CN115734985A

CN115734985A - 包含可回收利用的碳纤维的增强paek组合物

Info

Publication number: CN115734985A
Application number: CN202180045153.6A
Authority: CN
Inventors: S·A·哈尔丁格; M·J·埃尔-伊布拉
Original assignee: Solvay Specialty Polymers USA LLC
Current assignee: Solvay Specialty Polymers USA LLC
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2021-06-17
Publication date: 2023-03-03
Also published as: WO2021259757A1; KR20230029688A; JP2023531022A; EP4168485A1; US20230250230A1

Abstract

提供了一种用于再利用PEKK基碳纤维增强聚合物复合材料的方法。将通过粉碎该碳纤维增强PEKK复合材料获得的碎片与原始聚(芳醚酮)聚合物熔融混合以提供碳纤维增强聚(芳醚酮)组合物。可以由碳纤维增强聚(芳醚酮)组合物制备具有良好机械特性的模制物品。

Description

包含可回收利用的碳纤维的增强PAEK组合物

本申请要求2020年6月22日提交的美国临时申请63/042,035以及2020年7月21日提交的欧洲专利申请20186867.6的优先权，出于所有目的将这些申请中的每一个的全部内容通过援引并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于制备包含碳纤维和聚芳醚酮聚合物的组合物的方法。

背景技术

碳纤维增强聚合物复合材料(CFRP)，即使用碳纤维作为主要结构组分以及聚合物(热固性或热塑性)作为基体组分的纤维增强复合材料，是用于制造众多产品的轻质坚固的材料。在过去的几年里，对它们的需求不断增加，例如替换航空器内的许多金属部件以在保持高性能的同时减轻重量。这导致大量的残余物产生和报废产品产生。与金属不同的是，碳纤维复合材料制造过程中产生的废料以及报废产品再利用的选择有限。在传统金属部件的成形加工过程中，所得的金属渣是可回收利用的并且废料也最少化。对于碳纤维复合材料，边角料和裁剪废料目前再利用的选择有限并且主要在填埋场或通过焚烧处理。

这些方法导致确定可持续的处理方法以及提供防止废料累积且响应对原始碳纤维需求不断增长的解决方案的环保意识越来越强。

因此，有必要确定用于回收利用和再利用废料碳纤维复合材料的方法，从而有助于避免可能以其他方式出现的废料处理问题。

越来越多的使用者开始意识到碳纤维复合材料的潜力，它的聚合物基体由工程热塑性塑料聚合物组成，如聚(芳醚酮)(PAEK)和聚苯硫醚(PPS)。热塑性聚合物为制造商提供了更快的加工时间、更高的韧性和接近无限长的保质期。

特别地，本发明诸位发明人已经考察了再利用包含热塑性基体、特别是包含聚(芳醚酮)聚合物的基体的碳纤维增强复合材料的可能性。

机械回收利用是对纤维增强复合材料可回收利用的方法之一。一般来说，机械回收利用是用于将废料复合材料的尺寸减小为更小的片然后再利用的技术。

聚(醚醚酮)基碳纤维复合材料(下文中的CF/PEEK)的机械回收利用先前已披露。

Li H.,Englund K.；“Recycling of carbon fiber-reinforced thermoplasticcomposite wastes from the aerospace industry[从航空和航天工业中回收利用碳纤维增强热塑性复合废料]”,J.Compos.Mater.[复合材料学报],51,1265-1273(2017)和Ramakrishna S.,Tan W.K.,Teoh S.H.,等人；“Recycling of carbon fiber/PEEKcomposites[碳纤维/PEEK复合材料的回收利用]”；Key.Eng.Mater.[关键工程材料],137,1-8(1997)两者均披露了以下方法，其中该方法使用机械装置(锤磨机和/或撕碎机和旋转刀片造粒机)将CF/PEEK复合材料零件的尺寸减小并且然后将其压缩模制成测试样品并且使其经受机械测试。两份研究均表现出与原始复合材料相比，用可回收利用的CF/PEEK复合材料获得的零件机械特性有所下降。

