抗靜電peek復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及抗靜電PEEK復(fù)合材料及其制備方法，屬于復(fù)合材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚醚醚酮（PEEK)是分子主鏈中含有鏈節(jié)的線性芳香族高分子化合物，是一種耐 高溫、高性能的熱塑性特種工程塑料。PEEK有著良好的機(jī)械性能和耐化學(xué)品、耐磨損、耐水 解等性能；比重輕，自潤(rùn)滑性能好，具有非常好的加工性能，可以應(yīng)用到航空、機(jī)械、電子、化 工、汽車(chē)等高科技工業(yè)領(lǐng)域，尤其可制造使用在速度高達(dá)350KM/h的高速鐵路列車(chē)上的高 要求的機(jī)械零部件，如齒輪、軸承、活塞環(huán)、支撐環(huán)、密封環(huán)（函）、閥片、耐磨圈等，有代替?zhèn)?統(tǒng)金屬材料的趨勢(shì)。PEEK材料具有極好的絕緣性，其表面電阻率很高，達(dá)到10 15-1016 Ω ·cm， 因此人們研制出了抗靜電PEEK材料，采用碳纖維或炭黑等導(dǎo)電材料共混得到成品。但由于 碳纖維的團(tuán)聚作用，加入PEEK中會(huì)導(dǎo)致整體材料韌性變差，而且碳纖維在PEEK基質(zhì)中分 布不均勻，影響到材料表面電阻。僅加入炭黑類(lèi)的材料對(duì)PEEK樹(shù)脂的力學(xué)性能沒(méi)有改善作 用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種抗靜電PEEK復(fù)合材料，具有優(yōu)秀的力學(xué)性能和較低的 表面電阻。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種抗靜電PEEK復(fù)合材料，其特征 在于：由68-84份PEEK，15-30份短切碳纖維，1-2份碳納米管制成，其中所述短切碳纖維和 碳納米管均經(jīng)過(guò)磺化PEEK表面處理，磺化PEEK的磺化度為70-80。
[0005] 優(yōu)選的，所述短切碳纖維的短切長(zhǎng)度為2-5mm，直徑7um。
[0006] 優(yōu)選的，所述碳納米管為多壁碳納米管，管徑8-15nm，長(zhǎng)度50um，堆積密度0. 27g/ cm3〇
[0007] 本發(fā)明還提供了上述的抗靜電PEEK復(fù)合材料的制備方法，其步驟包括：
[0008] A、將合適重量的磺化PEEK溶于水中，加入短切碳纖維和碳納米管，攪拌后加熱進(jìn) 行反應(yīng)，抽濾，干燥、粉碎，其中磺化PEEK與短切碳纖維+碳納米管的質(zhì)量比為1:50 ;
[0009] B、PEEK粉末與步驟A制得的粉末加入分散劑中，充分?jǐn)嚢枰允顾胁牧暇鶆蚬?混；
[0010] C、抽濾，將混合后的材料放入395-400°C的熱壓模具模腔中，待熔融后，在lOMpa 壓力下成型，冷卻脫模；
[0011] D、脫模后的材料在250°C保溫60min，整個(gè)保溫過(guò)程壓力為4Mpa，得到成品。
[0012] 優(yōu)選的，所述分散劑為乙醇。
[0013] 本發(fā)明在PEEK中添加短切碳纖維和碳納米管，可以有效提高PEEK材料的耐磨性、 拉伸強(qiáng)度和模量等性能，表面電阻均勻，可滿(mǎn)足抗靜電要求高的場(chǎng)合使用。短切碳纖維和碳 納米管先用高磺化的PEEK進(jìn)行處理，可以改善其表面活性，有助于其在PEEK基質(zhì)中的分 散，減少團(tuán)聚，復(fù)合材料中碳纖維、碳納米管與PEEK結(jié)合更緊密，對(duì)提高材料韌性、降低表 面電阻有幫助。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 實(shí)施例1
[0015] 本抗靜電PEEK復(fù)合材料的制備方法，其步驟包括：
[0016] A、將0. 64份的磺化度為80的PEEK溶于水中，加入30份短切碳纖維和2份碳納 米管，攪拌后加熱到90°C反應(yīng)48小時(shí)，抽濾，干燥、粉碎；
[0017] B、68份PEEK粉末與步驟A制得的粉末加入乙醇中，充分?jǐn)嚢枰允顾胁牧暇鶆蚬?混；
[0018] C、抽濾，乙醇回收，將混合后的材料放入395-400°C的熱壓模具模腔中，待熔融后， 在lOMpa壓力下成型，冷卻脫模；
[0019] D、脫模后的材料在250°C保溫60min，整個(gè)保溫過(guò)程壓力為4Mpa，得到成品。
[0020] 對(duì)制得的抗靜電PEEK復(fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0021] 實(shí)施例2
[0022] 本抗靜電PEEK復(fù)合材料的制備方法，其步驟包括：
[0023] A、將0. 32份的磺化度為70的PEEK溶于水中，加入15份短切碳纖維和1份碳納 米管，攪拌后加熱到90°C反應(yīng)48小時(shí)，抽濾，干燥、粉碎；
[0024] B、84份PEEK粉末與步驟A制得的粉末加入乙醇中，充分?jǐn)嚢枰允顾胁牧暇鶆蚬?混；
[0025] C、抽濾，將混合后的材料放入395-400°C的熱壓模具模腔中，待熔融后，在lOMpa 壓力下成型，冷卻脫模；
