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PEEK改性研究
日期：2024-11-01 07:17
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摘要：
| PEEK改性研究 |
| 聚醚醚酮（PEEK）是一種結(jié)晶性、不透明、淺茶灰色的芳香族係超耐熱型熱塑性工程塑料，一般以4,4′-二氟苯酮或4，4-二氯苯酮與對苯二酚鹽或鈉鹽為原料縮聚而成。 PEEK由於大分子鏈上含有剛性的苯環(huán)、柔性的醚鍵及提高分子問作用力的羰基，且結(jié)構(gòu)規(guī)整，因而具有耐高溫、耐化學(xué)藥品性、耐輻射、強度高、斷裂韌性高、易加工等優(yōu)異性能及線脹係數(shù)較小、自身阻燃、摩擦學(xué)性能突出、絕緣、耐水解等特點。因此，其在汽車零部件、半導(dǎo)體、航天、石化、機械、*療、電子電器等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 PEEK可與聚合物如聚四氟乙烯（PTFE）、聚醚碸（PE-SU)、液晶聚合物（TLCP)、聚醚酰亞胺（PEI)等共混；也可與碳纖維（CF)、玻璃纖維（GF)、晶須等複合增強，形成性能更優(yōu)越的複合材料；還可填充微米、納米級無機顆粒，如A1203、Cu0等，以期改善其摩擦學(xué)性能，同時提高PEEK的剛性、尺寸穩(wěn)定性及衝擊強度等性能，從而進一步擴大其應(yīng)用範(fàn)圍。 筆者從纖維增強、無機填料填充及與聚合物共混三個方麵闡述PEEK的改性研究進展。 1 纖維增強PEEK GF、CF和各種晶須與PEEK有很好的親和性，可增強PEEK製成高性能的複合材料，提高PEEK的使用溫度、模量、強度、尺寸穩(wěn)定性等。 1.1 PEEK/GF複合材料 鄧傑等研製了GF增強PEEK複合材料。成型工藝是先將PEEK預(yù)浸帶纏繞固定在一板形件模具上，然後再模壓成型複合材料。研究發(fā)現(xiàn)不同的成型工藝條件對複合材料結(jié)品形態(tài)、性能產(chǎn)生較大的影響。使用較低的成型溫度和中等冷卻速度有利於提高複合材料的力學(xué)性能。PEEK/GF複合材料具有優(yōu)異的熱性能，其熱變形溫度為280℃。 顧有偉等采用擠出造粒製備了PEEK/GF複合材料，經(jīng)注塑成型加工成試樣。采用高溫上膠劑改善GF的表麵缺陷，強化與基體樹脂的粘結(jié)力，並使其在加工溫度高達400℃時仍保持良好的加工性能。高溫上膠劑的使用，可有效地提高複合材料的力學(xué)性能，更顯著提高了衝擊強度。PEEK/GF複合材料界麵粘結(jié)強度的提高有效阻止了材料因受外力而產(chǎn)生的縱向或橫向裂紋。 LinTW等研製了10%無規(guī)短切GF增強PEEK複合材料，並將其製成等彈性的體內(nèi)移植物。該複合材料可促進人體骨細胞中骨鈣素的形成和骨細胞的增加。 Lal Babu等研製了PEEK/GF複合材料，並將該複合材料浸在不同溶劑中7-15dp，研究溶劑對層間剪切強度的影響效果。同時製造了GF增強不飽和聚酩（UP）和GF增強環(huán)氧樹脂（EP)複合材料，並研究了它們的層間剪切強度。測試結(jié)果表明，PEEK/GF複合材料的層間剪切強度遠遠優(yōu)於EP/GF和UP/GF複合材料。 1.2 PEEK/CF複合材料 崔永麗等研製了PEEK/CF複合材料，並用磨損試驗機對PEEK/CF複合材料進行室溫乾滑動磨損試驗。結(jié)果表明，隨著載荷的升高和對磨時間的延長，材料的摩擦係數(shù)逐漸降低並趨於穩(wěn)定，磨損量呈上升趨勢。加人CF可以明顯地降低材料的摩擦係數(shù)和磨損量，當(dāng)CF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～10%時，複合材料的摩擦係數(shù)和磨損量較低；加入適量固體石墨可進一步降低PEEK複合材料的摩擦係數(shù)和磨損量。 唐磊等用CF、TLCP、銅粉等對PEEK進行改性，製備了改性PEEK複合材料，討論了各種添加劑對改性PEEK性能的影響。結(jié)果表明，用TLCP、CF等增強的PEEK可提高複合材料的強度和耐磨性，並改善加工性。該複合材料能滿足發(fā)動機油泵齒輪的使用要求。 英國Invibio公司新推出牌號為PEEK-Optima的PEEK/CF複合材料。這種材料具有優(yōu)良的力學(xué)和物理性能，做**造骨關(guān)節(jié)，可與人體骨骼、血液和組織接觸30天以上。作為結(jié)構(gòu)聚合物材料，PEEK-Optima的耐磨損性優(yōu)於超高分子量聚乙烯（UHMWPE)，比一般聚合物、金屬、陶瓷更適合做活動關(guān)節(jié)。另外，PEEK-Optima中CF與母體樹脂間的界麵鍵合強度遠高於UHMWPE與母體樹脂間的相應(yīng)強度。與其它材料比，新PEEK/CF複合材料的剛性與人體骨骼相近，因而人體受應(yīng)力負(fù)荷合理，應(yīng)力衝擊小，並已被認(rèn)證為生物相容性材料，符合美國FDA關(guān)於藥品和*用設(shè)施相關(guān)文件條款要求。 |