Schinner G,Brandt J and Richter H.；“Recycling carbonfiber-reinforcedthermoplastic composites[回收利用碳纤维增强热塑性复合材料]”,J.Thermoplast.Compos.Mater.[热塑性复合材料]9,239-245(1996)披露了一种用于回收利用CF/PEEK复合材料的方法，其中使用研磨的CF/PEEK复合材料来增强原始的PEEK注塑料。根据该论文，使用可回收利用的CF/PEEK材料获得的注射模制的片与等量的填充有PEEK材料的原始注射模制的碳纤维具有相当的特性。

现已发现，包含具有良好机械特性的可回收利用的复合材料的聚(芳醚酮)组合物可以通过回收利用聚(醚酮酮)基碳纤维复合材料(下文中的“CF/PEKK”)获得。特别地，现已出人意料地发现，当使用可回收利用的CF/PEKK复合材料时，可以获得具有比现有技术中含可回收利用的CF/PEEK复合材料的聚(芳醚酮)组合物更好的机械特性的碳纤维增强聚(芳醚酮)组合物。

具体实施方式

因此，本发明的第一目的是通过使用由CF/PEKK复合材料获得的碎片作为碳纤维的来源来制备碳纤维增强聚(芳醚酮)组合物的方法。

本文使用表达CF/PEKK复合材料的来表示聚(醚酮酮)基、PEKK基碳纤维复合材料。

因此，本发明的目的是一种用于制备碳纤维增强聚(芳醚酮)组合物的方法，所述方法包括：

-提供CF/PEKK复合材料的碎片，并且

-将所述碎片与至少一种不同于CF/PEKK复合材料中的PEKK聚合物的聚(芳醚酮)聚合物(在下文中称为“PAEK聚合物”)，以及任选地至少一种不同于PAEK聚合物且不同于CF/PEKK复合材料中的PEKK聚合物的聚合物(在下文中称为“聚合物(OP)”)熔融混合。

表达“碳纤维增强聚(芳醚酮)组合物”(下文的“增强PAEK组合物”)用来意指包含一种或多种选自聚(芳醚酮)聚合物的组的聚合物和碳纤维的组合物。聚(芳醚酮)组合物中的碳纤维是不连续的短切碳纤维。

出于本发明的目的，术语“聚(芳醚酮)”与术语“PAEK”可交换地使用，旨在表示包含重复单元的任何聚合物，其中超过50mol％的所述重复单元是包含Ar-C(＝O)-Ar’基团的重复单元，其中Ar和Ar’，彼此相同或不同，是芳香基团并且mol％是基于聚合物中重复单元的总摩尔数。这些重复单元总体上选自由在此以下的式(J-A)至(J-O)组成的组：

其中：

-每个R’，彼此相同或不同，选自由以下组成的组：卤素、烷基、烯基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属或碱土金属磺酸盐、烷基磺酸酯、碱金属或碱土金属膦酸盐、烷基膦酸酯、胺和季铵；

-j’是零或从1至4的整数。

在重复单元(J-A)至(J-O)中，相应的亚苯基部分可以独立地具有到在该重复单元中不同于R’的其他部分的1,2-、1,4-或1,3-键联。优选地，所述亚苯基部分具有1,3-或1,4-键联。

优选地，亚苯基部分除了使得聚合物主链中键联的那些之外没有其他取代基，即j’优选地在每次出现时为零。

适合本发明方法的聚(芳醚酮)优选地具有根据ASTM D2857-95在25℃的浓缩硫酸(最低96％)和0.1％的浓度下测量的从约0.5至约1.8dL/g范围内的固有粘度(IV)。聚(芳醚酮)优选地具有从约0.05至0.65kPa-s的熔体粘度(在400℃、1000s^-1的剪切速率下测量的)。

任何不同于CF/PEKK复合材料中的PEKK聚合物的聚(芳醚酮)聚合物可以用在该过程中。

合适的聚(芳醚酮)的值得注意的实例有例如聚(醚酮)(PEK)、聚(醚醚酮)(PEEK)、聚(醚醚酮酮)(PEEKK)和聚(醚酮醚酮酮)(PEKEKK)聚合物。

在一个有利的实施例中，聚(芳醚酮)聚合物是聚(醚醚酮)(PEEK)，即其中j’＝0并且所有亚苯基部分具有1,4-键联的重复单元(J-A)的均聚合物。

可以使用适用于制备碳纤维填料模制组合物的任何PEEK聚合物。PEEK聚合物优选地具有从约0.05至0.50kPa-s的熔体粘度(在400℃、1000s^-1下测量的)。

