本實(shí)發(fā)明涉及一種復(fù)合材料，尤其涉及一種改性碳纖維增強(qiáng)PEK-C復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
：工程塑料PEK-C具有耐高溫、耐水解、自潤(rùn)滑性能等優(yōu)點(diǎn)，其某些綜合性能與PEEK相似，具有良好的熱穩(wěn)定性、電絕緣性以及優(yōu)異的力學(xué)性能和加工性能。在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，例如：航空航天、電子電器、醫(yī)療領(lǐng)域、汽車制造工業(yè)、儀器制造行業(yè)等等，尤其作為增韌樹脂，可以與酚醛樹脂、BMI樹脂、聚苯硫醚樹脂、環(huán)氧樹脂、氰酸脂等樹脂以及玻璃纖維和碳纖維形成共混材料或復(fù)合材料，有著良好的增韌效果。碳纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐疲勞、抗蠕變和熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，是一種重要的增強(qiáng)材料。但是，未經(jīng)處理的碳纖維表面光滑，活性基團(tuán)少，惰性大，與樹脂基體復(fù)合時(shí)，界面黏結(jié)強(qiáng)度低，碳纖維的高性能難以得到最大限度的發(fā)揮，導(dǎo)致復(fù)合材料性較差。因此，本發(fā)明針對(duì)碳纖維的表面活性進(jìn)行了改善，提高其與樹脂基體間的浸潤(rùn)性和黏結(jié)力，同時(shí)還增強(qiáng)了PEK-C復(fù)合材料的力學(xué)性能，擴(kuò)大復(fù)合材料的應(yīng)用范圍。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：（一）要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是開發(fā)出一種改性碳纖維增強(qiáng)PEK-C復(fù)合材料，同時(shí)使其性能在PEK-C原料性能的基礎(chǔ)上有所提高。（二）技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種改性碳纖維增強(qiáng)PEK-C復(fù)合材料，由改性碳纖維與PEK-C混合構(gòu)成。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，改性碳纖維的基體為短切碳纖維，改性碳纖維為本實(shí)驗(yàn)室自制。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，碳纖維原料先經(jīng)過(guò)丙酮溶液除雜，再用烘箱干燥，最后用射頻感性耦合等離子體裝置對(duì)碳纖維進(jìn)行等離子處理；作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，烘箱干燥溫度為50~150℃，時(shí)間為0.5~2h；射頻源輸出功率為200~500W；本發(fā)明還提供了上述改性碳纖維增強(qiáng)PEK-C復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：一次干燥：采用干燥箱對(duì)PEK-C粉末進(jìn)行干燥；高速混合：采用高速混合機(jī)將改性碳纖維與PEK-C進(jìn)行混料，以使改性碳纖維與PEK-C均勻共混；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，將擠出的料條進(jìn)行風(fēng)冷至常溫后，進(jìn)行切粒；二次干燥：將切出的顆粒物料進(jìn)行干燥處理；注塑成型：采用常規(guī)高溫注塑方法，模具為耐高溫模具，將二次干燥處理后的顆粒物料通過(guò)高溫模具制成符合測(cè)試要求的形狀。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，一次干燥和二次干燥步驟中的溫度均為70~150℃，干燥時(shí)間為0.5~2h；作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，高速混合步驟中混料時(shí)間為2~10min。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，擠出造粒步驟中擠出機(jī)的參數(shù)設(shè)置為一區(qū)溫度為300~350℃，二區(qū)溫度為300~350℃，三區(qū)溫度為300~360℃，四區(qū)溫度為300~360℃，五區(qū)溫度為300~360℃，六區(qū)溫度為300~360℃，七區(qū)溫度為300~360℃，八區(qū)溫度為300~360℃，機(jī)頭溫度為300~360℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速為200~300r/min，喂料頻率為8~20Hz；擠出造粒步驟中切出的顆粒為1~10mm長(zhǎng)左右的圓柱形顆粒物料。