CN113667268A - 一种抗静电耐磨聚醚醚酮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耐磨聚醚醚酮复合材料及其制备方法，属于复合材料领域。以热塑性聚醚醚酮为基体、膨胀石墨和导电炭黑为导电填料、短切玻璃纤维为增强材料经过熔融共混挤出得到，按照质量百分比含量计由55％–92％的聚醚醚酮树脂、1％–15％的膨胀石墨、1％–10％的导电炭黑、0.1％–30％的玻璃纤维和0.1％–2％的加工助剂组成。本发明通过原料配比和加工参数优化，选用宏观与微观形貌、粒径大小不一的导电填料复配，并结合原料分批次处理、混合后统一均化的方式，得到的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料具有稳定优良的抗静电效果和超高的耐磨性能，适用于汽车、电子、建筑和航空等领域。

Description

一种抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，具体涉及一种抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展，结构-功能一体化的复合型高分子功能材料得到飞速发展。热塑性复合材料作为聚合物基复合材料中的一种，凭借其良好的可焊接性、可循环利用性、抗化学腐蚀性，特别是短时间内就可加工成型等特点，近年来在汽车、电子、建筑、航空等工业领域迅速崛起。
热塑性复合材料属于多相材料，主要由增强材料和热塑性树脂基体组成，增强材料和树脂基体通过界面层有效的粘结形成一个统一的整体。这样的多相统一整体结构使得材料在拥有优良力学性能的同时，通过热塑性树脂对功能填料、增强体的高效掺杂也赋予了复合材料某些特定的性能，拓宽了复合材料的应用领域。
聚醚醚酮(polyether ether ketone，PEEK)是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线性芳香族高聚物，上世纪70年代由英国开发出的一种新型半结晶性、热塑性特种工程塑料。聚醚醚酮因出色的物理、化学、力学及热性能，自诞生以来就一直被当作一种战略性国防军工材料，我国对聚醚醚酮的研究更是被列入“863”计划和国家重点科技攻关项目。作为耐高温热塑性塑料，聚醚醚酮的玻璃化转变温度为143℃，熔点为343℃且能够在250℃的高温环境中长期使用，具有高强度、高模量、高断裂韧性以及优良的尺寸稳定性，同时能够耐受高低温、抵御腐蚀、强辐射等恶劣环境，通过将导电填料、增强体掺杂到聚醚醚酮树脂中，使聚醚醚酮在导电、耐磨、抗静电、电磁屏蔽等领域有进一步的发展和应用。然而传统高分子塑料导电改性往往存在以下几点问题：一是导电填料在制品中易团聚、难以分散均匀，进而导致不同位置的电导率分布不一致；二是导电填料、增强体所需用量较高且与树脂基体的亲和性较差、粘结性不好，导致制品成型后机械性能下降。
发明内容
为克服现有技术的上述不足，本发明的第一目的是提供一种抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料，具有稳定优良的抗静电效果和超高的耐磨性能，力学性能优异，能够满足使用性能要求。
本发明的第二目的是提供上述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料的制备方法，采用挤出成型造粒工艺，操作简单，易于产业化生产。
本发明的第三目的是提供上述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料在航空航天、汽车制造、电子电气、医疗和精密仪器各领域中的应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料，以热塑性聚醚醚酮为基体、掺杂膨胀石墨(EG)、导电炭黑(CB)作为导电填料、短切玻璃纤维(GF)为增强材料经过熔融共混挤出得到，按照质量百分比含量计由55％–92％的聚醚醚酮树脂、1％–15％的膨胀石墨、1％–10％的导电炭黑、0％–30％的玻璃纤维和0.1％–2％的加工助剂组成，其中所述导电炭黑为由粒径变小、比表面积变大和DBP吸油值变大的导电碳黑A和导电碳黑B复配的混合物。
优选地，所述导电炭黑为导电碳黑A和导电碳黑B按照质量比为2：1复配的混合物，所述导电碳黑A为卡博特公司生产的导电碳黑VXC-72，粒径为30nm、比表面积为254m2/g和DBP吸油值为174ml/100g；所述导电碳黑B为卡博特公司生产的导电碳黑BLACKPEARLS2000，粒径为15nm、比表面积为1500m2/g和DBP吸油值为330ml/100g。
优选地，所述膨胀石墨通过高温膨化工艺处理插层可膨胀石墨所得的石墨蠕虫粉碎得到。