聚(芳醚酮)聚合物可替代地可以选自PEEK-PEoEK共聚物，即其中j’＝0并且亚苯基部分独立地具有1,2-和1,4-键联的重复单元(J-A)的聚合物。PEoEK聚合物典型地包含具有以下式(A’)和(B’)的重复单元：

典型地，PEoEK聚合物选自如上定义的那些聚合物中，其中重复单元(A’)的总摩尔数与重复单元(B’)的总摩尔数之比的范围是从95/5至70/30、优选地从90/10至72/28、更优选地在85/15与74/26之间，如摩尔比为约95/5、约90/10、约85/15、约80/20、约75/25或约70/30。

聚(芳醚酮)聚合物还可以选自PEEK-PEDEK共聚物，即包含其中j’＝0并且所有亚苯基部分具有1,4-键联的重复单元(J-A)和(J-D)的聚合物。PEEK-PEDEK共聚物典型地包含具有以下式(A’)和(C’)的重复单元：

重复单元(C’)和(A’)以从55/45至80/20、优选地60/40至80/20、更优选地从60/40至75/25的(C’)/(A’)摩尔比范围存在于PEDEK-PEEK共聚物中。

在本发明的一个实施例中，将CF/PEKK复合材料的碎片与一种或多种PAEK聚合物熔融混合。

在本发明的另一个实施例中，将CF/PEKK复合材料的碎片与一种或多种PAEK聚合物和一种或多种其他的聚合物OP熔融混合。

典型地，该一种或多种PAEK聚合物以大于该一种或多种其他聚合物OP的量存在。PAEK聚合物的组合重量通常为PAEK聚合物和聚合物OP的总重量的至少50wt％。

聚合物OP可以在任何适合与聚(芳醚酮)聚合物熔融混合的聚合物中选择。

在所述实施例的一个方面，聚合物OP选自聚(芳醚砜)聚合物(在下文中称为“PAES聚合物”)的组。出于本发明的目的，术语“聚(芳醚砜)”或“PAES聚合物”表示其至少50mol％的重复单元是具有式(K)的重复单元

(R_PAES)的任何聚合物，该mol％是基于该聚合物中重复单元的总摩尔数：

其中：

R，在每个位置处，独立地选自由以下组成的组：卤素、烷基、烯基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属或碱土金属磺酸盐、烷基磺酸酯、碱金属或碱土金属膦酸盐、烷基膦酸酯、胺和季铵；

对于每个R，h独立地为零或范围从1至4的整数，并且

T选自由以下各项组成的组：键、砜基[-S(＝O)_2-]、以及基团-C(R_j)(R_k)-，其中R_j和R_k彼此相同或不同，选自氢、卤素、烷基、烯基、炔基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属或碱土金属磺酸盐、烷基磺酸酯、碱金属或碱土金属膦酸盐、烷基膦酸酯、胺和季铵。

T优选地是键、砜基或基团-C(Rj)(Rk)-，其中R_j和R_k优选地是甲基。

合适的聚(芳醚砜)的值得注意的实例有例如聚砜(PSU)、聚苯砜(PPSU)或聚醚砜(PES)聚合物。

术语聚砜(PSU)表示包含至少50mol％的具有式(L)的重复单元的任何聚合物，该mol％是基于该聚合物中的总摩尔数：

术语聚苯砜(PPSU)表示包含至少50mol％的具有式(M)的重复单元的任何聚合物，该mol％是基于该聚合物中重复单元的总摩尔数：

术语聚醚砜(PES)表示包含至少50mol％的具有式(O)的重复单元的任何聚合物，该mol％是基于该聚合物中重复单元的总摩尔数：

在本发明的一个方面，将CF/PEKK复合材料的碎片与包含一种或多种PAEK聚合物、聚苯砜(PPSU)和聚醚砜(PES)的组合物熔融混合。

该组合物优选地包含PEEK、聚苯砜(PPSU)和聚醚砜(PES)。该组合物可以包含50至60wt％的PEEK、30至40wt％的聚醚砜(PES)和5至10wt％的聚苯砜(PPSU)，该wt％是基于该组合物的总重量。