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，注塑成型步驟中注塑機(jī)的設(shè)置參數(shù)為注塑溫度為300~360℃，注塑壓力為50~110MPa，儲(chǔ)料壓力為50~100MPa，關(guān)模壓力為20~60MPa，模具溫度為80~150℃，螺桿轉(zhuǎn)速為50~200r/min。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，注塑成型步驟中，耐高溫模具為本公司自制模具。（三）有益效果(1)未經(jīng)處理的碳纖維表面光滑，活性基團(tuán)少，惰性大，與樹脂基體復(fù)合時(shí)，界面黏結(jié)強(qiáng)度低，本發(fā)明通過(guò)對(duì)碳纖維表面等離子體改性，使其含氧基團(tuán)含量增加，活性增加，并且高能粒子的刻蝕作用使其粗糙度增加，提高了碳纖維與樹脂基體間的浸潤(rùn)性和黏結(jié)力；(2)本發(fā)明中通過(guò)向PEK-C原料中加入改性后的碳纖維，經(jīng)力學(xué)測(cè)試表明，復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彎曲模量均有顯著提高；(3)本發(fā)明采用改性碳纖維填充PEK-C材料，增強(qiáng)了復(fù)合材料的力學(xué)性能，同時(shí)該方法降低了復(fù)合材料的成本，使其應(yīng)用范圍更廣。附圖說(shuō)明圖1為PEK-C復(fù)合材料的制備方法的流程示意圖。圖2為PEK-C重復(fù)結(jié)構(gòu)單元示意圖下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說(shuō)明。具體實(shí)施方式實(shí)施例1本發(fā)明的PEK-C復(fù)合材料由改性碳纖維與PEK-C混合構(gòu)成，改性碳纖維的基體為短切碳纖維，改性碳纖維為本實(shí)驗(yàn)室自制。碳纖維原料先經(jīng)過(guò)丙酮溶液除雜，再用烘箱干燥，最后用射頻感性耦合等離子體裝置對(duì)碳纖維進(jìn)行等離子處理，烘箱干燥溫度為70℃，時(shí)間為1h；射頻源輸出功率為300W。本實(shí)施例的改性碳纖維增強(qiáng)PEK-C復(fù)合材料通過(guò)改善碳纖維的表面活性，從而提高了碳纖維與樹脂基體間的浸潤(rùn)性和黏結(jié)力，同時(shí)還增強(qiáng)了PEK-C復(fù)合材料的力學(xué)性能，使其能更廣泛地應(yīng)用到汽車、航空航天、加工制造等領(lǐng)域。表1碳纖維改性前后對(duì)PEK-C復(fù)合材料力學(xué)性能的影響測(cè)試項(xiàng)目單位未經(jīng)處理改性處理層間剪切強(qiáng)度MPa79.6688.73彎曲強(qiáng)度MPa1166.51261.8彎曲模量GPa70.2378.53參見(jiàn)圖1，本改性碳纖維增強(qiáng)PEK-C復(fù)合材料的制備方法，依次包括以下步驟：一次干燥：采用干燥箱對(duì)PEK-C粉末進(jìn)行干燥，溫度為70~150℃，干燥時(shí)間為0.5~2h；高速混合：采用高速混合機(jī)將改性碳纖維與PEK-C進(jìn)行混料，以使改性碳纖維與PEK-C均勻共混，混料時(shí)間為2~10min。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，將擠出的料條進(jìn)行風(fēng)冷至常溫后，進(jìn)行切粒，擠出造粒步驟中擠出機(jī)的參數(shù)設(shè)置為一區(qū)溫度為300~350℃，二區(qū)溫度為300~350℃，三區(qū)溫度為300~360℃，四區(qū)溫度為300~360℃，五區(qū)溫度為300~360℃，六區(qū)溫度為300~360℃，七區(qū)溫度為300~360℃，八區(qū)溫度為300~360℃，機(jī)頭溫度為300~360℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速為200~300r/min，喂料頻率為8~20Hz；擠出造粒步驟中切出的顆粒為1~10mm長(zhǎng)左右的圓柱形顆粒物料。二次干燥：將切出的顆粒物料進(jìn)行干燥處理，溫度為70~150℃，干燥時(shí)間為0.5~2h；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，注塑成型步驟中注塑機(jī)的設(shè)置參數(shù)為注塑溫度為300~360℃，注塑壓力為50~110MPa，儲(chǔ)料壓力為50~100MPa，關(guān)模壓力為20~60MPa，模具溫度為80~150℃，螺桿轉(zhuǎn)速為50~200r/min，耐高溫模具為本公司自制模具。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3