CN114670430B - 一种对聚芳醚复合材料进行浸润性改性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚芳醚复合材料改性技术领域，尤其涉及一种对聚芳醚复合材料进行浸润性改性的方法。本发明提供了一种对聚芳醚复合材料进行浸润性改性的方法，包括以下步骤：将聚芳醚复合材料进行飞秒激光处理后，对所述聚芳醚复合材料的表面进行微观结构的加工，得到浸润改性聚芳醚复合材料。所述方法可以在保证其力学性能的同时，实现其浸润性可控(水接触角在0°～155°的变化)的目的。
Description
技术领域
本发明涉及聚芳醚复合材料改性技术领域，尤其涉及一种对聚芳醚复合材料进行浸润性改性的方法。
背景技术
上个世纪六十年代末以来，各国学者对特种工程塑料的研究逐渐深入，现如今，特种工程塑料已经成为一些领域不可替代的材料，特种塑料是指综合性能较高，能够长期在150℃以上使用的工程塑料。主要有聚醚醚酮、聚醚酮、聚酰亚胺和聚砜等。其中聚芳醚类材料的耐热性、耐磨性、阻燃性和抗腐蚀性等性能尤为优秀，因此应用也更为广泛。
随着对特种塑料应用研究的深入，对其表面浸润性的关注也越来越高。浸润性作为固体表面的一种特殊性质，在各行各业均发挥着不可替代的作用，浸润性的特种塑料表面可以代替传统的亲水疏水材料，在满足表面浸润性的同时，具有高强度、耐高温和耐腐蚀等优异性能。因此，可以满足一些严苛环境的使用要求。随着科学技术的发展，能够被广泛应用在生物医学、航空航天和人造器官等方面。但是目前特种塑料的表面浸润性存在研究内容单一的问题，影响了拓宽更多特种塑料应用的需求市场。
改变特种工程塑料的表面浸润性，通常有两种方式，一是在材料表面构筑微观结构，二是改变材料表面的化学组成。目前，研究者主要采用共混的方法，改变材料的表面化学组成来实现浸润性的改变。公开号为CN103071402A的中国专利通过酚酞基聚芳醚酮与高分子量的聚乙烯吡咯烷酮溶液共混，制备表面具有亲水性的超滤膜。但是上述材料在实现材料表面具有亲水性的基础上，牺牲了材料的力学强度，很难保证力学性能的同时，实现表面浸润性的改变。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对聚芳醚复合材料进行浸润性改性的方法，所述方法可以在保证其力学性能的同时，实现其浸润性可控(水接触角在0°～155°的变化)的目的。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种对聚芳醚复合材料进行浸润性改性的方法，包括以下步骤：
将聚芳醚复合材料进行飞秒激光处理后，对所述聚芳醚复合材料的表面进行微观结构的加工，得到浸润改性聚芳醚复合材料。
优选的，所述飞秒激光处理的条件参数包括：光斑直径为10～100μm，扫描频率为0.1～20KHz，额定功率为0.1～10W，波长范围为240～2600nm，脉冲宽度为10～130fs。
优选的，所述微观结构的加工包括：将经过飞秒激光处理后的聚芳醚复合材料安装在计算机控制的X-Y-Z平移台上进行移动和旋转，然后对所述聚芳醚复合材料材料进行加工。
优选的，所述移动和旋转的速度独立为0～100mm/s，且不同时为0。
优选的，进行所述飞秒激光处理前，还包括对所述聚芳醚复合材料进行预处理；
所述预处理包括依次进行的清洗和干燥。
优选的，所述聚芳醚复合材料的制备原料包括聚芳醚类高分子聚合物和填料；
所述填料与聚芳醚类高分子聚合物的质量比为(0～100):100。
优选的，所述聚芳醚类高分子聚合物在5kg的压力下的熔融指数为10～80g/10min。
优选的，所述聚芳醚类高分子聚合物为聚芳醚酮复合材料、聚芳砜、聚醚砜、聚芳醚砜复合材料和联苯聚砜中的一种或几种。
优选的，所述填料为玻璃纤维、碳纤维、羟基磷灰石、碳纳米管、二氧化钛、石墨烯、氧化锌和氧化铝中的一种或几种。
优选的，所述微观结构的加工方式为刻蚀。
本发明提供了一种对聚芳醚复合材料进行浸润性改性的方法，包括以下步骤：将聚芳醚复合材料进行飞秒激光处理后，对所述聚芳醚复合材料的表面进行微观结构的加工，得到浸润改性聚芳醚复合材料。所述聚芳醚复合材料在经过飞秒激光加工后，会在所述聚芳醚复合材料的表面形成碳化或羟基羧基等亲水基团，引起表面能的变化，从而导致表面浸润性的变化；然后进行微观结构的加工在表面蚀刻出微观结构，构筑微观结构，改变材料表面浸润性，进而实现接触角的变化；由于两者的协同作用实现0°～155°接触角的变化。
附图说明
图1为实施例1中未加工聚醚醚酮表面水接触角测试图片；
图2为实施例1制备得到的微观结构为不同间距网状凹槽结构的浸润改性聚芳醚复合材料的水接触角测试3s内连续图片，水接触角为3.5°±1°。
