[发明专利]一种耐摩擦PEEK复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体地说，涉及一种耐摩擦PEEK复合材 料及其制备方法。

背景技术

材料、能源、信息是现代科学技术的三大支柱，新材料是发展高新技术的 先导，世界各工业发达国家都把新材料及相关技术放在突出地位，列入国家关 键技术之中。“复合材料是一个连续相与一个分散相的复合，两个或多个连续 相与一个或多个分散相在每个连续相中复合的材料”。目前，人们已经充分认 识到组合两种或更多种的物质来提高材料在摩擦学性能上的质量或改善材料的 结构、成分来满足现实社会的各种需求。于是，复合材料的发展受到人们的普 遍关注。

PEEK复合材料因其良好的综合性能，已经在航空航天、汽车制造、电子 电气、医疗和食品加工等领域得到广泛应用。目前，为了进一步改善PEEK的 摩擦性能，通常对PEEK进行改性，改性的方式有纤维增强、无机矿物填充以 及和其他有机物的共混改性，降低材料的成本，从而扩大了PEEK的使用范围。

纤维改善PEEK材料摩擦性能方面主要是短碳纤维增强PEEK复合材料， 由于碳纤维增强效应抵消树脂的热软化以及形成强度非常高的转移膜，有效保 护接触区域，CF/PEEK复合材料的摩擦系数与比磨损率明显比纯PEEK低。从 而达到改善PEEK材料摩擦性能的目的。无机填料填充聚合物不仅起到承载、 减小变形作用，还可以使高聚物薄膜转移，改善转移膜的附着强度，减小摩擦， 降低磨损，形成自润滑复合材料。目前，应用无机填料改善PEEK材料摩擦性 能的无机填料种类主要有CuS、CuF₂、Si₃N₄、SiC、ZrO₂、Al₂O₃和TiO₂等。

但是，纤维表面光滑、惰性与基体的粘合力差，因而单纯的纤维改善PEEK 复合材料界面粘合强度低，当材料受外力作用时，纤维容易从基体中拔出，负 荷不能有效的通过界面传递。无机填料填充和有机高分子材料改性PEEK材料 时，容易出现分散不佳及基体间界面结合力低的问题，同时无机填料填充和有 机高分子材料不能有效的降低PEEK复合材料的成本。

发明内容

针对以上技术问题，本发明的目的在于提供一种耐摩擦PEEK复合材料的 制备方法，通过加入玻纤、聚四氟乙烯、聚芳醚酮偶联剂及其他填料对PEEK 进行改性，改善其摩擦性能，降低复合材料的成本，使复合材料能更广泛的应 用到汽车、航空航天、加工制造等领域。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种耐摩擦PEEK复合材料，所述的耐摩擦PEEK复合材料由玻纤(GF)、 聚四氟乙烯(PTFE)、PEEK、聚芳醚酮偶联剂及其他填料混合构成，其中各个 组分的添加比例为：玻纤为1-50份、聚四氟乙烯为1-40份、PEEK为40-90份、 聚芳醚酮偶联剂为1-10份、其他填料为1-40份。

作为优选，所述玻纤的纤维长度为0.3～0.6mm。

作为优选，所述的聚芳醚酮偶联剂为自制偶联剂，主要成分为硅烷偶联剂 和聚芳醚酮液晶；所述的其他填料的主要成分为石墨颗粒、玻纤相容剂、耐高 温抗氧剂。

作为优选，所述的耐摩擦PEEK复合材料各个组成成分的最优配比为：玻 纤为20份、聚四氟乙烯为10份、PEEK为60份、聚芳醚酮偶联剂为2份、其 他填料为10份。

一种耐摩擦PEEK复合材料的制备方法，其具体步骤为：

1)一次干燥：采用干燥箱对PEEK粉末进行干燥，温度设置为60～200℃， 干燥时间为0.5～10h；

2)高速混合：采用高速混合机将配方量的玻纤、聚四氟乙烯、PEEK、聚 芳醚酮偶联剂及其他填料进行混料，使其混合均匀；

3)挤出造粒：使用双螺杆配混挤出机对混合后的物料进行挤出造粒，挤出 机的参数设置为一区温度为350～400℃，二区温度为350～400℃，三区温度为 350～400℃，四区温度为350～400℃，五区温度为350～400℃，机头温度为 350～400℃，主机频率为100～400Hz，喂料频率为10～40Hz；将挤出的料条风冷 至常温后，进行切粒，切出的颗粒为1～10mm长的圆柱形颗粒物料；

4)二次干燥：将切出的颗粒物料进行干燥处理，温度设置为60～200℃，干 燥时间为0.5～10h；