一種耐摩擦peek復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種耐摩擦PEEK復(fù)合材料及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 材料、能源、信息是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱，新材料是發(fā)展高新技術(shù)的先導(dǎo)，世 界各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都把新材料及相關(guān)技術(shù)放在突出地位，列入國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)之中。"復(fù)合材 料是一個(gè)連續(xù)相與一個(gè)分散相的復(fù)合，兩個(gè)或多個(gè)連續(xù)相與一個(gè)或多個(gè)分散相在每個(gè)連續(xù) 相中復(fù)合的材料"。目前，人們已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到組合兩種或更多種的物質(zhì)來提高材料在摩擦 學(xué)性能上的質(zhì)量或改善材料的結(jié)構(gòu)、成分來滿足現(xiàn)實(shí)社會(huì)的各種需求。于是，復(fù)合材料的發(fā) 展受到人們的普遍關(guān)注。
[0003] PEEK復(fù)合材料因其良好的綜合性能，已經(jīng)在航空航天、汽車制造、電子電氣、醫(yī)療 和食品加工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前，為了進(jìn)一步改善PEEK的摩擦性能，通常對(duì)PEEK進(jìn)行 改性，改性的方式有纖維增強(qiáng)、無機(jī)礦物填充以及和其他有機(jī)物的共混改性，降低材料的成 本，從而擴(kuò)大了PEEK的使用范圍。
[0004] 纖維改善PEEK材料摩擦性能方面主要是短碳纖維增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料，由于碳纖維 增強(qiáng)效應(yīng)抵消樹脂的熱軟化以及形成強(qiáng)度非常高的轉(zhuǎn)移膜，有效保護(hù)接觸區(qū)域，CF/PEEK復(fù) 合材料的摩擦系數(shù)與比磨損率明顯比純PEEK低。從而達(dá)到改善PEEK材料摩擦性能的目的。 無機(jī)填料填充聚合物不僅起到承載、減小變形作用，還可以使高聚物薄膜轉(zhuǎn)移，改善轉(zhuǎn)移膜 的附著強(qiáng)度，減小摩擦，降低磨損，形成自潤(rùn)滑復(fù)合材料。目前，應(yīng)用無機(jī)填料改善PEEK材料 摩擦性能的無機(jī)填料種類主要有(^、0^2、3丨辦4、3丨(：、2抑2^12〇3和11〇2等。
[0005]但是，纖維表面光滑、惰性與基體的粘合力差，因而單純的纖維改善PEEK復(fù)合材料 界面粘合強(qiáng)度低，當(dāng)材料受外力作用時(shí)，纖維容易從基體中拔出，負(fù)荷不能有效的通過界面 傳遞。無機(jī)填料填充和有機(jī)高分子材料改性PEEK材料時(shí)，容易出現(xiàn)分散不佳及基體間界面 結(jié)合力低的問題，同時(shí)無機(jī)填料填充和有機(jī)高分子材料不能有效的降低PEEK復(fù)合材料的成 本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)以上技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種耐摩擦PEEK復(fù)合材料的制備方 法，通過加入玻纖、聚四氟乙烯、聚芳醚酮偶聯(lián)劑及其他填料對(duì)PEEK進(jìn)行改性，改善其摩擦 性能，降低復(fù)合材料的成本，使復(fù)合材料能更廣泛的應(yīng)用到汽車、航空航天、加工制造等領(lǐng) 域。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0008] 一種耐摩擦PEEK復(fù)合材料，所述的耐摩擦PEEK復(fù)合材料由玻纖(GF)、聚四氟乙烯 (PTFE)、PEEK、聚芳醚酮偶聯(lián)劑及其他填料混合構(gòu)成，其中各個(gè)組分的添加比例為：玻纖為 1-50份、聚四氟乙烯為1-40份、PEEK為40-90份、聚芳醚酮偶聯(lián)劑為1-10份、其他填料為1-40 份。
