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PEEK改性研究
日期：2025-05-30 12:25
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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(duì)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(jié)構(gòu)規(guī)整，因而具有耐高溫、耐化學(xué)藥品性、耐輻射、強(qiáng)度高、斷裂韌性高、易加工等優(yōu)異性能及線脹系數(shù)較小、自身阻燃、摩擦學(xué)性能突出、絕緣、耐水解等特點(diǎn)。因此，其在汽車零部件、半導(dǎo)體、航天、石化、機(jī)械、醫(yī)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(fù)合增強(qiáng)，形成性能更優(yōu)越的復(fù)合材料；還可填充微米、納米級(jí)無機(jī)顆粒，如A1203、Cu0等，以期改善其摩擦學(xué)性能，同時(shí)提高PEEK的剛性、尺寸穩(wěn)定性及沖擊強(qiáng)度等性能，從而進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。 筆者從纖維增強(qiáng)、無機(jī)填料填充及與聚合物共混三個(gè)方面闡述PEEK的改性研究進(jìn)展。 1 纖維增強(qiáng)PEEK GF、CF和各種晶須與PEEK有很好的親和性，可增強(qiáng)PEEK制成高性能的復(fù)合材料，提高PEEK的使用溫度、模量、強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性等。 1.1 PEEK/GF復(fù)合材料 鄧杰等研制了GF增強(qiáng)PEEK復(fù)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，然后再模壓成型復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)不同的成型工藝條件對(duì)復(fù)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于提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。PEEK/GF復(fù)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(fù)合材料，經(jīng)注塑成型加工成試樣。采用高溫上膠劑改善GF的表面缺陷，強(qiáng)化與基體樹脂的粘結(jié)力，并使其在加工溫度高達(dá)400℃時(shí)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(fù)合材料的力學(xué)性能，更顯著提高了沖擊強(qiáng)度。PEEK/GF復(fù)合材料界面粘結(jié)強(qiáng)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等研制了10%無規(guī)短切GF增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料，并將其制成等彈性的體內(nèi)移植物。該復(fù)合材料可促進(jìn)人體骨細(xì)胞中骨鈣素的形成和骨細(xì)胞的增加。 Lal Babu等研制了PEEK/GF復(fù)合材料，并將該復(fù)合材料浸在不同溶劑中7-15dp，研究溶劑對(duì)層間剪切強(qiáng)度的影響效果。同時(shí)制造了GF增強(qiáng)不飽和聚酩（UP）和GF增強(qiáng)環(huán)氧樹脂（EP)復(fù)合材料，并研究了它們的層間剪切強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果表明，PEEK/GF復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于EP/GF和UP/GF復(fù)合材料。 1.2 PEEK/CF復(fù)合材料 崔永麗等研制了PEEK/CF復(fù)合材料，并用磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)PEEK/CF復(fù)合材料進(jìn)行室溫干滑動(dòng)磨損試驗(yàn)。結(jié)果表明，隨著載荷的升高和對(duì)磨時(shí)間的延長(zhǎng)，材料的摩擦系數(shù)逐漸降低并趨于穩(wěn)定，磨損量呈上升趨勢(shì)。加人CF可以明顯地降低材料的摩擦系數(shù)和磨損量，當(dāng)CF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～10%時(shí)，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損量較低；加入適量固體石墨可進(jìn)一步降低PEEK復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損量。 唐磊等用CF、TLCP、銅粉等對(duì)PEEK進(jìn)行改性，制備了改性PEEK復(fù)合材料，討論了各種添加劑對(duì)改性PEEK性能的影響。結(jié)果表明，用TLCP、CF等增強(qiáng)的PEEK可提高復(fù)合材料的強(qiáng)度和耐磨性，并改善加工性。該復(fù)合材料能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)油泵齒輪的使用要求。 英國(guó)Invibio公司新推出牌號(hào)為PEEK-Optima的PEEK/CF復(fù)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)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(dòng)關(guān)節(jié)。另外，PEEK-Optima中CF與母體樹脂間的界面鍵合強(qiáng)度遠(yuǎn)高于UHMWPE與母體樹脂間的相應(yīng)強(qiáng)度。與其它材料比，新PEEK/CF復(fù)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)力沖擊小，并已被認(rèn)證為生物相容性材料，符合美國(guó)FDA關(guān)于藥品和醫(yī)用設(shè)施相關(guān)文件條款要求。 |