[发明专利]晶须增强聚醚酮酮复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种晶须增强聚醚酮酮复合材料及其制备方法。晶须增强聚醚酮酮复合材料由如下重量份数的原料制成：聚醚酮酮树脂100份、可熔性氟塑料5～30份、无机晶须10～50份、偶联剂0.1～5份、交联剂0.1～3份。本发明获得的聚醚酮酮复合材料在保持聚醚酮酮树脂本身固有的优异的耐高温性、阻燃性、耐化学性、耐湿热性等性质同时，还能大幅提高制件的剪切强度和冲击强度，使其耐磨损性能更加优异，同时，又能大幅降低材料成本，满足更广泛的应用需求。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种晶须增强聚醚酮酮复合材料及其制备方法。

背景技术

聚醚酮酮(以下也称作“PEKK”)树脂是一种半结晶、耐高温热塑性树脂，具有优异的机械性能、耐化学腐蚀性能、抗辐射和阻燃性等，特别适用作高性能复合材料的基体树脂和超级工程塑料。PEKK树脂由于能够通过模压成型、挤出成型等各种成型法成型为各种成型制件，或再经过机床加工为零部件，广泛应用于新能源汽车、智能家居设备、现代物流仓储、航空航天、高端食品加工设备、医疗设备等行业领域。

但是，PEKK纯树脂的硬度、耐磨损、强度等性能指标相比金属指标不足问题被作为课题指出，传统方法上，改性中使用的矿物填料多为玻璃纤维、碳纤维等长纤维或者短切纤维增强改性，相比较于添加长纤维材料，添加晶须能克服连续长纤维在复杂模具中难以分布均匀，易出现贫胶区，使材料表面光洁度差，加工时对模具磨损严重等缺点，而且由于晶须的加入使复合材料的耐湿热性能得到明显改善，材料的力学性能、强度保持率也可有明显提高。晶须因具有适宜的长径比(10～300)，且本身结构纤细(直径在0.1～10微米)，并具备高强度和高模量的特点，产品可在塑料复合材料中均匀分散，起着骨架作用形成聚合物-纤维复合材料，使聚合物内聚强度增大，薄弱环节减少，从而显著提高复合材料的机械强度。同时，晶须是可以通过人为控制，以单晶形式生长的形状类似短纤维，而尺寸远远小于短纤维的须状单晶体。由于晶须在结晶时原子结构排列高度有序，内部几乎无缺陷，因而它的强度接近于材料原子间价键理论强度，远远超过了目前使用的增强材料，欧美日等国主要用作复合材料的增强体，可用于制造新能源车、高铁、飞机航空器等高强度复合材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种晶须增强聚醚酮酮复合材料，该复合材料在保持聚醚酮酮树脂本身固有的优异的耐高温性、阻燃性、耐化学性、耐湿热性等性质同时，还能大幅提高制件的剪切强度和冲击强度，使其耐磨损性能更加优异，同时，又能大幅降低材料成本，满足更广泛的应用需求。

本发明所述的晶须增强聚醚酮酮复合材料，由如下重量份数的原料制成：

所述的无机晶须为碳酸钙晶须、钛酸钾晶须、硫酸钙晶须、硫酸镁晶须、碳化硅晶须或硼酸铝晶须中的一种或几种。

所述的聚醚酮酮树脂中对位结构与邻位结构的摩尔比在75:25～50:50之间，特性粘度在0.5～1.5dL/g之间。

所述的可熔性氟塑料为全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、聚全氟烷氧基树脂(PFA)、乙烯一三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)或乙烯一四氟乙烯共聚物(ETFE)中的一种或几种可熔融加工的氟塑料，从耐热性和加工温度匹配的角度考虑，优选上述PFA等耐温性更高的可熔性氟塑料，可熔性氟塑料的物料形式优选为粉料，粒径优选不大于300μm。