为避免疑义，术语“聚(醚酮酮)”或“PEKK”旨在表示包含至少50％按摩尔计的重复单元(J-B)的任何聚合物，重复单元(J-B)中j’＝0并且相应的亚苯基部分可以独立地具有1,2-、1,4-或1,3-键联，优选地，所述亚苯基部分具有1,3-或1,4-键联。

PEKK聚合物的特征可以在于聚合物中1,3-和1,4-亚苯基键联之间的比率。特别地，它们的不同可以是具有以下式(M’)和(P’)的重复单元之间的比率：

典型地，CF/PEKK复合材料中的PEKK聚合物选自如上定义的那些PEKK聚合物中，其中重复单元(P’)的总摩尔数与重复单元(M’)的总摩尔数之比(“(P’)/(M’)比”或“T/I比”)的范围是从55/45至75/25、优选从60/40至80/20、更优选从62/38至75/25。

当聚(芳醚酮)是PEKK聚合物时，其特征总体为相对于CF/PEKK复合材料中的PEKK聚合物具有不同的T/I比。

在本方法的第一步骤中提供了CF/PEKK复合材料的碎片。

CF/PEKK复合材料的碎片典型地通过粉碎由CF/PEKK复合材料制成的物品获得。

因此本发明方法包括以下步骤：

-提供由CF/PEKK复合材料制成的物品；

-粉碎所述物品以获得CF/PEKK复合材料的碎片；并且

-将所述碎片与至少一种不同于CF/PEKK复合材料中的PEKK的聚(芳醚酮)聚合物熔融混合。

由CF/PEKK复合材料制成的物品可以是复合材料制造过程中的废料或预浸料单向带(unitap)生产残余物，如边角料和裁剪废料或不符合厚度规格的产品或者它可以是报废产品，仅举几例。

在本发明方法的一个实施例中，物品由CF/PEKK复合材料制造过程中产生的缘边裁剪料或边角料废料组成。

在所述实施例的一个优选方面，CF/PEKK复合材料包括通过熔融浸渍工艺制成的单向连续纤维增强带。熔融浸渍工艺通常包括将多根连续长丝拉过包含聚合物的熔融前体组合物。前体组合物可另外包含促进浸渍的特定成分，如增塑剂和加工助剂。熔融浸渍工艺包括直接熔体和芳族聚合物复合(“APC”)工艺，如EP 102158中所述的工艺。

有利地，CF/PEKK复合材料是在二苯砜作为增塑剂的存在下通过熔融浸渍工艺获得的。CF/PEKK复合材料中二苯砜的残留量相对于CF/PEKK复合材料的总重量为从0.01wt％至1.00wt％。二苯砜的量可以从0.03wt％至0.90wt％、甚至从0.04至0.85wt％、优选从0.04至0.80wt％。

不受理论束缚，据信CF/PEKK碎片中二苯砜的存在改善了碳纤维和组合物中聚(芳醚酮)聚合物的结合。

在另一个实施例中，复合材料包括通过浆料工艺制成的单向连续纤维增强带。示例性的浆料工艺可以例如在US 4792481中找到。

CF/PEKK复合材料典型地包含从20至80wt％、更典型地从40至80wt％的碳纤维。CF/PEKK复合材料典型地包含相对于复合材料重量的从80至20wt％、更典型地60至20wt％的PEKK聚合物。

将CF/PEKK复合材料物品粉碎(即裁剪或切割)成碎片的步骤典型地使用机械装置进行。可以使用本领域中已知的任何机械装置，如刀片例如冲切刀片或滚轴刀片、冲切晶格架(die-cutting lattice)、撕碎机或任何其他合适的装置。还可以使用激光来将CF/PEKK物品粉碎成碎片。

将CF/PEKK复合材料物品切割成的碎片的长度优选地在从3至50mm的范围内、特别地在从5至20mm的范围内。还应该选择碎片长度，以适配用于将CF/PEKK复合材料的碎片混合到至少一种聚(芳醚酮)聚合物的机器的进料能力。

当CF/PEKK复合材料的碎片与该至少一种聚(芳醚酮)聚合物熔融混合时，单个碎片分解成单个纤维，然后将其混合到聚合物熔体中。由此获得的增强PAEK组合物的特性对应于短切纤维增强聚合物的特性。