图3为实施例6制备得到的表面宽度为60μm条形凹槽的超疏水聚醚醚酮表面水接触角测试图片；
图4为实施例1、2、4、9、10和11进行飞秒激光处理后得到的聚芳醚扫描电镜图；其中，(a)为实施例1，(b)为实施例2，(c)为实施例4，(d)为实施例9，(e)为实施例10，(f)为实施例11；
图5为实施例1、4、5和6进行飞秒激光处理后得到的聚芳醚激光共聚焦显微镜图；其中，(a)为实施例1，(b)为实施例4，(c)为实施例5，(d)为实施例6；
图6为实施例1、7、9、10、11、12和13中的聚芳醚复合材料在加工前后拉伸强度对比图；
具体实施方式
本发明提供了一种对聚芳醚复合材料进行浸润性改性的方法，包括以下步骤：
将聚芳醚复合材料进行飞秒激光处理后，对所述聚芳醚复合材料的表面进行微观结构的加工，得到浸润改性聚芳醚复合材料。
在本发明中，若无特殊说明，所有制备原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
本发明通过飞秒激光对聚芳醚复合材料进行加工处理，在其表面构筑特殊的微纳结构，从而得到浸润性改性的聚芳醚复合材料。
在本发明中，所述聚芳醚复合材料的制备原料优选包括聚芳醚类高分子聚合物和填料；所述填料与聚芳醚类高分子聚合物的质量比优选为(0～100)：100，更优选为0～50％，最优选为20％～30％。本发明对所述聚芳醚复合材料的形状没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的薄膜、片材、板材等均可。
在本发明中，所述聚芳醚类高分子聚合物在5kg的压力下(通过砝码提供)的熔融指数优选为10～80g/10min，更优选为20～60g/10min，最优选为30～50g/10min。在本发明中，所述聚芳醚类高分子聚合物优选为聚芳醚酮复合材料、聚芳砜、聚醚砜、聚芳醚砜复合材料和联苯聚砜中的一种或几种；所述聚芳醚酮复合材料更优选为无定型聚芳醚酮复合材料；本发明对所述聚芳醚酮复合材料和聚芳醚砜复合材料的具体种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的种类即可；当所述聚芳醚类高分子聚合物为上述具体选择中的两种以上时，本发明对上述具体物质的配比没有任何特殊的限定，任意配比均可。本发明对所述聚芳醚类高分子聚合物是否为结晶性物质没有特殊的限定，即可为结晶类聚芳醚类高分子聚合物也可为无定型聚芳醚类高分子聚合物。
在本发明中，所述填料优选为玻璃纤维、碳纤维、羟基磷灰石、碳纳米管、二氧化钛、石墨烯、氧化锌和氧化铝中的一种或几种；当所述填料为上述具体选择中的两种以上时，本发明对上述具体物质的配比没有任何特殊的限定，任意配比均可。在本发明中，所述填料的粒径优选为0～100μm，更优选为0～60μm，最优选为20～30μm。
在本发明中，所述聚芳醚复合材料优选通过制备得到，所述聚芳醚复合材料的制备过程优选包括以下步骤：
将所述聚芳醚类高分子聚合物和填料混合进行熔融共混后，进行注塑成型，得到所述聚芳醚复合材料。
本发明对所述熔融共混和注塑成型的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
进行所述飞秒激光处理前，本发明还优选包括对所述聚芳醚复合材料进行预处理；所述预处理优选包括依次进行的清洗和干燥。在本发明中，所述清洗优选为将所述聚芳醚复合材料依次浸渍在丙酮、无水乙醇和去离子水进行清洗。所述清洗优选在超声的条件下进行；在本发明中，在丙酮、无水乙醇和去离子水中依次进行清洗的时间独立的优选为5～40min，更优选为10～30min，最优选为15～25min。本发明对所述超声的速率没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的速率进行即可。在本发明中，所述清洗的作用是洗去所述聚芳醚复合材料表面的有机物和油污等污染物。在本发明中，所述干燥优选在保护气氛中进行，所述保护气氛的气体优选为稀有气体；本发明对所述稀有气体的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的种类即可。在本发明中，所述干燥的温度优选为20～100℃，更优选为30～80℃，最优选为40～60℃；时间优选为10～30min，更优选为15～25min。所述干燥完成后，本发明还优选包括冷却，本发明对所述冷却的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述飞秒激光处理的条件参数优选包括：光斑直径优选为10～100μm，更优选为20～90μm，最优选为30～80μm；扫描频率优选为0.1～20KHz，更优选为3～16KHz，最优选为8～13KHz；额定功率优选为0.1～10W，更优选为2～8W，最优选为3～6W；波长范围优选为240～2600nm，更优选为500～2300nm，最优选为1000～2000nm；脉冲宽度优选为10～130fs，更优选为30～100fs，最优选为60～80fs。
