CN107540856A - 一种碳纤维复合聚醚醚酮增强材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种碳纤维复合聚醚醚酮增强材料的制备方法，本发明采用“分段进料、均质均相、一次切粒”的方式。通过分段进料、均质均相的方式从根本上解决了常温物理状态下，不同密度、粒径物料混合均匀的难题；同时一次切粒的引入，从根本上解决了短纤混合加入过程中，螺杆对纤维物料的剪切作用，使得连续纤维长度更长、力学性能更为优异，同时物料颗粒表观更为规整。按照本方法生产出的纤维增强聚醚醚酮树脂，在同等纤维添加量的前提下，拉伸、弯曲、断裂、抗压等性能上均超越以往产品。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种碳纤维复合聚醚醚酮增强材料的制备方法，
背景技术
聚醚醚酮是一种芳香族半结晶热塑性聚合物，其分子结构中含有刚性的苯环、柔性的醚键和多位置酮键，由于分子结构的特殊性决定了该聚合物拥有良好的耐磨性、耐化学品性、耐辐射性、阻燃性等多方面的优异性能。因此，聚醚醚酮除应用于国防军事外，还广泛应用于航空航天、电子电器、汽车、高端技术及医疗等许多领域。
碳纤维是一种含碳量在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。
目前市场上使用的碳纤维增强复合材料的制备是通过常温物理混合得到增强材料，由于现有的碳纤维增强材料均采用短纤维、常温物理共混的方法进行制备，碳纤维与聚醚醚酮无论从堆积密度或外部形态等方面差异较大，很难将两种物料均匀混合，材料加工制件后废品率较高，性能无法满足应用要求。
发明内容
本发明针对上述现有技术缺陷，提供一种碳纤维复合聚醚醚酮增强材料的制备方法，该材料具有无机材料含量单一、力学性能优异、批次稳定性好等优点。
本发明的技术方案如下：
一种碳纤维复合聚醚醚酮增强材料的制备方法，该方法采用硅酮为分散剂，采用碳纤维作为增强材料，具体的制备过程包括以下步骤：
(1)将分散剂硅酮与聚醚醚酮按照质量比1％～3％：99％～97％添加到混合机中，混合速度为15～20r/min，混合时间为25min；
(2)将混合后产品置于120℃烘箱中进行烘干，烘干时间为4h，烘干后投入挤出机料斗；
(3)将卷装连续碳纤维经烘干炉，喂入连续挤出机侧喂料口的混料段，螺杆转速为170r/min；进行注射挤出，挤出温度为395℃，冷却方式为风冷，切粒长度4mm。
作为优选：步骤(1)中所述的分散剂硅酮与聚醚醚酮的质量比为3％：97％。
步骤(3)中连续碳纤维需经过120℃烘干炉，烘干1.5小时。
所述的硅酮(Silicones)俗称硅油或二甲基硅油，分子式：(CH3)3SiO(CH3)2SiOnSi(CH3)3，系有机硅氧化物的聚合物，是一系列不同分子量的聚二甲基硅氧烷，黏度随分子量增大而增加。
本发明的积极效果在于：采用“分段进料、均质均相、一次切粒”的方式。通过分段进料、均质均相的方式从根本上解决了常温物理状态下，不同密度、粒径物料混合均匀的难题；同时一次切粒的引入，从根本上解决了短纤混合加入过程中，螺杆对纤维物料的剪切作用，使得连续纤维长度更长、力学性能更为优异，同时物料颗粒表观更为规整。硅酮的加入，使得熔融加工的过程中，螺杆扭矩降低、内外摩擦力均减小。按照本方法生产出的纤维增强聚醚醚酮树脂，在同等纤维添加量的前提下，拉伸、弯曲、断裂、抗压等性能上均超越以往产品。同时，还具有操作简便、易于实施等的特点。
具体实施方式
通过以下具体实施例对本发明进行详细描述，下述实施例只是对本发明作进一步的解释说明，但并不以任何方式对本发明作任何限制。对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或变化都在本发明的权利要求范围之内。
实施例1
将分散剂硅酮按照质量比1：99与聚醚醚酮添加到混合机中，混合速度为15～20r/min，研磨时间为25min；将混合后产品置于120℃烘箱中进行烘干，烘干时间为4h，烘干后投入挤出机料斗；将卷装连续碳纤维经烘干炉，连续干燥1.5小时后，喂入连续挤出机侧喂料口的混料段，螺杆转速为170r/min；进行注射挤出，挤出温度为395℃，冷却方式为风冷，切粒长度4mm。
实施例2
将分散剂硅酮按照质量比2：98与聚醚醚酮添加到混合机中，混合速度为15～20r/min，研磨时间为25min；将混合后产品置于120℃烘箱中进行烘干，烘干时间为4h，烘干后投入挤出机料斗；将卷装连续碳纤维经烘干炉，连续干燥1.5小时后，喂入连续挤出机侧喂料口的混料段，螺杆转速为170r/min；进行注射挤出，挤出温度为395℃，冷却方式为风冷，切粒长度4mm。
实施例3
将分散剂硅酮按照质量比3：97与聚醚醚酮添加到混合机中，混合速度为15～20r/min，研磨时间为25min；将混合后产品置于120℃烘箱中进行烘干，烘干时间为4h，烘干后投入挤出机料斗；将卷装连续碳纤维经烘干炉，连续干燥1.5小时后，喂入连续挤出机侧喂料口的混料段，螺杆转速为170r/min；进行注射挤出，挤出温度为395℃，冷却方式为风冷，切粒长度4mm。
测得连续碳纤维复合增强产品的性能如表1所示。
表1：连续碳纤维复合增强产品性能测试表
Claims (3)
1.一种碳纤维复合聚醚醚酮增强材料的制备方法，其特征在于：该方法采用硅酮为分散剂，采用碳纤维作为增强材料，具体的制备过程包括以下步骤：
(1)将分散剂硅酮与聚醚醚酮按照质量比1％～3％：99％～97％添加到混合机中，混合速度为15～20r/min，混合时间为25min；
(2)将混合后产品置于120℃烘箱中进行烘干，烘干时间为4h，烘干后投入挤出机料斗；
(3)将卷装连续碳纤维经烘干炉，喂入连续挤出机侧喂料口的混料段，螺杆转速为170r/min；进行注射挤出，挤出温度为395℃，冷却方式为风冷，切粒长度4mm。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合聚醚醚酮增强材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的分散剂硅酮与聚醚醚酮的的质量比为3％：97％。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合聚醚醚酮增强材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中连续碳纤维需经过120℃烘干炉，烘干1.5小时。
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