适用于制备热塑性组合物的任何已知的熔融混合方法可用于制造增强PAEK组合物。这样的方法典型地通过将热塑性聚合物加热到高于该聚合物的熔融温度由此形成该热塑性聚合物的熔融物来进行。

增强PAEK组合物的制备方法可以在熔融混合设备中进行。可以使用本领域技术人员已知的通过熔融混合制备聚合物组合物的任何熔融混合设备。合适的熔融混合设备是，例如，捏合机、班伯里密炼机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机和注射模制机。

将碎片添加到聚合物熔体中提供了熔体与碎片更均匀的混合，因此得到的单个纤维在聚合物熔体中的分布更均匀。

当使用挤出机进行熔融混合时，可以使用多螺杆挤出机例如双螺杆挤出机。使用双螺杆挤出机可能是有利的，因为它们与单螺杆挤出机相比特别地具有更好的混合效果。

与至少一种聚(芳醚酮)和任选地至少一种其他聚合物OP熔融混合的CF/PEKK复合材料的碎片的比例是使得最终增强PAEK组合物中碳纤维的量相对于组合物的总重量为从5至60wt％。典型地，碎片的比例是使得增强PAEK组合物中碳纤维的量相对于组合物的总重量为从5至60wt％、甚至从5至50wt％、优选地从10至50wt％、甚至从10至45wt％。

通过本发明的方法获得的增强PAEK组合物优选呈粒料状材料的形式。然而，除了粒料状材料外，增强PAEK组合物还可以呈层状或挤出物的形式。当增强PAEK组合物呈粒料的形式时，该粒料以通常的方式通过将聚合物熔体强制通过切粒模口并通过切粒刀短切成粒料来生产。

为做到这一点，一种可能的方法是首先生产聚合物挤出物，将其冷却然后短切成粒料。可替代地且常规地，将强制通过切粒模口的聚合物直接进行面切割。这种切割可以在空气中进行，在这种情况下，切割的粒料优选地落入冷却液中并固化。水是合适的冷却液中的一个实例。可替代地，水下造粒也是可能的，在这种情况下，将聚合物熔体强制通过切粒模口进入冷却液中且直接面切割成粒料。在任何情况下，粒料和冷却液一起输出，然后与冷却液分离并干燥。

增强PAEK组合物中碳纤维的长度首先取决于熔融混合机中纤维的剪切，并且其次取决于聚合物熔体中切割出的粒料状材料的尺寸。最大纤维长度对应于单个粒料的最大纵向范围。如果需要更长的纤维，不仅需要切割具有更大缘边长度的碎片，还需要生产更大的粒料。粒料优选地是圆柱形并且它的最大范围典型地是圆柱体的高度。然而，可替代地，也可以选择更大的直径和更低的高度。但是，由于纤维是由聚合物熔体的进料引起的，以相对于切粒模口中孔的轴线在轴向上已基本上平行的排列方式排列，因此典型地是粒料的轴向范围决定最大可达到的纤维长度。

典型地，增强PAEK组合物中碳纤维的平均长度范围为0.05至10mm、从0.05至6mm、甚至从0.1至5mm、更典型地从0.1至3mm。

增强PAEK组合物可以使用任何适合的熔融加工技术包括但不限于挤出模制、注射模制、和压缩模制被进一步加工成物品。

根据示例性实施例，通过本发明方法获得的增强PAEK组合物，其中CF/PEKK复合材料的碎片与一种或多种PAEK聚合物单独熔融混合，其特征可以为以下特性中的至少一种：

-根据ASTM D638(测试速度：0.5cm/min)在ASTM I型狗骨测试样品(长16.5cm，宽1.3cm，厚0.32cm)上测量的等于或大于255GPa的拉伸强度；

-根据ASTM D790(测试速度：0.13cm/min，宽5.1cm)在棒材(长12.7cm，宽1.3cm并且厚0.32cm)上测量的等于或大于370MPa的挠曲强度。

根据另外的示例性实例，通过本发明方法获得的增强PAEK组合物，其中CF/PEKK复合材料的碎片与包含PEEK、聚苯砜(PPSU)和聚醚砜(PES)的组合物熔融混合，其特征可以为以下特性中的至少一种：

