本發(fā)明涉及復(fù)合材料，具體涉及一種聚醚醚酮基復(fù)合材料及制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚醚醚酮(peek)及其復(fù)合材料因其自潤滑和高機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)異性能越來越多地用于齒輪、軸承和密封件等滑動部件應(yīng)用在汽車、航天工程中，特別是在惡劣環(huán)境中。其復(fù)合材料優(yōu)越的摩擦學(xué)性能一直是人們研究的熱點(diǎn)。

2、目前，人們對peek及其復(fù)合材料在干摩擦或外潤滑條件下的摩擦學(xué)行為進(jìn)行了大量的研究。盡管peek在液體潤滑下的摩擦學(xué)性能已經(jīng)取得了很大的成就，但仍有潛力和迫切需要提高其耐磨性能。

3、聚四氟乙烯(ptfe)因其自潤滑特性、良好的理化穩(wěn)定性以及成熟的合成技術(shù)而廣泛應(yīng)用于摩擦學(xué)領(lǐng)域。ptfe的自潤滑特性通常歸因于其低剪切強(qiáng)度、低粘附力和低表面能。ptfe結(jié)構(gòu)單元由緊密排列的聚合物晶片組成，在摩擦剪切過程中，這些原纖維傾向于粘附在通常為金屬的滑動面上，限制了高取向ptfe之間的摩擦接觸，ptfe的這種自潤滑機(jī)理被稱為轉(zhuǎn)移膜的形成。

4、石墨由于其層狀結(jié)構(gòu)，在運(yùn)動中使得石墨容易沿層方向滑動，導(dǎo)致其硬度相對較低。這種低硬度特性使得石墨在制造潤滑劑、鉛筆芯和高溫潤滑材料等方面有廣泛應(yīng)用，但在與樹基體復(fù)合時，在樹脂基體中的分散性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了實(shí)現(xiàn)聚醚醚酮基復(fù)合材料耐磨性能的提升，本發(fā)明提出了一種耐磨聚醚醚酮基復(fù)合材料及制備方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下：

3、一種聚醚醚酮基復(fù)合材料，包含如下質(zhì)量份數(shù)的組分：

4、羥基化聚醚醚酮粉末50份~90份，含羧基聚四氟乙烯10份~40份，改性石墨10份~40份，硅烷偶聯(lián)劑1份~10份，輔助填料3份~10份；

5、所述羥基化聚醚醚酮粉末是由干燥的聚醚醚酮粉末和硼氫化鈉混合均勻后，在二甲基亞砜溶液中反應(yīng)，最后洗滌、真空干燥后粉碎得到。

6、優(yōu)選地，所述聚醚醚酮粉末的目數(shù)為800目~1000目，密度為1.3g/cm3，熔融指數(shù)為5g/10min~120g/10min。

7、優(yōu)選地，所述聚醚醚酮粉末和硼氫化鈉的質(zhì)量比為1~5：1。

8、優(yōu)選地，所述反應(yīng)的溫度為100℃~140℃，反應(yīng)時間為12h~24h。

9、優(yōu)選地，所述真空干燥的溫度為80℃，真空干燥的時間為24h。

10、優(yōu)選地，所述輔助填料包括酯化反應(yīng)催化劑和外潤滑劑，所述酯化反應(yīng)催化劑和外潤滑劑的質(zhì)量比為1~5：1；

11、所述硅烷偶聯(lián)劑為kh550。

12、優(yōu)選地，所述酯化反應(yīng)催化劑為4-二甲氨基吡啶和二環(huán)己基碳二亞胺的混合物，所述4-二甲氨基吡啶和二環(huán)己基碳二亞胺的質(zhì)量比為1~2：1；

13、所述外潤滑劑為硬脂酸鈣。

14、本發(fā)明還提供一種上述聚醚醚酮基復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

15、s1、將干燥的石墨置于硅烷偶聯(lián)劑的水溶液中超聲分散，利用無水乙醇洗滌后干燥，獲得表面含活性基團(tuán)（-oh、-cooh等）的改性石墨；

16、s2、將羥基化聚醚醚酮粉末、含羧基聚四氟乙烯、改性石墨、硅烷偶聯(lián)劑、酯化反應(yīng)催化劑和外潤滑劑放入高速混料機(jī)中混合，獲得預(yù)混料；