优选地，所述玻璃纤维为重庆国际复合材料有限公司生产的短切玻璃纤维ECS309A-3-H，纤维单丝直径7–10um，且表面涂覆硅烷基浸润剂，适用于增强热塑性PEEK特种工程塑料。
优选地，所述加工助剂为接枝富含具有螯合能力和偶联能力的有机官能团的YY-703A耐高温多功能润滑剂，该加工助剂具有较好分散填料和改善体系中组分相容性作用，对无机填料具有极强的亲和性，降低填料表面能并使其优良的分散不易团聚，提高制品表观光洁度和复合材料体系加工性能。
更优选地，所述聚醚醚酮树脂、膨胀石墨、导电碳黑VXC-72、导电碳黑BLACKPEARLS2000、玻璃纤维和加工助剂的质量百分比含量分别为58.4％、9％、6％、3％、22％和1.6％。
本发明的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料具有如下优势：抗静电效果稳定优良，超高的耐磨性能和优异的力学性能。
本发明还提供所述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：称取聚醚醚酮树脂放入鼓风干燥箱中于135℃烘干4–6h，取出，放入高速混合粉碎机中均匀分散20–30min，称取膨胀石墨、导电炭黑和加工助剂加入分散均匀的聚醚醚酮树脂中分散10–15min；借助高速混合粉碎机优良的混合作用以及其运转所产生的高温机械内能，实现加工助剂对导电填料的表面活化与接枝效果的同时，也为聚醚醚酮树脂与填料、增强体间能够良好的界面亲和及优良分散做好前提准备；
(2)原料预混合：将预处理好的聚醚醚酮树脂以及经加工助剂预处理好的膨胀石墨、导电炭黑与玻璃纤维一起加入混料桶中混合均匀10–15min，得到抗静电耐磨聚醚醚酮预混料；
(3)挤出成型：将双螺杆挤出机各加热区段及模头分别升温至365–400℃，水槽和切粒辅机设备吹扫干净等待机台温度稳定，步骤(2)得到的抗静电耐磨聚醚醚酮预混料置于喂料斗中，经SHJ-20双螺杆挤出机分散剥离、熔融混炼，调配主机转速为22.5r/min、喂料速度为7.6r/min，并关注主机电流、熔体压力及熔体模孔出料状态，待机头模孔出料稳定后，经过水槽拉条退火、切粒机造粒、过筛混合均匀，得到抗静电耐磨聚醚醚酮复合母粒。
优选地，步骤(1)、(2)中，单次混合的时间为2–5min，间歇重复若干次直至原料混匀。
本发明还提供一种抗静电耐磨制品，由所述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料通过挤出成型、注塑成型或模压成型工艺加工得到，在长期的工作使用环境下保持优良的抗静电效果。
本发明还提供所述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料或所述抗静电耐磨制品在在航空航天、汽车制造、电子电气、医疗和精密仪器各领域中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明通过原料配比和加工参数优化，选用宏观与微观形貌、粒径大小不一的导电填料复配使用，并采用原料分批次处理、混合，再统一均化的方式，既优化导电填料在空间体积及导电网络上的堆积方式，同时多尺度地实现优良、完善的“导电通路”，得到的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料具有稳定优良的抗静电效果和超高的耐磨性能，力学性能优异，可以满足其作为抗静电材料的使用性能要求。
(2)本发明的挤出成型过程中，原料经过高速混合粉碎机进行预混合的同时可以提高原料粉末的比表面积，且运转所产生的高温机械内能，实现了加工助剂对导电填料的表面活化与接枝效果，整个工艺简易高效、成本低且易于工业化生产。另外，经双螺杆挤出机高温剥离、剪切分散和熔融混炼，实现了聚醚醚酮树脂与填料、增强体间良好的界面亲和与粘结，综合性能优异。
参考以下详细说明更易于理解本发明的上述以及其他特征、方面和优点。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更显著：
图1是实施例1中制备抗静电耐磨聚醚醚酮预混料的形貌照片；
图2是实施例1中抗静电耐磨聚醚醚酮复合母粒的外观照片；
图3是实施例1中制备的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料模压板材的外观照片；
图4是实施例1中制备的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料注塑样条的外观照片；
图5是实施例1中制备的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料注塑样条液氮脆断、喷铂断面SEM场发射扫描电镜照片(50um)；