在本发明中，所述微观结构的加工包括：将经过飞秒激光处理后的聚芳醚复合材料安装在计算机控制的X-Y-Z平移台上进行移动和旋转，然后对所述聚芳醚复合材料材料进行加工。
在本发明中，所述移动和旋转的速度独立优选为0～100mm/s，且不同时为0；更优选为10～60mm/s，最优选为20～30mm/s。
在本发明中，所述微观结构的加工方式优选为刻蚀；本发明对所述刻蚀的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
本发明对所述微观结构没有任何特殊的限定，根据实际需要进行调整即可。在本发明的实施例中，所述微观结构具体为条形凹槽、网格状、五角星型、六角星型或十字型。
在本发明中，通过控制上述飞秒激光处理的条件和微观结构，可以实现所述聚芳醚复合材料表面浸润性的调控，实现水接触角在0°～155°的变化。
所述微观结构的加工完成后，本发明还优选包括对得到的聚芳醚复合材料进行后处理，所述后处理优选包括依次进行的清洗和干燥。在本发明中，所述清洗优选为将所述聚芳醚复合材料依次浸渍在丙酮、无水乙醇和去离子水进行清洗。所述清洗优选在超声的条件下进行；在本发明中，在丙酮、无水乙醇和去离子水中进行清洗的时间独立的优选为5～40min，更优选为10～30min，最优选为15～25min。本发明对所述超声的速率没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的速率进行即可。在本发明中，所述清洗的作用是洗去所述聚芳醚复合材料表面的有机物和碳化粉末等污染物。在本发明中，所述干燥优选在保护气氛中进行，所述保护气氛的气体优选为稀有气体；本发明对所述稀有气体的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的种类即可。在本发明中，所述干燥的温度优选为20～100℃，更优选为30～80℃，最优选为40～60℃；时间优选为10～30min，更优选为15～25min。所述干燥完成后，本发明还优选包括冷却，本发明对所述冷却的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
下面结合实施例对本发明提供的对聚芳醚复合材料进行浸润性改性的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将50g全对位结晶性聚醚醚酮(在5kg砝码的重力下的熔融指数为20g/10min)依次进行熔融共混和注塑成型，得到厚度为0.2mm，直径为20mm的圆形片材；
将所述圆形片材依次在丙酮中超声浸洗15min，在无水乙醇中超声浸洗15min以及在去离子水中超声浸洗15min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，得到待处理的圆形片材(水接触角为85°±1°(如图1所示，对应PEEK)，拉伸强度为96MPa(如图5所示)，拉伸强度的测试标准为GB/T9341-2008)；
在氩气气体保护下，30℃干燥25min，冷却后，进行飞秒激光处理，所述飞秒激光处理的光斑直径为20μm，扫描频率为4kHz，额定功率为1W，中心波长为800nm，脉冲宽度为40fs；将经过飞秒激光处理后的圆形片材安装在计算机控制的X-Y-Z平移台，对材料进行加工，得到表面为具有不同间距的条形凹槽结构的圆形片材(凹槽的宽度为60μm，深度为100μm)；或得到表面为不同间距网状凹槽结构的圆形片材；
将得到的具有微观结构的圆形片材依次在丙酮中超声浸洗15min，在无水乙醇中超声浸洗15min以及在去离子水中超声浸洗15min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，30℃干燥25min，冷却，得到浸润改性聚芳醚复合材料；
将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行水接触角测试，其中微观结构为具有不同间距的条形凹槽结构的浸润改性聚芳醚复合材料的水接触角为5°±1°；微观结构为不同间距网状凹槽结构的浸润改性聚芳醚复合材料的水接触角为3.5°±1°(图2所示)；
按照GB/T 9341-2008标准，将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行拉伸强度测试，其中微观结构为具有不同间距的条形凹槽结构的浸润改性聚芳醚复合材料的拉伸强度为95.5MPa(如图6所示)；微观结构为不同间距网状凹槽结构的浸润改性聚芳醚复合材料的拉伸强度为94.8MPa。
