚醚醚酮/短切碳纤维复合材料方法，是通过添加短切碳纤维、高温润滑剂，与聚醚醚酮共混，制备出聚醚醚酮/短切碳纤维复合材料，本发明的目的是为解决聚醚醚酮脆性大、剪切性能差、热变形温度低等缺点而提供的一种聚醚醚酮增强改性方法。

2.一种高性能聚乳醚醚酮/短切碳纤维复合材料的组分和重量组分数配比为：聚醚醚酮60～100份、短切碳纤维0～40份以及高温润滑剂WGP 0～3份。

3.根据专利要求1所述的所述的聚聚醚醚酮树脂，由吉林大学特种工程塑料教育部工程研究中心制备，其熔融指数 13g/10min。

4.根据专利要求1所述的短切碳纤维为E玻纤，1200Tex，中材科技股份有限公司生产，短切碳纤维的添加量为总质量的0～40%。

5.根据专利要求1所述的高温润滑剂为GENIO聚醚醚酮ST PELLET S(WGP)，白色半透明圆柱状颗粒，直径约为4ram，长度约为4ram，德国瓦克公司(Waeker)生产，高温润滑剂占共混物基体的0～3%。

6.根据专利要求1所述的一种增强改性方法为：将聚醚醚酮树脂、短切碳纤维干燥，温度 100～120℃、时间 6～8 h ，干燥时料的铺层厚度不大于25mm；已干燥的聚醚醚酮应尽快投入使用或密封保存，防止重新吸湿，尽量避免重复干燥，然后采用熔融挤出的方法，短切碳纤维通过侧位料加入，将共混物注塑成标准样件，聚醚醚酮占共混物基体用量的60～100%，短切碳纤维的用量占共混物基体用量的0～40%，熔融挤出温度330～390℃。