图6是实施例1中制备的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料注塑样条液氮脆断、喷铂断面SEM场发射扫描电镜照片(5um)；
图7是实施例1中制备的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料注塑样条液氮脆断、喷铂表面SEM场发射扫描电镜照片(10um)。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中，采用的原料具体如下：
导电炭黑为卡博特公司生产的导电碳黑VXC-72和导电碳黑BLACK PEARLS 2000按照质量比为2：1复配的混合物，导电碳黑VXC-72的粒径为30nm、比表面积为254m2/g、DBP吸油值为174ml/100g，导电碳黑BLACK PEARLS 2000的粒径为15nm、比表面积为1500m2/g、DBP吸油值为330ml/100g。
膨胀石墨通过高温膨化工艺处理插层可膨胀石墨所得的石墨蠕虫粉碎提高堆密度得到。
玻璃纤维为重庆国际复合材料有限公司生产的短切玻璃纤维ECS 309A-3-H，纤维单丝直径7–10um，表面涂覆硅烷基浸润剂。
加工助剂为广州源泰合成材料有限公司生产的接枝富含具有螯合能力和偶联能力的有机官能团的YY-703A耐高温多功能润滑剂。
以下通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本实施例中制备抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料，采用的原料聚醚醚酮树脂、膨胀石墨、导电炭黑VXC-72、BLACK PEARLS 2000、玻璃纤维和加工助剂的质量百分比含量分别为58.4％、9％、6％、3％、22％和1.6％，步骤如下：
按照上述配比称取584g干燥好的聚醚醚酮树脂放入高速混合粉碎机中进行分散均匀20–30min，然后将称取好的90g膨胀石墨、60g导电炭黑VXC-72、30g导电炭黑BLACKPEARLS 2000及16g加工助剂加入分散均匀的聚醚醚酮树脂中分散10–15min，重复多次直至原料混匀；再将上述预处理好的聚醚醚酮树脂以及经加工助剂预处理好的膨胀石墨、导电炭黑与220g短切玻璃纤维一同加入混料桶中混合均匀10–15min，得到抗静电耐磨聚醚醚酮预混料(如图1所示)。
将双螺杆挤出机各加热区段及模头分别升温至375℃/380℃/385℃/390℃/395℃/395℃、水槽和切粒等辅机设备吹扫干净等待机台温度稳定后，得到的聚醚醚酮抗静电耐磨预混料放入喂料斗中经螺纹组合优化改良过的SHJ-20双螺杆挤出机分散剥离、熔融混炼，调配主机转速22.5r/min及喂料速度7.6r/min，并关注主机电流、熔体压力及熔体模孔出料状态，待机头模孔出料稳定后，经过水槽拉条退火、切粒机造粒、过筛混合均匀，得到圆柱状(直径1–2mm、长度3–4mm)抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料(母粒)(如图2所示)。
将模具预热至220℃后，取出模具表面均匀涂覆脱模剂，待脱模剂干燥后，将100g上述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料(母粒)装模，模具内径尺寸为24cm×12cm，保持颗粒均匀压实，合模，在220℃的条件下加压至2MPa，同时升温至加工温度为400℃，升温过程中当加工温度大于340℃时反复放气直至放气时几乎无气体逸出，重新加压至5MPa，在400℃和5MPa的条件下保温20min，自然冷却至室温后脱模，得到尺寸为23cm×11.5cm的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料模压板材(如图3所示)。
将注塑机各加热区段及射嘴分别升温至385℃/390℃/395℃/395℃，模具保温150℃，将800g上述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料(母粒)装入注塑料斗以射出压力99、射出速度140进行注塑成型，得到抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料注塑标准测试样条(如图4所示)。
采用表面电阻测试仪和四探针测试仪分别对上述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料注塑样条和模压板材进行多点位置的电阻率测试，注塑样条表面电阻在106–108Ω之间，模压板材表面电阻＜103Ω；注塑标准测试样条在电子万能材料试验机上进行测试，平均拉伸强度为88.98MPa。