[0009] 作為優(yōu)選，所述玻纖的纖維長(zhǎng)度為0.3~0.6mm。
[0010] 作為優(yōu)選，所述的聚芳醚酮偶聯(lián)劑為自制偶聯(lián)劑，主要成分為硅烷偶聯(lián)劑和聚芳 醚酮液晶;所述的其他填料的主要成分為石墨顆粒、玻纖相容劑、耐高溫抗氧劑。
[0011]作為優(yōu)選，所述的耐摩擦PEEK復(fù)合材料各個(gè)組成成分的最優(yōu)配比為:玻纖為20份、 聚四氟乙烯為10份、PEEK為60份、聚芳醚酮偶聯(lián)劑為2份、其他填料為10份。
[0012] 一種耐摩擦PEEK復(fù)合材料的制備方法，其具體步驟為：
[0013] 1) 一次干燥:采用干燥箱對(duì)PEEK粉末進(jìn)行干燥，溫度設(shè)置為60~200°C，干燥時(shí)間 為0.5~10h;
[0014] 2)高速混合:采用高速混合機(jī)將配方量的玻纖、聚四氟乙烯、PEEK、聚芳醚酮偶聯(lián) 劑及其他填料進(jìn)行混料，使其混合均勻；
[0015] 3)擠出造粒:使用雙螺桿配混擠出機(jī)對(duì)混合后的物料進(jìn)行擠出造粒，擠出機(jī)的參 數(shù)設(shè)置為一區(qū)溫度為350~400°C，二區(qū)溫度為350~400°C，三區(qū)溫度為350~400°C，四區(qū)溫 度為350~400°C，五區(qū)溫度為350~400°C，機(jī)頭溫度為350~400°C，主機(jī)頻率為100~ 400Hz，喂料頻率為10~40Hz ;將擠出的料條風(fēng)冷至常溫后，進(jìn)行切粒，切出的顆粒為1~ 10mm長(zhǎng)的圓柱形顆粒物料；
[0016] 4)二次干燥:將切出的顆粒物料進(jìn)行干燥處理，溫度設(shè)置為60~200 °C，干燥時(shí)間 為0.5~10h;
[0017] 5)注塑成型：采用常規(guī)注塑方法，將二次干燥處理后的顆粒物料制成符合要求的 形狀，其中，注塑機(jī)的參數(shù)設(shè)置為注塑溫度為350~400°C，注塑壓力為30~120MPa，儲(chǔ)料壓 力為30~120MPa，關(guān)模壓力為20~60MPa，模具溫度為60~200°C，螺桿轉(zhuǎn)速為20~160r/ min〇
[0018] 步驟1)中，優(yōu)選的一次干燥條件為:溫度150°C，干燥時(shí)間2h。
[0019] 步驟3)中，優(yōu)選的擠出機(jī)參數(shù)設(shè)置為一區(qū)溫度為370°C，二區(qū)溫度為375°C，三區(qū)溫 度為375°C，四區(qū)溫度為375°C，五區(qū)溫度為375°C，機(jī)頭溫度為380°C，主機(jī)頻率為20Hz，喂料 頻率為10Hz;切出的顆粒優(yōu)選為3mm長(zhǎng)的圓柱形顆粒物料。
[0020] 步驟4)中，優(yōu)選的二次干燥條件為:溫度150°C，干燥時(shí)間2h。
[0021] 步驟5)中，優(yōu)選的注塑機(jī)參數(shù)設(shè)置為:注塑溫度為380°C，注塑壓力為90MPa，儲(chǔ)料 壓力為llOMPa，關(guān)模壓力為33MPa，模具溫度為180°C，螺桿轉(zhuǎn)速為80r/min。
[0022] 本發(fā)明的有益效果：
[0023] (1)本發(fā)明在PEEK復(fù)合材料中，加入了自制的聚芳醚酮偶聯(lián)劑，能使GF及其他填料 更好的分散在PEEK樹脂中，解決常規(guī)填充物分散不佳及基體間界面結(jié)合力低的問題；