-根据ASTM D638(测试速度：0.5cm/min)在ASTM I型狗骨测试样品(长16.5cm，宽1.3cm，厚0.32cm)上测量的等于或大于160GPa的拉伸强度；

-根据ASTM D790(测试速度：0.13cm/min，宽5.1cm)在棒材(长12.7cm，宽1.3cm并且厚0.32cm)上测量的等于或大于235MPa的挠曲强度。

因此，本发明允许通过使用废料CF/PEKK复合材料作为原料来生产由增强PAEK材料制成的物品。增强PAEK组合物的特征为具有良好的机械特性，这使得它适用于制造高附加值的物品。

增强PAEK组合物可以在工业中用于制造各种成品。因此，本发明的另一个目的是一种由增强PAEK组合物制成的或包含增强PAEK组合物的物品。可以由增强PAEK组合物制造的物品特别是那些需要高水平的强度、刚度和韧度的物品。

有利地，物品可以是注压品或挤出模制品。

物品的非限制性实例包括阀座/密封件、泵磨损环、齿轮和滑片或医疗设备固定装置、用于家用器械的涡轮机和/或涡轮机外壳。

如果通过援引并入本申请的任何专利、专利申请以及公开物的披露内容与本申请的描述相冲突到了可能导致术语不清楚的程度，则本说明应该优先。

现在将参考以下实例更详细地描述本发明，这些实例的目的仅仅是说明性的并且不限制本发明的范围。

实例

材料

CF/PEKK：APC(PEKK)碳预浸料，从新泽西州伍德兰公园的氰特工程材料/氰特工业公司(Cytec Engineered Materials/Cytec Industries Inc.)可商业获得；包含64至67wt％碳纤维的

AS4D和33至36wt％PEKK树脂(T/I比＝72:28；Tg＝155℃，Tm＝335℃)

CF/PEEK：APC-2(PEEK)，从新泽西州伍德兰公园的氰特工程材料/氰特工业公司可商业获得；包含：

KT880：

KT-880P PEEK(从美国索尔维特种聚合物有限责任公司可商业获得)，规格熔体粘度范围为0.12-0.18kPa-s(通过毛细管流变仪在400℃的温度和1000s^-1的剪切速率下测量)。

KT890：

KT-890P PEEK(从美国索尔维特种聚合物有限责任公司，可商业获得)，规格熔体粘度范围为0.07至0.11kPa-s(通过毛细管流变仪在400℃的温度和1000s^-1的剪切速率下测量)。

PPSU：

R 5900PPSU[MFR(365℃/5kg)是在从26至36g/10min的范围内]是来自美国索尔维特种聚合物有限责任公司的聚苯砜(PPSU)均聚物。

PES：

A-702NT PES[MFR(380℃/2.16kg)是在从65至85g/10min的范围内]是来自美国索尔维特种聚合物有限责任公司的聚醚砜(PESU)均聚物。

短切CF：来自SGL碳纤维有限公司的

C30S006 APS

PEPQ：

从科莱恩(Clariant)可获得的芳香族有机膦酸酯熔体热稳定剂

氧化锌：从朗盛(Lanxess)公司可获得的等级

通用程序

使用撕碎机将CF/PEKK或CF/PEEK材料的带子粉碎成长5至7mm且宽3至7mm的碎片。

使用ZSK-26科倍隆(Coperion)双螺杆挤出机(12个筒段，直径26mm，48的L/D比)将碎片与原始PEEK树脂(KT880或KT890)或与包含PEEK(KT890)、PPSU和PES的组合物熔融混合，并注射模制成测试棒进行进一步测试。

通过将相同的原始PEEK树脂或PEEK、PPSU和PES组合物与标准短切碳纤维混合制备对比样品，以获得含相同重量％碳纤维的组合物，然后将其注射模制成ASTM测试棒。

根据ASTM D638(测试速度：0.5cm/min)在ASTM I型狗骨测试样品(长16.5cm，宽1.3cm，厚0.32cm)上测量拉伸特性。

根据ASTM D790(测试速度：0.13cm/min，宽5.1cm)在棒(长12.7cm，宽1.3cm并且厚0.32cm)上测量挠曲特性。

根据ASTM测试方法D256和D4812分别使用注塑模制的基板(10.16cm x 10.16cm和0.32cm厚)确定悬臂梁抗冲击性(有缺口的)和悬臂梁抗冲击性(无缺口的)。测试的结果报告在表1中。