对上述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料注塑样条液氮脆断、喷铂断面和表面SEM场发射扫描电镜测试(如图5、6、7所示)，证明导电填料分散良好、增强纤维与树脂界面粘结优良。
实施例2
本实施例中制备抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料，采用的原料聚醚醚酮树脂、膨胀石墨、导电炭黑VXC-72、BLACK PEARLS 2000、玻璃纤维和加工助剂的质量百分比含量分别为58.4％、10.1％、6.6％、3.3％、20％和1.6％，步骤如下：
按照上述配比称取584g干燥好的聚醚醚酮树脂放入高速混合粉碎机中进行分散均匀20–30min，然后将称取好的101g膨胀石墨、66g导电炭黑VXC-72、33g导电炭黑BLACKPEARLS 2000及16g加工助剂加入分散均匀的聚醚醚酮树脂中分散10–15min，重复多次直至原料混匀；上述预处理好的聚醚醚酮树脂以及经加工助剂预处理好的膨胀石墨、导电炭黑与200g短切玻璃纤维一同加入混料桶中混合均匀10–15min，得到抗静电耐磨聚醚醚酮预混合。
将双螺杆挤出机各加热区段及模头分别升温至375℃/380℃/385℃/390℃/395℃/395℃、水槽和切粒等辅机设备吹扫干净等待机台温度稳定后，将得到的聚醚醚酮抗静电耐磨预混料放入喂料斗中经螺纹组合优化改良过的SHJ-20双螺杆挤出机分散剥离、熔融混炼，调配主机转速22.5r/min及喂料速度7.6r/min，并关注主机电流、熔体压力及熔体模孔出料状态，待机头模孔出料稳定后，经过水槽拉条退火、切粒机造粒、过筛混合均匀，得到圆柱状(直径1–2mm、长度3–4mm)抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料(母粒)。
将模具预热至220℃后，取出模具表面均匀涂覆脱模剂，待脱模剂干燥后，将100g上述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料(母粒)装模，模具内径尺寸为24cm×12cm，保持颗粒均匀压实，合模，在220℃的条件下加压至2MPa，同时升温至加工温度为400℃，升温过程中当加工温度大于340℃时反复放气直至放气时几乎无气体逸出，重新加压至5MPa，在400℃和5MPa的条件下保温20min，自然冷却至室温后脱模，得到尺寸为23cm×11.5cm的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料模压板材。
将注塑机各加热区段及射嘴分别升温至385℃/390℃/395℃/395℃，模具保温150℃，将800g上述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料(母粒)装入注塑料斗以射出压力99、射出速度140进行注塑成型，得到抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料注塑标准测试样条。
采用表面电阻测试仪和四探针测试仪分别对上述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料注塑样条和模压板材进行多点位置的电阻率测试，注塑样条表面电阻在104–105Ω之间，模压板材表面电阻＜103Ω；注塑标准测试样条在电子万能材料试验机上进行测试，平均拉伸强度≥80MPa。
实施例3
本实施例中制备抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料，采用的原料聚醚醚酮树脂、膨胀石墨、导电炭黑VXC-72、BLACK PEARLS 2000、玻璃纤维和加工助剂的质量百分比含量分别为58.4％、8.1％、2.6％、1.3％、28％和1.6％，且膨胀石墨为经过高温膨化等工艺处理插层可膨胀石墨所得的石墨蠕虫先经过预粉碎提高其堆密度后与所述VXC-72和BLACKPEARLS2000导电炭黑复配，步骤如下：
按照上述配比称取584g干燥好的聚醚醚酮树脂放入高速混合粉碎机中进行分散均匀20–30min，然后将称取好的81g膨胀石墨、26g导电炭黑VXC-72、13g导电炭黑BLACKPEARLS 2000及16g加工助剂加入分散均匀的聚醚醚酮树脂中分散10–15min，重复多次直至原料混匀；再将上述预处理好的聚醚醚酮树脂以及经加工助剂预处理好的膨胀石墨、导电炭黑与280g短切玻璃纤维一同加入混料桶中混合均匀10–15min得到抗静电耐磨聚醚醚酮预混合。将双螺杆挤出机各加热区段及模头分别升温至375℃/380℃/385℃/390℃/395℃/395℃、水槽和切粒等辅机设备吹扫干净等待机台温度稳定后，将得到的聚醚醚酮抗静电耐磨预混料放入喂料斗中经螺纹组合优化改良过的SHJ-20双螺杆挤出机分散剥离、熔融混炼，调配主机转速22.5r/min及喂料速度7.6r/min，并关注主机电流、熔体压力及熔体模孔出料状态，待机头模孔出料稳定后，经过水槽拉条退火、切粒机造粒、过筛混合均匀，得到圆柱状(直径1–2mm、长度3–4mm)抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料(母粒)。
