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PEEK改性研究
日期：2025-02-03 14:37
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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、淺茶灰色的芳香族系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由于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，且結構規(guī)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(yōu)異性能及線脹系數較小、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）、聚醚砜（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)、晶須等復合增強，形成性能更優(yōu)越的復合材料；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(wěn)定性及沖擊強度等性能，從而進一步擴大其應用范圍。 筆者從纖維增強、無機填料填充及與聚合物共混三個方面闡述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制成高性能的復合材料，提高PEEK的使用溫度、模量、強度、尺寸穩(wěn)定性等。 1.1 PEEK/GF復合材料 鄧杰等研制了GF增強PEEK復合材料。成型工藝是先將PEEK預浸帶纏繞固定在一板形件模具上，然后再模壓成型復合材料。研究發(fā)現(xiàn)不同的成型工藝條件對復合材料結品形態(tài)、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于提高復合材料的力學性能。PEEK/GF復合材料具有優(yōu)異的熱性能，其熱變形溫度為280℃。 顧有偉等采用擠出造粒制備了PEEK/GF復合材料，經注塑成型加工成試樣。采用高溫上膠劑改善GF的表面缺陷，強化與基體樹脂的粘結力，并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，可有效地提高復合材料的力學性能，更顯著提高了沖擊強度。PEEK/GF復合材料界面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等研制了10%無規(guī)短切GF增強PEEK復合材料，并將其制成等彈性的體內移植物。該復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等研制了PEEK/GF復合材料，并將該復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。同時制造了GF增強不飽和聚酩（UP）和GF增強環(huán)氧樹脂（EP)復合材料，并研究了它們的層間剪切強度。測試結果表明，PEEK/GF復合材料的層間剪切強度遠遠優(yōu)于EP/GF和UP/GF復合材料。 1.2 PEEK/CF復合材料 崔永麗等研制了PEEK/CF復合材料，并用磨損試驗機對PEEK/CF復合材料進行室溫干滑動磨損試驗。結果表明，隨著載荷的升高和對磨時間的延長，材料的摩擦系數逐漸降低并趨于穩(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系數和磨損量，當CF質量分數為5%～10%時，復合材料的摩擦系數和磨損量較低；加入適量固體石墨可進一步降低PEEK復合材料的摩擦系數和磨損量。 唐磊等用CF、TLCP、銅粉等對PEEK進行改性，制備了改性PEEK復合材料，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可提高復合材料的強度和耐磨性，并改善加工性。該復合材料能滿足發(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復合材料。這種材料具有優(yōu)良的力學和物理性能，做**造骨關節(jié)，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(yōu)于超高分子量聚乙烯（UHMWPE)，比一般聚合物、金屬、陶瓷更適合做活動關節(jié)。另外，PEEK-Optima中CF與母體樹脂間的界面鍵合強度遠高于UHMWPE與母體樹脂間的相應強度。與其它材料比，新PEEK/CF復合材料的剛性與人體骨骼相近，因而人體受應力負荷合理，應力沖擊小，并已被認證為生物相容性材料，符合美國FDA關于藥品和*用設施相關文件條款要求。 |