实施例2
将50g全对位结晶性聚醚醚酮(熔融指数为20g/10min)依次进行熔融共混与注塑成型，得到厚度为0.2mm，直径为20mm的圆形片材；
将所述圆形片材依次在丙酮中超声浸洗20min，在无水乙醇中超声浸洗20min以及在去离子水中超声浸洗20min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，35℃干燥20min，冷却后，进行飞秒激光处理，所述飞秒激光处理的光斑直径为20μm，扫描频率为4kHz，额定功率为1W，中心波长为800nm，脉冲宽度为40fs；将经过飞秒激光处理后的圆形片材安装在计算机控制的X-Y-Z平移台，对材料进行加工，得到表面为五角星型结构(尺寸为200μm)的圆形片材；或得到表面为十字型结构(尺寸为100μm)的圆形片材；
将得到的具有微观结构的圆形片材依次在丙酮中超声浸洗20min，在无水乙醇中超声浸洗20min以及在去离子水中超声浸洗20min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，35℃干燥20min，冷却，得到浸润改性聚芳醚复合材料；
将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行水接触角测试，其中微观结构为五角星型结构的浸润改性聚芳醚复合材料的水接触角为4°±1°；微观结构为十字型结构的浸润改性聚芳醚复合材料的水接触角为4.5°±1°；
按照GB/T 9341-2008标准，将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行拉伸强度测试，其中微观结构为五角星型结构的浸润改性聚芳醚复合材料的拉伸强度为94.5MPa；微观结构为十字型结构的浸润改性聚芳醚复合材料的拉伸强度为94.7MPa。
由实施例1和2比较可知，同一材料不同的表面微观结构可以实现聚醚醚酮聚芳醚复合材料便面浸润性的调控。
实施例3
将25g间位非结晶性聚醚醚酮(熔融指数为20g/10min)依次进行熔融共混与注塑成型，得到厚度为0.2mm，直径为20mm的圆形片材；
将所述圆形片材依次在丙酮中超声浸洗30min，在无水乙醇中超声浸洗30min以及在去离子水中超声浸洗30min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，35℃干燥25min，冷却后，进行飞秒激光处理，所述飞秒激光处理的光斑直径为20μm，扫描频率为4kHz，额定功率为1W，中心波长为800nm，脉冲宽度为40fs；将经过飞秒激光处理后的圆形片材安装在计算机控制的X-Y-Z平移台，对材料进行加工，表面为具有不同间距的条形凹槽结构的圆形片材(凹槽的宽度为60μm，深度为100μm)；
将得到的具有微观结构的圆形片材依次在丙酮中超声浸洗30min，在无水乙醇中超声浸洗30min以及在去离子水中超声浸洗30min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，35℃干燥25min，冷却，得到浸润改性聚芳醚复合材料；
将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行水接触角测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的水接触角为5°±1°；
按照GB/T 9341-2008标准，将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行拉伸强度测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的拉伸强度为100MPa；
由实施例1和3比较可知，聚合物的结晶性能不是影响材料表面浸润性的影响因素。
实施例4
将25g全对位结晶性聚醚醚酮(熔融指数为40g/10min)依次进行熔融共混与注塑成型，得到厚度为0.2mm，直径为20mm的圆形片材；
将所述圆形片材依次在丙酮中超声浸洗15min，在无水乙醇中超声浸洗15min以及在去离子水中超声浸洗15min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，40℃干燥20min，冷却后，进行飞秒激光处理，所述飞秒激光处理的光斑直径为20μm，扫描频率为6kHz，额定功率为1W，中心波长为800nm，脉冲宽度为40fs；将经过飞秒激光处理后的圆形片材安装在计算机控制的X-Y-Z平移台，对材料进行加工，表面为具有不同间距的条形凹槽结构的圆形片材(凹槽的宽度为40μm，深度为150μm)；