将模具预热至220℃后，取出模具表面均匀涂覆脱模剂，待脱模剂干燥后，将100g上述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料(母粒)装模，模具内径尺寸为24cm×12cm，保持颗粒均匀压实，合模，在220℃的条件下加压至2MPa，同时升温至加工温度为400℃，升温过程中当加工温度大于340℃时反复放气直至放气时几乎无气体逸出，重新加压至5MPa，在400℃和5MPa的条件下保温20min，自然冷却至室温后脱模，得到尺寸为23cm×11.5cm的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料模压板材。
将注塑机各加热区段及射嘴分别升温至385℃/390℃/395℃/395℃，模具保温150℃，将800g上述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料(母粒)装入注塑料斗以射出压力99、射出速度140进行注塑成型，得到抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料注塑标准测试样条。
采用表面电阻测试仪和四探针测试仪分别对上述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料注塑样条和模压板材进行多点位置的电阻率测试，注塑样条表面电阻在109–1011Ω之间，模压板材表面电阻≤103Ω；注塑标准测试样条在电子万能材料试验机上进行测试，平均拉伸强度≥120MPa。
对比例1
本对比例中制备抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料，采用的原料聚醚醚酮树脂、膨胀石墨、导电炭黑VXC-72、BLACK PEARLS 2000、玻璃纤维和加工助剂的质量百分比含量分别为58.4％、6％、2％、1％、31％和1.6％，步骤如下：
按照上述配比称取584g干燥好的聚醚醚酮树脂放入高速混合粉碎机中进行分散均匀20–30min，然后将称取好的60g膨胀石墨、20g导电炭黑VXC-72、10g导电炭黑BLACKPEARLS 2000及16g加工助剂加入分散均匀的聚醚醚酮树脂中分散10–15min，重复多次直至原料混匀；再将上述预处理好的聚醚醚酮树脂以及经加工助剂预处理好的膨胀石墨、导电炭黑与310g短切玻璃纤维一同加入混料桶中混合均匀10–15min，得到抗静电耐磨聚醚醚酮预混合。
将双螺杆挤出机各加热区段及模头分别升温至375℃/380℃/385℃/390℃/395℃/395℃、水槽和切粒等辅机设备吹扫干净等待机台温度稳定后，将得到的聚醚醚酮抗静电耐磨预混料放入喂料斗中经螺纹组合优化改良过的SHJ-20双螺杆挤出机分散剥离、熔融混炼，调配主机转速22.5r/min及喂料速度7.6r/min，并关注主机电流、熔体压力及熔体模孔出料状态，待机头模孔出料稳定后，经过水槽拉条退火、切粒机造粒、过筛混合均匀，得到圆柱状(直径1–2mm、长度3–4mm)抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料(母粒)。
将模具预热至220℃后，取出模具表面均匀涂覆脱模剂，待脱模剂干燥后，将100g上述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料(母粒)装模，模具内径尺寸为24cm×12cm，保持颗粒均匀压实，合模，在220℃的条件下加压至2MPa，同时升温至加工温度为400℃，升温过程中当加工温度大于340℃时反复放气直至放气时几乎无气体逸出，重新加压至5MPa，在400℃和5MPa的条件下保温20min，自然冷却至室温后脱模，得到尺寸为23cm×11.5cm的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料模压板材。
将注塑机各加热区段及射嘴分别升温至385℃/390℃/395℃/395℃，模具保温150℃，将800g上述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料(母粒)装入注塑料斗以射出压力99、射出速度140进行注塑成型，得到抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料注塑标准测试样条。