[0024] (2)本發(fā)明在PEEK中加入GF、PTFE、PEEK、聚芳醚酮偶聯(lián)劑及其他填料，其中聚四氟 乙烯的光滑分子結(jié)構(gòu)有助于使轉(zhuǎn)移膜更光滑，固體潤(rùn)滑效果也更好，能有效地降低聚醚醚 酮(PEEK)摩擦系數(shù)，同時(shí)提高了力學(xué)性能；
[0025] (3)本發(fā)明在TOEK樹脂中加入的填料及玻纖加入量約40 %，大大降低了所制備 PEEK復(fù)合材料的成本，一定程度上解決了 PEEK產(chǎn)品成本高、價(jià)格昂貴的因素，使其能更廣泛 的應(yīng)用到汽車、航空航天、加工制造等領(lǐng)域。
[0026] (4)本發(fā)明在制備過程中，復(fù)合材料加工的溫度、雙螺桿擠出機(jī)的控制參數(shù)及注塑 機(jī)的控制參數(shù)與復(fù)合材料配比整體配合，制得產(chǎn)品性能較好，品質(zhì)更優(yōu)的PEEK復(fù)合材料。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的 實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都 屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] 一種耐摩擦PEEK復(fù)合材料的制備方法，其具體步驟為：
[0030] 1)一次干燥：采用干燥箱對(duì)PEEK粉末進(jìn)行干燥，溫度設(shè)置為100°C，干燥時(shí)間為 10h；
[0031] 2)高速混合:采用高速混合機(jī)將配方量的玻纖25份、聚四氟乙烯5份、PEEK 60份、 聚芳醚酮偶聯(lián)劑2份及其他填料8份進(jìn)行混料，使其混合均勻，其中，玻纖的纖維長(zhǎng)度為0.3 ~0·6mm;
[0032 ] 3)擠出造粒:使用雙螺桿配混擠出機(jī)對(duì)混合后的物料進(jìn)行擠出造粒，擠出機(jī)的參 數(shù)設(shè)置為一區(qū)溫度為350°C，二區(qū)溫度為350°C，三區(qū)溫度為350°C，四區(qū)溫度為350°C，五區(qū) 溫度為350 °C，機(jī)頭溫度為350 °C，主機(jī)頻率為240Hz，喂料頻率為12Hz ;將擠出的料條風(fēng)冷至 常溫后，進(jìn)行切粒，切出的顆粒為1_長(zhǎng)的圓柱形顆粒物料；
[0033] 4)二次干燥：將切出的顆粒物料進(jìn)行干燥處理，溫度設(shè)置為120 °C，干燥時(shí)間為 10h；
[0034] 5)注塑成型：采用常規(guī)注塑方法，將二次干燥處理后的顆粒物料制成符合要求的 形狀，其中，注塑機(jī)的參數(shù)設(shè)置為注塑溫度為350 °C，注塑壓力為30MPa，儲(chǔ)料壓力為30MPa， 關(guān)模壓力為20MPa，模具溫度為60°C，螺桿轉(zhuǎn)速為20r/min。
[0035] 實(shí)施例2
[0036] 一種耐摩擦PEEK復(fù)合材料的制備方法，其具體步驟為：
[0037] 1)一次干燥:采用干燥箱對(duì)PEEK粉末進(jìn)行干燥，溫度設(shè)置為150°C，干燥時(shí)間為2h;
[0038] 2)高速混合:采用高速混合機(jī)將配方量的玻纖20份、聚四氟乙烯10份、PEEK 60份、 聚芳醚酮偶聯(lián)劑2份及其他填料10份進(jìn)行混料，使其混合均勻，其中，玻纖的纖維長(zhǎng)度為0.3 ~0·6mm;
[0039 ] 3)擠出造粒:使用雙螺桿配混擠出機(jī)對(duì)混合后的物料進(jìn)行擠出造粒，擠出機(jī)的參 數(shù)設(shè)置為一區(qū)溫度為370°C，二區(qū)溫度為375°C，三區(qū)溫度為375°C，四區(qū)溫度為375°C，五區(qū) 溫度為375 °C，機(jī)頭溫度為380 °C，主機(jī)頻率為200Hz，喂料頻率為30Hz ;將擠出的料條風(fēng)冷至 常溫后，進(jìn)行切粒，切出的顆粒為3_長(zhǎng)的