将得到的具有微观结构的圆形片材依次在丙酮中超声浸洗15min，在无水乙醇中超声浸洗15min以及在去离子水中超声浸洗15min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，40℃干燥20min，冷却，得到浸润改性聚芳醚复合材料；
将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行水接触角测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的水接触角为55°±1°；
按照GB/T 9341-2008标准，将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行拉伸强度测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的拉伸强度为94.5MPa。
实施例5
将50g全对位结晶性聚醚醚酮(熔融指数为20g/10min)依次进行熔融共混与注塑成型，得到厚度为0.2mm，直径为20mm的圆形片材；
将所述圆形片材依次在丙酮中超声浸洗25min，在无水乙醇中超声浸洗25min以及在去离子水中超声浸洗25min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，35℃干燥25min，冷却后，进行飞秒激光处理，所述飞秒激光处理的光斑直径为20μm，扫描频率为6kHz，额定功率为1W，中心波长为800nm，脉冲宽度为40fs；将经过飞秒激光处理后的圆形片材安装在计算机控制的X-Y-Z平移台，对材料进行加工，表面为具有不同间距的条形凹槽结构的圆形片材(凹槽的宽度为60μm，深度为100μm)；
将得到的具有微观结构的圆形片材依次在丙酮中超声浸洗25min，在无水乙醇中超声浸洗15min以及在去离子水中超声浸洗25min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，35℃干燥25min，冷却，得到浸润改性聚芳醚复合材料；
将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行水接触角测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的水接触角为55°±1°；
按照GB/T 9341-2008标准，将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行拉伸强度测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的拉伸强度为95MPa。
实施例6
参考实施例5，区别仅在于扫描频率为8kHz；
将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行水接触角测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的水接触角为155°±1°(如图3所示)；
按照GB/T 9341-2008标准，将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行拉伸强度测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的拉伸强度为95.4MPa；
由实施例1、5和6比较可知，不同激光加工频率能够实现统一材料，同一表面浸润性的改变；
将实施例1、4、5和6进行飞秒激光处理后得到的聚芳醚进行激光共聚焦显微镜测试，测试结果如图5所示，由图5可知，由于热效应累积使得材料表面具有不同形貌，使得材料具有不同的浸润性。
实施例7
将100g聚醚砜(熔融指数为20g/10min)依次进行熔融共混与注塑成型，得到厚度为0.2mm，直径为20mm的圆形片材(如图6所示，对应PES，拉伸强度为85.7MPa)；
将所述圆形片材依次在丙酮中超声浸洗30min，在无水乙醇中超声浸洗30min以及在去离子水中超声浸洗30min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，25℃干燥40min，冷却后，进行飞秒激光处理，所述飞秒激光处理的光斑直径为20μm，扫描频率为6kHz，额定功率为2W，中心波长为800nm，脉冲宽度为40fs；将经过飞秒激光处理后的圆形片材安装在计算机控制的X-Y-Z平移台，对材料进行加工，表面为具有不同间距的条形凹槽结构的圆形片材(凹槽的宽度为80μm，深度为175μm)；