采用表面电阻测试仪和四探针测试仪分别对上述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料注塑样条和模压板材进行多点位置的电阻率测试，注塑样条表面电阻＞1012Ω，模压板材表面电阻为104Ω；注塑标准测试样条在电子万能材料试验机上进行测试，平均拉伸强度≥130MPa。
对比例2
本对比例中制备抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料，采用的原料聚醚醚酮树脂、膨胀石墨、导电炭黑VXC-72、BLACK PEARLS 2000和加工助剂的质量百分比含量分别为91.68％、4％、1.33％、0.67％和0.32％，步骤如下：
按照上述配比称取916.8g干燥好的聚醚醚酮树脂放入高速混合粉碎机中进行分散均匀20–30min，然后将称取好的40g膨胀石墨、13.3g导电炭黑VXC-72、6.7g导电炭黑BLACK PEARLS 2000及3.2g加工助剂加入分散均匀的聚醚醚酮树脂中分散10–15min，重复多次直至原料混匀。
将双螺杆挤出机各加热区段及模头分别升温至375℃/380℃/385℃/390℃/395℃/395℃、水槽和切粒等辅机设备吹扫干净等待机台温度稳定后，将得到的聚醚醚酮抗静电耐磨预混料放入喂料斗中经螺纹组合优化改良过的SHJ-20双螺杆挤出机分散剥离、熔融混炼，调配主机转速22.5r/min及喂料速度7.6r/min，并关注主机电流、熔体压力及熔体模孔出料状态，待机头模孔出料稳定后，经过水槽拉条退火、切粒机造粒、过筛混合均匀，得到圆柱状(直径1–2mm、长度3–4mm)抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料(母粒)。
将模具预热至220℃后，取出模具表面均匀涂覆脱模剂，待脱模剂干燥后，将100g上述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料(母粒)装模，模具内径尺寸为24cm×12cm，保持颗粒均匀压实，合模，在220℃的条件下加压至2MPa，同时升温至加工温度为400℃，升温过程中当加工温度大于340℃时反复放气直至放气时几乎无气体逸出，重新加压至5MPa，在400℃和5MPa的条件下保温20min，自然冷却至室温后脱模，得到尺寸为23cm×11.5cm的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料模压板材。
将注塑机各加热区段及射嘴分别升温至385℃/390℃/395℃/395℃，模具保温150℃，将800g上述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料(母粒)装入注塑料斗以射出压力99、射出速度140进行注塑成型，得到抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料注塑标准测试样条。
采用表面电阻测试仪和四探针测试仪分别对上述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料注塑样条和模压板材进行多点位置的电阻率测试，注塑样条表面电阻＞1012Ω，模压板材表面电阻在106–108Ω之间，注塑标准测试样条在电子万能材料试验机上进行测试，平均拉伸强度≥80MPa。

Claims (10)

1.一种抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料，其特征在于，以热塑性聚醚醚酮为基体、膨胀石墨和导电炭黑为导电填料、短切玻璃纤维为增强材料经过熔融共混挤出得到，按照质量百分比含量计由55％–92％的聚醚醚酮树脂、1％–15％的膨胀石墨、1％–10％的导电炭黑、0.1％–30％的玻璃纤维和0.1％–2％的加工助剂组成，其中所述导电炭黑为由粒径变小、比表面积变大和DBP吸油值变大的导电碳黑A和导电碳黑B复配的混合物。
2.根据权利要求1所述的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料，其特征在于，所述导电炭黑为导电碳黑A和导电碳黑B按照质量比为2：1复配的混合物，其中：
所述导电碳黑A为卡博特公司生产的导电碳黑VXC-72，其粒径为30nm、比表面积为254m2/g和DBP吸油值为174ml/100g；
所述导电碳黑B为卡博特公司生产的导电碳黑BLACK PEARLS 2000，其粒径为15nm、比表面积为1500m2/g和DBP吸油值为330ml/100g。
3.根据权利要求1所述的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料，其特征在于，所述膨胀石墨通过高温膨化工艺处理插层可膨胀石墨所得的石墨蠕虫粉碎得到。