17、s3、將步驟s2獲得的預(yù)混料投入雙螺桿擠出機(jī)中，擠出，冷卻，切粒，得到聚醚醚酮復(fù)合材料。

18、優(yōu)選地，所述硅烷偶聯(lián)劑的水溶液濃度為20%。

19、優(yōu)選地，所述擠出溫度為340℃~380℃。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的具體有益效果為：

21、首先，本發(fā)明利用浸漬法利用硅烷偶聯(lián)劑對石墨進(jìn)行表面改性，獲得表面含活性基團(tuán)的改性石墨，從而改善了石墨在peek樹脂基體中分散性差的問題；其次，本發(fā)明利用具有強(qiáng)還原性的硼氫化鈉制備了含羥基的聚醚醚酮粉末，再添加帶有羧基的聚四氟乙烯，利用聚四氟乙烯和石墨的耐磨和自潤滑性，以及羥基化peek與羧基化聚四氟乙烯間的酯化反應(yīng)，采用共混-熔融法制備了具有高耐磨性，高機(jī)械強(qiáng)度的peek復(fù)合材料。經(jīng)過驗(yàn)證，本發(fā)明提供的復(fù)合材料的平均摩擦系數(shù)和體積磨損率與純peek相比，分別由原來的0.44、0.0020mm3s-1優(yōu)化為0.16、0.0007mm3s-1，極大的提升了原有聚醚醚酮樹脂的耐磨性以及自潤滑性。

技術(shù)特征：

1.一種聚醚醚酮基復(fù)合材料，其特征在于，包含如下質(zhì)量份數(shù)的組分：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚醚醚酮基復(fù)合材料，其特征在于，所述聚醚醚酮粉末的目數(shù)為800目~1000目，密度為1.3g/cm3，熔融指數(shù)為5g/10min~120g/10min。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚醚醚酮基復(fù)合材料，其特征在于，所述聚醚醚酮粉末和硼氫化鈉的質(zhì)量比為1~5：1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚醚醚酮基復(fù)合材料，其特征在于，所述反應(yīng)的溫度為100℃~140℃，反應(yīng)時間為12h~24h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚醚醚酮基復(fù)合材料，其特征在于，所述真空干燥的溫度為80℃，真空干燥的時間為24h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚醚醚酮基復(fù)合材料，其特征在于，所述輔助填料包括酯化反應(yīng)催化劑和外潤滑劑，所述酯化反應(yīng)催化劑和外潤滑劑的質(zhì)量比為1~5：1；所述硅烷偶聯(lián)劑為kh550。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚醚醚酮基復(fù)合材料，其特征在于，所述酯化反應(yīng)催化劑為4-二甲氨基吡啶和二環(huán)己基碳二亞胺的混合物，所述4-二甲氨基吡啶和二環(huán)己基碳二亞胺的質(zhì)量比為1~2：1；所述外潤滑劑為硬脂酸鈣。

8.一種如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的聚醚醚酮基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚醚醚酮基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑的水溶液濃度為20%。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚醚醚酮基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述擠出溫度為340℃~380℃。

技術(shù)總結(jié)
一種聚醚醚酮基復(fù)合材料及制備方法，涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，解決了聚醚醚酮基復(fù)合材料耐磨性能差的問題。包含如下質(zhì)量份數(shù)的組分：羥基化聚醚醚酮粉末50份~90份，含羧基聚四氟乙烯10份~40份，改性石墨10份~40份，硅烷偶聯(lián)劑1份~10份，輔助填料3份~10份；羥基化聚醚醚酮粉末是由干燥的聚醚醚酮粉末和硼氫化鈉混合均勻后，在二甲基亞砜溶液中反應(yīng)，最后洗滌、真空干燥后粉碎得到。本發(fā)明提供的復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐磨性能和自潤滑性能，可廣泛應(yīng)用于汽車、航天工程等領(lǐng)域中。

技術(shù)研發(fā)人員：慕忠魁
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林省聚鋒高新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5