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PEEK改性研究
日期：2024-05-19 01:47
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摘要：
| PEEK改性研究 |
| 聚醚醚酮（PEEK）是一種結晶性、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、柔性的醚鍵及提高分子問作用力的羰基，且結構規整，因而具有耐高溫、耐化學藥品性、耐輻射、強度高、斷裂韌性高、易加工等優異性能及線脹係數較小、自身阻燃、摩擦學性能突出、絕緣、耐水解等特點。因此，其在汽車零部件、半導體、航天、石化、機械、*療、電子電器等領域得到廣泛的應用。 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，以期改善其摩擦學性能，同時提高PEEK的剛性、尺寸穩定性及衝擊強度等性能，從而進一步擴大其應用範圍。 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。研究發現不同的成型工藝條件對複合材料結品形態、性能產生較大的影響。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性能。PEEK/GF複合材料具有優異的熱性能，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性能，更顯著提高了衝擊強度。PEEK/GF複合材料界麵粘結強度的提高有效阻止了材料因受外力而產生的縱向或橫向裂紋。 LinTW等研製了10%無規短切GF增強PEEK複合材料，並將其製成等彈性的體內移植物。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增強環氧樹脂（EP)複合材料，並研究了它們的層間剪切強度。測試結果表明，PEEK/GF複合材料的層間剪切強度遠遠優於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，材料的摩擦係數逐漸降低並趨於穩定，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和磨損量，當CF質量分數為5%～10%時，複合材料的摩擦係數和磨損量較低；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。這種材料具有優良的力學和物理性能，做**造骨關節，可與人體骨骼、血液和組織接觸30天以上。作為結構聚合物材料，PEEK-Optima的耐磨損性優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節。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，因而人體受應力負荷合理，應力衝擊小，並已被認證為生物相容性材料，符合美國FDA關於藥品和*用設施相關文件條款要求。 |