将得到的具有微观结构的圆形片材依次在丙酮中超声浸洗30min，在无水乙醇中超声浸洗30min以及在去离子水中超声浸洗30min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，25℃干燥40min，冷却，得到浸润改性聚芳醚复合材料；
将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行水接触角测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的水接触角为60°±1°；
按照GB/T 9341-2008标准，将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行拉伸强度测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的拉伸强度为85.7MPa(如图6所示)。
实施例8
将50g聚醚砜(熔融指数为20g/10min)依次进行熔融共混与注塑成型，得到厚度为0.2mm，直径为20mm的圆形片材；
将所述圆形片材依次在丙酮中超声浸洗30min，在无水乙醇中超声浸洗30min以及在去离子水中超声浸洗30min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，50℃干燥10min，冷却后，进行飞秒激光处理，所述飞秒激光处理的光斑直径为20μm，扫描频率为8kHz，额定功率为3W，中心波长为800nm，脉冲宽度为40fs；将经过飞秒激光处理后的圆形片材安装在计算机控制的X-Y-Z平移台，对材料进行加工，表面为具有100μm不同间距的条形凹槽结构的圆形片材(凹槽的宽度为100μm，深度为165μm)；
将得到的具有微观结构的圆形片材依次在丙酮中超声浸洗30min，在无水乙醇中超声浸洗30min以及在去离子水中超声浸洗30min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，50℃干燥10min，冷却，得到浸润改性聚芳醚复合材料；
将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行水接触角测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的水接触角为152°±1°；
按照GB/T 9341-2008标准，将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行拉伸强度测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的拉伸强度为85.5MPa。
实施例9
将50g聚芳砜(熔融指数为20g/10min)依次进行熔融共混与注塑成型，得到厚度为0.2mm，直径为20mm的圆形片材(如图6所示，对应PSF，拉伸强度为100MPa)；
将所述圆形片材依次在丙酮中超声浸洗25min，在无水乙醇中超声浸洗25min以及在去离子水中超声浸洗25min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，40℃干燥15min，冷却后，进行飞秒激光处理，所述飞秒激光处理的光斑直径为20μm，扫描频率为7kHz，额定功率为4W，中心波长为800nm，脉冲宽度为40fs；将经过飞秒激光处理后的圆形片材安装在计算机控制的X-Y-Z平移台，对材料进行加工，表面为具有120μm不同间距的条形凹槽结构的圆形片材(凹槽的宽度为120μm，深度为170μm)；
将得到的具有微观结构的圆形片材依次在丙酮中超声浸洗25min，在无水乙醇中超声浸洗25min以及在去离子水中超声浸洗25min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，40℃干燥15min，冷却，得到浸润改性聚芳醚复合材料；
将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行水接触角测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的水接触角为80°±1°；
按照GB/T 9341-2008标准，将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行拉伸强度测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的拉伸强度为100MPa(如图5所示)。
实施例10