[0026] D、脫模后的材料在250°C保溫60min，整個(gè)保溫過(guò)程壓力為4Mpa，得到成品。
[0027] 對(duì)制得的抗靜電PEEK復(fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0028] 實(shí)施例3
[0029] 本抗靜電PEEK復(fù)合材料的制備方法，其步驟包括：
[0030] A、將0. 53份的磺化度為75的PEEK溶于水中，加入25份短切碳纖維和1. 5份碳 納米管，攪拌后加熱到90°C反應(yīng)48小時(shí)，抽濾，干燥、粉碎；
[0031 ] B、73. 5份PEEK粉末與步驟A制得的粉末加入乙醇中，充分?jǐn)嚢枰允顾胁牧暇鶆?共混；
[0032] C、抽濾，將混合后的材料放入395-400°C的熱壓模具模腔中，待熔融后，在lOMpa 壓力下成型，冷卻脫模；
[0033] D、脫模后的材料在250°C保溫60min，整個(gè)保溫過(guò)程壓力為4Mpa，得到成品。
[0034] 對(duì)制得的抗靜電PEEK復(fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0035]
[0036] 備注：摩擦磨損試驗(yàn)條件：初始負(fù)荷196N，轉(zhuǎn)速200r/min,干摩擦2h。對(duì)磨輪：45 鋼，42-45HRC。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種抗靜電PEEK復(fù)合材料，其特征在于：由68-84份PEEK，15-30份短切碳纖維，1-2 份碳納米管制成，其中所述短切碳纖維和碳納米管均經(jīng)過(guò)磺化PEEK表面處理，磺化PEEK的 磺化度為70-80。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗靜電PEEK復(fù)合材料，其特征在于：所述短切碳纖維的短切 長(zhǎng)度為2_5mm，直徑7um〇3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗靜電PEEK復(fù)合材料，其特征在于：所述碳納米管為多壁碳 納米管，管徑8-15nm，長(zhǎng)度50um，堆積密度0· 27g/cm3。4. 一個(gè)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的抗靜電PEEK復(fù)合材料的制備方法，其步驟包括： A、 短切碳纖維和碳納米管分別置于50°C的濃硫酸/濃硝酸混合溶液中超聲酸化處理， 去離子水洗滌、抽濾、烘干，將合適重量的磺化PEEK溶于水中，加入短切碳纖維和碳納米 管，攪拌后加熱進(jìn)行反應(yīng)，然后抽濾，干燥、粉碎，其中磺化PEEK與短切碳纖維+碳納米管的 質(zhì)量比為1:50 ; B、 PEEK粉末與步驟A制得的粉末加入分散劑中，充分?jǐn)嚢枰允顾胁牧暇鶆蚬不欤? C、 抽濾，將混合后的材料放入395-400°C的熱壓模具模腔中，待熔融后，在lOMpa壓力 下成型，冷卻脫模； D、 脫模后的材料在250°C保溫60min，整個(gè)保溫過(guò)程壓力為4Mpa，得到成品。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗靜電PEEK復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述分散劑 為乙醇。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種抗靜電PEEK復(fù)合材料，由68-84份PEEK，15-30份短切碳纖維，1-2份碳納米管制成，其中所述短切碳纖維和碳納米管均經(jīng)過(guò)磺化PEEK表面處理，磺化PEEK的磺化度為70-80。還公開(kāi)了其制備方法。本發(fā)明在PEEK中添加短切碳纖維和碳納米管，可以有效提高PEEK材料的耐磨性、拉伸強(qiáng)度和模量等性能，表面電阻均勻，可滿(mǎn)足抗靜電要求高的場(chǎng)合使用。短切碳纖維和碳納米管先用高磺化的PEEK進(jìn)行處理，可以改善其表面活性，有助于其在PEEK基質(zhì)中的分散，減少團(tuán)聚，復(fù)合材料中碳纖維、碳納米管與PEEK結(jié)合更緊密，對(duì)提高材料韌性、降低表面電阻有幫助。
【IPC分類(lèi)】C08K9/02, C08K7/24, C08L61/16, C08K9/04, C08K7/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105524405
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510736732
【發(fā)明人】楊文光, 陳佩民, 靳予, 孫克原, 楊勇
【申請(qǐng)人】南京肯特復(fù)合材料有限公司, 南京肯特新材料有限公司, 南京加閥機(jī)械有限公司, 南京潤(rùn)特新材料有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2015年11月3日