表1中的数据表明，与从原始PAEK和原始碳纤维获得的增强PAEK组合物(对比实例1，和对比实例3和对比实例4)相比，使用CF/PEKK复合材料的碎片作为碳纤维来源获得的增强PAEK组合物(实例1，实例2和实例3)具有良好的机械特性。

数据还出乎意料地表明，使用CF/PEKK复合材料的碎片获得的增强PAEK组合物(实例1)的拉伸和挠曲强度高于那些使用CF/PEEK复合材料的碎片获得的PAEK组合物(对比实例2)。

当增强PAEK组合物包含除PAEK聚合物之外的聚合物，特别是PES和PPSU聚合物时，也可以获得良好的机械特性。相对于使用原始碳纤维制备的对比实例5的组合物，实例5的增强组合物表现出更高的拉伸和挠曲强度以及更高的冲击强度。

表1

Claims

1.一种用于制备碳纤维增强聚(芳醚酮)组合物的方法，所述方法包括：

-提供CF/PEKK复合材料的碎片；并且

-将所述碎片与至少一种不同于该CF/PEKK复合材料中的PEKK的聚(芳醚酮)聚合物熔融混合。

2.如权利要求1所述的方法，其包括以下步骤：

-提供由CF/PEKK复合材料制成的物品；

-粉碎所述物品以获得CF/PEKK复合材料的碎片；并且

3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该CF/PEKK复合材料含有相对于CF/PEKK复合材料的总重量从0.01wt％至1.00wt％的二苯砜。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，与该至少一种聚(芳醚酮)熔融混合的CF/PEKK复合材料的碎片的按重量计的量是使得该碳纤维增强聚(芳醚酮)组合物中碳纤维的量相对于该组合物的总重量为从5至60wt％。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，熔融混合在挤出机中进行。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用机械装置用于将所述由CF/PEKK复合材料制成的物品粉碎成碎片。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该至少一种聚(芳醚酮)是聚(醚醚酮)。

8.如权利要求7所述的方法，其中，该聚(醚醚酮)具有从约0.05至0.50kPa-s的熔体粘度(在400℃、1000s^-1下测量的)。

9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将这些CF/PEKK复合材料的碎片与至少一种聚(芳醚酮)和至少一种不同于该至少一种聚(芳醚酮)聚合物并且不同于该CF/PEKK复合材料中的PEKK聚合物的聚合物熔融混合。

10.如权利要求9所述的方法，其中，该至少一种不同于该聚(芳醚酮)聚合物并且不同于该CF/PEKK复合材料中的PEKK聚合物的聚合物选自聚(芳醚砜)聚合物的组、优选选自由聚砜(PSU)、聚苯砜(PPSU)或聚醚砜(PES)聚合物组成的组。

11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，该方法进一步包括将该碳纤维增强聚(芳醚酮)组合物模制成物品的步骤。

12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该碳纤维增强聚(芳醚酮)组合物呈粒料的形式。

13.一种通过如权利要求1至10中任一项所述的方法可获得的碳纤维增强聚(芳醚酮)组合物，其包含PEKK、至少一种不同于所述PEKK的聚(芳醚酮)以及相对于该组合物的总重量从10至50wt％的碳纤维。

14.如权利要求13所述的碳纤维增强聚(芳醚酮)组合物，其中：

-其中CF/PEKK复合材料的碎片与一种或多种聚(芳醚酮)聚合物熔融混合的组合物的特征为以下特性中的至少一种：

-根据ASTM D790(测试速度：0.13cm/min，宽5.1cm)在棒材(长12.7cm，宽1.3cm并且厚0.32cm)上测量的等于或大于370MPa的挠曲强度；或

-其中CF/PEKK复合材料的碎片与包含PEEK、聚苯砜(PPSU)和聚醚砜(PES)的组合物熔融混合的组合物的特征为以下特性中的至少一种：

15.一种包含如权利要求13或14所述的碳纤维增强组合物的物品。