将90g聚醚醚酮(熔融指数为15g/10min)和10g碳纤维(聚醚醚酮质量的10％)混合后，依次进行熔融共混与注塑成型，得到厚度为0.2mm，直径为20mm的圆形片材(如图6所示对应PEEK/CF-10，拉伸强度为150MPa)；
将所述圆形片材依次在丙酮中超声浸洗25min，在无水乙醇中超声浸洗25min以及在去离子水中超声浸洗25min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，35℃干燥20min，冷却后，进行飞秒激光处理，所述飞秒激光处理的光斑直径为20μm，扫描频率为8kHz，额定功率为2W，中心波长为800nm，脉冲宽度为40fs；将经过飞秒激光处理后的圆形片材安装在计算机控制的X-Y-Z平移台，对材料进行加工，表面为具有不同间距的条形凹槽结构的圆形片材(凹槽的宽度为60μm，深度为162μm)；
将得到的具有微观结构的圆形片材依次在丙酮中超声浸洗25min，在无水乙醇中超声浸洗25min以及在去离子水中超声浸洗25min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，35℃干燥20min，冷却，得到浸润改性聚芳醚复合材料；
将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行水接触角测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的水接触角为151°±1°；
按照GB/T 9341-2008标准，将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行拉伸强度测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的拉伸强度为150MPa(如图6所示)。
实施例11
将80g聚醚醚酮(熔融指数为10g/10min)和20g碳纤维(聚醚醚酮质量的20％)混合后，依次进行熔融共混与注塑成型，得到厚度为0.2mm，直径为20mm的圆形片材(如图6所示，对应PEEK/CF-20，拉伸强度为208.5MPa)；
将所述圆形片材依次在丙酮中超声浸洗30min，在无水乙醇中超声浸洗30min以及在去离子水中超声浸洗30min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，40℃干燥15min，冷却后，进行飞秒激光处理，所述飞秒激光处理的光斑直径为20μm，扫描频率为8kHz，额定功率为2W，中心波长为800nm，脉冲宽度为40fs；将经过飞秒激光处理后的圆形片材安装在计算机控制的X-Y-Z平移台，对材料进行加工，表面为具有不同间距的条形凹槽结构的圆形片材(凹槽的宽度为60μm，深度为100μm)；
将得到的具有微观结构的圆形片材依次在丙酮中超声浸洗30min，在无水乙醇中超声浸洗30min以及在去离子水中超声浸洗30min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，40℃干燥15min，冷却，得到浸润改性聚芳醚复合材料；
将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行水接触角测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的水接触角为155°±1°；
按照GB/T 9341-2008标准，将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行拉伸强度测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的拉伸强度为208.5MPa(如图6所示)；
将实施例1、2、4、10和11进行飞秒激光处理后得到的聚醚醚酮、实施例9进行飞秒激光处理后得到的聚芳砜进行SEM测试，测试结果如如图4所示，由图4可知，不同的加工重复频率，表面的结构不同，低重复频率具有孔状结构，表面沉积的颗粒较少，沟槽比较平整。在高的重复频率下，孔状结构减少，表面沉积颗粒数量增多，沟槽脊背部分弯曲。
实施例12
将90g聚醚醚酮(熔融指数为15g/10min)和10g玻璃纤维(聚醚醚酮质量的10％)混合后，依次进行熔融共混与注塑成型，得到厚度为0.2mm，直径为20mm的圆形片材(如图6所示，对应PEEK/GF-10，拉伸强度为130MPa)；
