CN109401186A - 耐磨peek复合材料及其制备方法 - Google Patents

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靳予
孙克原
王孝刚
夏炎
陈朝曦
林丰
焦小东
陈佩民
徐小曼
刘雪梅
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    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L61/00—Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L61/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08L61/16—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of ketones with phenols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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Abstract

本发明公开了一种耐磨PEEK复合材料，其特征在于：按质量百分比由以下组分构成：PEEK：57~75%，碳纤维：10~18%，纳米SiO2：2~7%，PTFE：13~18%。并公开了其制备方法。在PEEK中加入碳纤维可以增加PEEK的模量，可以降低磨损量，但是对于PEEK的摩擦系数改善不明显。单纯加入PTFE可以降低摩擦系数，但是会降低PEEK的机械性能，且磨损量也会提高；单纯的引入纳米粒子可以增加强度，减少磨损量，但对摩擦系数改善不明显。本发明配方结合了三者的优点，使得材料的力学性能保持的情况下，大大降低了材料的摩擦系数和磨损量。产品可用于需要较高承载的耐磨结构件中。

Description

耐磨PEEK复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐磨PEEK复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
聚醚醚酮(Polyetheretherketone，PEEK)是在大分子主链结构中含有一个酮键和两个醚键的重复单元所构成的高聚物，属于一种半结晶聚合物，由英国ICI公司于1977年开发成功并于1980年正式生产销售的一种高性能工程塑料。具有耐腐蚀、耐高温、耐辐射等优点。在某些领域可以替代金属进行承载。但在某些需要承载且有相对运动领域，PEEK在无油条件下滑动摩擦系数较高，磨损较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐磨PEEK复合材料，具有良好的机械性能、耐磨性能。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种耐磨PEEK复合材料，按质量百分比由以下组分构成：
PEEK：57~75%
碳纤维：10~18%
纳米SiO2：2~7%
PTFE：13~18%。
优选的，所述PEEK为粒径10μm～50μm的悬浮细粉，所述PTFE为粒径20μm～80μm的悬浮细粉。
优选的，所述纳米SiO2的粒径在10nm-100nm之间。
优选的，所述碳纤维优选长径比在3~10，纤维长度优选为20~80μm。
本发明还公开了上述的耐磨PEEK复合材料的制备方法，其步骤为：
（1）采用硝酸-超声法处理碳纤维，采用硅烷偶联剂活化处理纳米SiO2；
（2）将PEEK、PTFE，碳纤维、纳米SiO2按比例分别称取，混合并搅拌均匀；
（3）将混合材料放入模具中在10~30MPa的压力下进行热压成型，360~390℃下保压10~30min；
（4）脱模获得毛坯，毛坯进行机加工得到成型制品。
本发明还公开了上述的耐磨PEEK复合材料的另一种制备方法，其步骤为：
（1）采用硝酸-超声法处理碳纤维，采用硅烷偶联剂活化处理纳米SiO2；
（2）将PEEK、PTFE，碳纤维、纳米SiO2按比例分别称取，混合并搅拌均匀；
（3）混合材料挤出造粒，将造粒粒子进行注塑或挤出获得成型制品。
在PEEK中加入碳纤维可以增加PEEK的模量，可以降低磨损量，但是对于PEEK的摩擦系数改善不明显。单纯加入PTFE可以降低摩擦系数，但是会降低PEEK的机械性能，且磨损量也会提高；单纯的引入纳米粒子可以增加强度，减少磨损量，但对摩擦系数改善不明显。本发明配方结合了三者的优点，使得材料的力学性能保持的情况下，大大降低了材料的摩擦系数和磨损量。产品可用于需要较高承载的耐磨结构件中。
具体实施方式
实施例1-3
本耐磨PEEK复合材料的制备方法为：
（1）采用硝酸-超声法处理碳纤维，采用硅烷偶联剂活化处理纳米SiO2；
（2）将PEEK、PTFE，碳纤维、纳米SiO2按比例分别称取，混合并搅拌均匀；
（3）将混合材料放入模具中在10~30MPa的压力下进行热压成型，360~390℃下保压10~30min；
（4）脱模获得毛坯，毛坯进行机加工得到成型制品。
对制得的成品进行性能测试，测试结果见表2。
表1 实施例1-3的组分表
表2 实施例1-3产品性能测试
实施例4
本耐磨PEEK复合材料的制备方法为：
（1）采用硝酸-超声法处理碳纤维，采用硅烷偶联剂活化处理纳米SiO2；
（2）将PEEK、PTFE，碳纤维、纳米SiO2按比例分别称取，混合并搅拌均匀；
（3）混合材料挤出造粒，将造粒粒子进行注塑或挤出获得成型制品。

Claims (6)

1.一种耐磨PEEK复合材料，其特征在于：按质量百分比由以下组分构成：
PEEK：57~75%
碳纤维：10~18%
纳米SiO2：2~7%
PTFE：13~18%。
2.根据权利要求1所述的耐磨PEEK复合材料，其特征在于：所述PEEK为粒径10μm～50μm的悬浮细粉，所述PTFE为粒径20μm～80μm的悬浮细粉。
3.根据权利要求2所述的耐磨PEEK复合材料，其特征在于：所述纳米SiO2的粒径在10nm-100nm之间。
4.根据权利要求3所述的耐磨PEEK复合材料，其特征在于：所述碳纤维长径比在3~10，纤维长度为20~80μm。
5.权利要求1-4中任一项所述的耐磨PEEK复合材料的制备方法，其步骤为：
（1）采用硝酸-超声法处理碳纤维，采用硅烷偶联剂活化处理纳米SiO2；
（2）将PEEK、PTFE，碳纤维、纳米SiO2按比例分别称取，混合并搅拌均匀；
（3）将混合材料放入模具中在10~30MPa的压力下进行热压成型，360~390℃下保压10~30min；
（4）脱模获得毛坯，毛坯进行机加工得到成型制品。
6.权利要求1-4中任一项所述的耐磨PEEK复合材料的制备方法，其步骤为：
（1）采用硝酸-超声法处理碳纤维，采用硅烷偶联剂活化处理纳米SiO2；
（2）将PEEK、PTFE，碳纤维、纳米SiO2按比例分别称取，混合并搅拌均匀；
（3）混合材料挤出造粒，将造粒粒子进行注塑或挤出获得成型制品。
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