4.根据权利要求1所述的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维为纤维单丝直径7–10um的短切玻璃纤维，其表面涂覆硅烷基浸润剂。
5.根据权利要求1所述的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料，其特征在于，所述加工助剂为接枝含具有螯合能力和偶联能力的有机官能团的耐高温多功能润滑剂。
6.根据权利要求1至5任一项所述的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料，其特征在于，所述聚醚醚酮树脂、膨胀石墨、导电碳黑A、导电碳黑B、玻璃纤维和加工助剂的质量百分比含量分别为58.4％、9％、6％、3％、22％和1.6％。
7.权利要求1至6任一项所述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)原料预处理：称取聚醚醚酮树脂放入鼓风干燥箱中于135℃烘干4–6h，取出，放入高速混合粉碎机中均匀分散20–30min，称取膨胀石墨、导电炭黑和加工助剂加入分散均匀的聚醚醚酮树脂中分散10–15min；
(2)原料预混合：将预处理好的聚醚醚酮树脂以及经加工助剂预处理好的膨胀石墨、导电炭黑与玻璃纤维一起加入混料桶中混合均匀10–15min，得到抗静电耐磨聚醚醚酮预混料；
(3)挤出成型：将双螺杆挤出机各加热区段及模头分别升温至365–400℃，水槽和切粒辅机设备吹扫干净等待机台温度稳定，步骤(2)得到的抗静电耐磨聚醚醚酮预混料置于喂料斗中，经SHJ-20双螺杆挤出机分散剥离、熔融混炼，调配主机转速为22.5r/min、喂料速度为7.6r/min，并关注主机电流、熔体压力及熔体模孔出料状态，待机头模孔出料稳定后，经过水槽拉条退火、切粒机造粒、过筛混合均匀得到。
8.根据权利要求7所述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)和(2)中，单次混合的时间为2–5min，间歇重复若干次直至原料混匀。
9.一种抗静电耐磨制品，由权利要求1至6任一项所述抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料通过挤出成型、注塑成型或模压成型工艺加工得到。
10.权利要求1至6任一项所述的抗静电耐磨聚醚醚酮复合材料或权利要求9所述的抗静电耐磨制品在在航空航天、汽车制造、电子电气、医疗和精密仪器各领域中的应用。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101514257A (zh) * 2008-02-19 2009-08-26 帝人化成株式会社 导电性树脂成型用材料
CN107057276A (zh) * 2017-05-16 2017-08-18 广东盟信塑胶实业有限公司 一种玻璃纤维增强型防静电聚醚醚酮复合材料及制备方法
WO2017160439A1 (en) * 2016-03-18 2017-09-21 Ticona Llc Polyaryletherketone composition
WO2021052736A1 (en) * 2019-09-20 2021-03-25 Orion Engineered Carbons Gmbh Antistatic or electrically conductive polymeric composition with reduced hysteresis

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101514257A (zh) * 2008-02-19 2009-08-26 帝人化成株式会社 导电性树脂成型用材料
WO2017160439A1 (en) * 2016-03-18 2017-09-21 Ticona Llc Polyaryletherketone composition
CN107057276A (zh) * 2017-05-16 2017-08-18 广东盟信塑胶实业有限公司 一种玻璃纤维增强型防静电聚醚醚酮复合材料及制备方法
WO2021052736A1 (en) * 2019-09-20 2021-03-25 Orion Engineered Carbons Gmbh Antistatic or electrically conductive polymeric composition with reduced hysteresis

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