一种耐磨聚醚醚酮基复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及高分子化合物改性，具体涉及一种耐磨聚醚醚酮基复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚醚醚酮是一种热塑性高分子材料，具有机械强度高、耐高温、耐冲击、阻燃、耐酸碱、耐水解、耐磨、耐疲劳、耐辐照及良好的电性能，在航空航天领域、医疗器械领域和工业领域有大量的应用。为了适用于不同的工作环境，聚醚醚酮的改性一直都是居高不下的热点。

2、聚醚醚酮现有的耐磨改性材料一般有碳纤维、石墨和聚四氟乙烯。碳纤维改性聚醚醚酮在高温下的摩擦磨损由磨粒磨损转向黏着磨损，所以碳纤维改性聚醚醚酮在温度较高的环境下摩擦性能较低。石墨的磨损特性依赖于气体吸附，在干燥或潮湿高温条件下的润滑性能大大降低，导致复合材料的性能下降。聚四氟乙烯的热分解产物含量与毒性随着温度的升高而增加。

技术实现思路

1、为了提高peek耐磨性的技术问题，而提供一种耐磨聚醚醚酮基复合材料及其制备方法。本发明聚醚醚酮基复合材料具有较好的常温以及高温耐磨性能，适用于高温高速的摩擦滑动应用场景。

2、为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种耐磨聚醚醚酮基复合材料，包括如下质量百分数的物料：改性含氟的碳类化合物5-15％、聚醚醚酮80-95％；

4、所述改性含氟的碳类化合物是：含氟的碳类化合物表面接枝有高分子分散剂，其中所述含氟的碳类化合物选自氟化石墨、氟化石墨烯、氟化氧化石墨烯中的一种或多种。

5、更进一步地，所述含氟的碳类化合物其氟含量为50-60wt％；片径或粒径小于20μm。

6、进一步地，所述高分子分散剂选自聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸钠、聚异丁烯基丁二酰亚胺、聚乙烯吡咯烷酮中的一种。

7、进一步地，所述改性含氟的碳类化合物的获得方法是：将含氟的碳类化合物分散于溶剂中，加入所述高分子分散剂使其溶于所述溶剂，加热搅拌反应，然后冷却至室温，滤出固体部分，洗涤烘干即得到。

8、更进一步地，所述高分子分散剂的用量是所述含氟的碳类化合物质量2-6％；所述含氟的碳类化合物在所述溶剂中的质量体积比范围是1-5g:95-99ml；所述加热搅拌反应的温度范围是50-100℃、反应时间是2-5h。

9、更进一步地，将含氟的碳类化合物分散于溶剂是采用机械搅拌分散和/或超声分散，分散时间为0.1-5h；所述机械搅拌分散的转速范围在300-2000rpm之间；所述超声分散的功率范围在100-3000w之间、频率范围20-40khz。

10、更进一步地，所述溶剂是能够溶解所述高分子分散剂的溶剂，例如可以选自水、醇类溶剂、酯类溶剂等，如聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮均是水溶性的高分子分散剂，溶剂可采用去离子水溶解；如聚异丁烯基丁二酰亚胺是油溶性的，可采用醋酸乙酯等酯类溶剂溶解。高分子分散剂可以使得含氟的碳类化合物在聚醚醚酮中分散均匀的同时与聚醚醚酮产生较好的相容性。

11、本发明另一方面提供一种耐磨聚醚醚酮基复合材料的制备方法，将如下质量百分数的物料：改性含氟的碳类化合物5-15％、聚醚醚酮80-95％，混匀后进行熔融共混、挤出、造粒制得；

12、所述熔融共混温度为320-375℃，挤出机螺杆转速为20-40rpm。单螺杆挤出或双螺杆挤出均可。改性含氟的碳类化合物中的分散剂在经过挤出机的高温时，由于热历程时间短，极小部分分散剂产生热分解，影响甚微。

13、有益技术效果：

14、本发明通过采用高分子分散剂对含氟石墨类化合物进行改性，改善与基体peek之间的界面相容性问题，使含氟石墨类化合物与peek之间具有较好的界面结合性，同时含氟石墨类化合物由于具有更低的表面能、更小的层间能，结合氟原子的引入增大碳氟键能，使得复合材料表现出在高温、高压、高速、高负荷条件下具有相较于常规石墨更突出的润滑性能，具有更低的摩擦系数和磨损量；本发明复合材料在干燥、潮湿的气氛中以及在高温条件下摩擦系数小，摩擦寿命长，具有良好的热稳定性和化学稳定性，适于高温与高速下应用。

技术特征：

1.一种耐磨聚醚醚酮基复合材料，其特征在于，包括如下质量百分数的物料：改性含氟的碳类化合物5-15％、聚醚醚酮80-95％；

2.根据权利要求1所述的一种耐磨聚醚醚酮基复合材料，其特征在于，所述含氟的碳类化合物其氟含量为50-60wt％；片径或粒径小于20μm。

3.根据权利要求1所述的一种耐磨聚醚醚酮基复合材料，其特征在于，所述高分子分散剂选自聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸钠、聚异丁烯基丁二酰亚胺、聚乙烯吡咯烷酮中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种耐磨聚醚醚酮基复合材料，其特征在于，所述改性含氟的碳类化合物的获得方法是：将含氟的碳类化合物分散于溶剂中，加入所述高分子分散剂使其溶于所述溶剂，加热搅拌反应，然后冷却至室温，滤出固体部分，洗涤烘干即得到。

5.根据权利要求4所述的一种耐磨聚醚醚酮基复合材料，其特征在于，所述高分子分散剂的用量是所述含氟的碳类化合物质量2-6％；所述含氟的碳类化合物在所述溶剂中的质量体积比范围是1-5g:95-99ml；所述加热搅拌反应的温度范围是50-100℃、反应时间是2-5h。

6.根据权利要求4所述的一种耐磨聚醚醚酮基复合材料，其特征在于，将含氟的碳类化合物分散于溶剂是采用机械搅拌分散和/或超声分散，分散时间为0.1-5h；所述机械搅拌分散的转速范围在300-2000rpm之间；所述超声分散的功率范围在100-3000w之间、频率范围20-40khz。

7.根据权利要求4所述的一种耐磨聚醚醚酮基复合材料，其特征在于，所述溶剂是能够溶解所述高分子分散剂的溶剂，选自水、醇类溶剂、酯类溶剂中的一种或多种。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述的耐磨聚醚醚酮基复合材料的制备方法，其特征在于，将如下质量百分数的物料：改性含氟的碳类化合物5-15％、聚醚醚酮80-95％，混匀后进行熔融共混、挤出、造粒制得；

技术总结本发明涉及一种耐磨聚醚醚酮基复合材料及其制备方法，包括如下质量百分数的物料：改性含氟的碳类化合物5‑15％、聚醚醚酮80‑95％；所述改性含氟的碳类化合物是：含氟的碳类化合物表面接枝有高分子分散剂，其中所述含氟的碳类化合物选自氟化石墨、氟化石墨烯、氟化氧化石墨烯、氟化纳米碳纤维中的一种或多种；通过将上述物料混匀后进行熔融共混、挤出、造粒制得；本发明复合材料在干燥、潮湿的气氛中以及在高温条件下摩擦系数小，摩擦寿命长，而且具有良好的热稳定性和化学稳定性，适于高温与高速下应用。技术研发人员：李军,林宗斌,谭宗尚,刘哲,姜恒,魏龙飘,陶正旺受保护的技术使用者：江苏君华特种高分子材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18