将所述圆形片材依次在丙酮中超声浸洗20min，在无水乙醇中超声浸洗20min以及在去离子水中超声浸洗20min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，35℃干燥20min，冷却后，进行飞秒激光处理，所述飞秒激光处理的光斑直径为20μm，扫描频率为8kHz，额定功率为2W，中心波长为800nm，脉冲宽度为40fs；将经过飞秒激光处理后的圆形片材安装在计算机控制的X-Y-Z平移台，对材料进行加工，表面为具有不同间距的条形凹槽结构的圆形片材(凹槽的宽度为60μm，深度为100μm)；
将得到的具有微观结构的圆形片材依次在丙酮中超声浸洗20min，在无水乙醇中超声浸洗20min以及在去离子水中超声浸洗20min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，40℃干燥15min，冷却，得到浸润改性聚芳醚复合材料；
将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行水接触角测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的水接触角为153°±1°；
按照GB/T 9341-2008标准，将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行拉伸强度测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的拉伸强度为130MPa(如图6所示)。
实施例13
将80g聚醚醚酮(熔融指数为10g/10min)和20g玻璃纤维(聚醚醚酮质量的20％)混合后，依次进行熔融共混与注塑成型，得到厚度为0.2mm，直径为20mm的圆形片材(如图6所示，对应PEEK/GF-20，拉伸强度为149.2MPa)；
将所述圆形片材依次在丙酮中超声浸洗30min，在无水乙醇中超声浸洗30min以及在去离子水中超声浸洗30min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，40℃干燥15min，冷却后，进行飞秒激光处理，所述飞秒激光处理的光斑直径为20μm，扫描频率为9kHz，额定功率为2W，中心波长为800nm，脉冲宽度为40fs；将经过飞秒激光处理后的圆形片材安装在计算机控制的X-Y-Z平移台，对材料进行加工，表面为具有不同间距的条形凹槽结构的圆形片材(凹槽的宽度为60μm，深度为100μm)；
将得到的具有微观结构的圆形片材依次在丙酮中超声浸洗30min，在无水乙醇中超声浸洗30min以及在去离子水中超声浸洗30min，洗去材料表面的有机物、油污和灰尘等污染物后，在氩气气体保护下，40℃干燥15min，冷却，得到浸润改性聚芳醚复合材料；
将所述浸润改性聚芳醚复合材料进行水接触角测试，所述浸润改性聚芳醚复合材料的水接触角为150°±1°；
按照GB/T 9341-2008标准，将所述浸润改性特种塑料进行拉伸强度测试，所述浸润改性特种塑料的拉伸强度为149.2MPa(如图6所示)。
由实施例10～13比较可知，上述处理方法可以使特种塑料在混合填料之后，能够在满足接触角的同时，提高力学性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种对聚芳醚类物质进行浸润性改性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚芳醚类物质进行飞秒激光处理后，对所述聚芳醚类物质的表面进行微观结构的加工，得到浸润改性聚芳醚类物质；
所述聚芳醚类物质为聚醚醚酮或聚醚砜；
所述飞秒激光处理的条件参数包括：光斑直径为10～100μm，扫描频率为0.1～20KHz，额定功率为0.1～10W，波长范围为240～2600nm，脉冲宽度为10～130fs。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微观结构的加工包括：将经过飞秒激光处理后的聚芳醚类物质安装在计算机控制的X-Y-Z平移台上进行移动和旋转，然后对所述聚芳醚类物质进行加工。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述移动和旋转的速度独立为0～100mm/s，且不同时为0。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行所述飞秒激光处理前，还包括对所述聚芳醚类物质进行预处理；
所述预处理包括依次进行的清洗和干燥。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微观结构的加工方式为刻蚀。
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