CN101555342A - 一种碳纤维/聚醚醚酮复合材料的制备方法 - Google Patents

一种碳纤维/聚醚醚酮复合材料的制备方法 Download PDF

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周洲
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Abstract

一种碳纤维/聚醚醚酮复合材料的制备方法，首先按重量百分比将10－20％的碳纤维和79－89％的聚醚醚酮和1－10％的碳纳米管进行机械共混；将制备的颗粒置于空气循环炉中进行干燥，在150℃±3℃的温度下放置3h，或在160℃±3℃的温度下放置2h，直至水分重量百分比少于 0.02％；取出颗粒材料置于料筒中，分三段加热，后段温度 350℃，有冷却水冷却以防止物料架桥，中段温度360～370℃，前段温度380～390℃，模具温度为200～220℃，螺杆转速为50～60r/min，注塑成型后制成碳纤维/聚醚醚酮复合材料。本发明制备的复合材料导电性能好，可用于军工、航空航天等领域。

Description

一种碳纤维/聚醚醚酮复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种碳纤维/聚醚醚酮复合材料的制备方法，可用作耐高温环境下的交流电传导材料。
背景技术
碳纳米管(CNT)本身具有独特的高电导率，能够通过较大的电流密度，与聚合物复合可极大地改善聚合物复合材料的导电性能，在电磁屏蔽、吸波、红外隐身、过电流保护器、防静电、导电等方面有着巨大的应用前景。
目前，国内外有关聚合物基碳纳米管复合材料的交流电传导性能研究文献，主要涉及到环氧树脂聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等较低温度树脂体系，而对耐高温复合材料交流电传导性能的研究较少。
聚醚醚酮(PEEK)材料具有优异的耐热性能和力学性能，可通过不同成型加工方法制得厚、薄和形状复杂的制件，但PEEK有很高的熔点和熔体黏度，碳纤维及多壁碳纳米管(MWNT)极难在PEEK熔体中呈单根均匀分散。为此，目前一般采取固体合金化方法，使MWNT在短切、解缠的同时，与PEEK粉体实现混合和均匀分散，制得PEEK/MWNT复合材料，但这种方法存在下述弊端：由于纤维在熔体中的流动取向，因而这种材料成型件的导电行为呈现明显的各向异性。
发明内容
本发明公开了一种碳纤维/聚醚醚酮复合材料的制备方法，其目的在于克服现有技术中存在的导电行为各向异性缺点，本发明通过将碳纤维、碳纳米管填充聚醚醚酮，制备出具有优异导电性能的复合材料。
一种碳纤维/聚醚醚酮复合材料的制备方法，其特征在于：
A)按重量百分比将10-20％的碳纤维和79-89％的聚醚醚酮和1-10％的碳纳米管进行机械共混；
B)将步骤A)制备的颗粒置于空气循环炉中进行干燥，在150℃±3℃的温度下放置3h，或在160℃±3℃的温度下放置2h，直至水分重量百分比少于0.02％，干燥过程中颗粒材料应散放于盘中，颗粒材料厚度约2.5cm；
C)采用注塑成型工艺：将步骤B)得到的颗粒材料置于料筒中，根据复合材料在料筒内的塑化机理，分三段加热，后段温度350℃，有冷却水冷却以防止物料架桥，中段温度360～370℃，前段温度380～390℃，以便保证物料处于全熔融状态；模具温度为200～220℃，螺杆转速为50～60r/min，注塑成型后制成碳纤维/聚醚醚酮复合材料。
本发明的优点和积极效果是：材料成型件的导电行为各向同性，并且该复合材料制备工艺方法简单，成本低，工艺性好。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
实施例1：
将复合材料组分的重量百分比按照聚醚醚酮：89％，碳纤维：10％，碳纳米管：1％机械共混，然后将颗粒置于空气循环炉中进行干燥，在(150±3)℃的温度下放置3h，直至水分少于0.02％。干燥时颗粒材料应散放于盘中，厚度约2.5cm；从空气循环炉中取出后再将颗粒材料置于料筒中，根据复合材料在料筒内的塑化机理，分三段加热，后段温度350℃，有冷却水冷却以防止物料架桥，保证较高的固体输送效率，中段温度360℃，前段温度380℃以便保证物料处于全熔融状态。模具温度为200℃，螺杆转速为50r/min，注塑成型后制成碳纤维/聚醚醚酮复合材料。
对所得到的复合材料进行电流传导性能测试，其体积电阻率为1011ohm-cm。
实施例2：
将复合材料组分的重量百分比按照聚醚醚酮：79％，碳纤维：11％，碳纳米管：10％机械共混，然后将颗粒置于空气循环炉中进行干燥，在(160±3)℃的温度下放置2h，直至水分少于0.02％。干燥时颗粒材料应散放于盘中，厚度约2.5cm；从空气循环炉中取出后再将颗粒材料置于料筒中，根据复合材料在料筒内的塑化机理，分三段加热，后段温度350℃，有冷却水冷却以防止物料架桥，保证较高的固体输送效率，中段温度370℃，前段温度390℃以便保证物料处于全熔融状态。模具温度为220℃，螺杆转速为60r/min，注塑成型后制成碳纤维/聚醚醚酮复合材料。
对所得到的复合材料进行电流传导性能测试，其体积电阻率为109ohm-cm。
实施例3：
将复合材料组分的重量百分比按照聚醚醚酮：80％，碳纤维：15％，碳纳米管：5％机械共混，然后将颗粒置于空气循环炉中进行干燥，在(150±3)℃的温度下放置3h，直至水分少于0.02％。干燥时材颗粒料应散放于盘中，厚度约2.5cm；从空气循环炉中取出后再将颗粒材料置于料筒中，根据复合材料在料筒内的塑化机理，分三段加热，后段温度350℃，有冷却水冷却以防止物料架桥，保证较高的固体输送效率，中段温度360℃，前段温度390℃以便保证物料处于全熔融状态。模具温度为220℃，螺杆转速为60r/min，注塑成型后制成碳纤维/聚醚醚酮复合材料。
对所得到的复合材料进行电流传导性能测试，其体积电阻率为1010ohm-cm。

Claims (1)

1.一种碳纤维/聚醚醚酮复合材料的制备方法，其特征在于：
A)按重量百分比将10-20％的碳纤维和79-89％的聚醚醚酮和1-10％的碳纳米管进行机械共混；
B)将步骤A)制备的颗粒置于空气循环炉中进行干燥，在150℃±3℃的温度下放置3h，或在160℃±3℃的温度下放置2h，直至水分重量百分比少于0.02％，干燥过程中颗粒材料应散放于盘中，颗粒材料厚度约2.5cm；
C)采用注塑成型工艺：将步骤B)得到的颗粒材料置于料筒中，根据复合材料在料筒内的塑化机理，分三段加热，后段温度350℃，有冷却水冷却以防止物料架桥，中段温度360～370℃，前段温度380～390℃，以便保证物料处于全熔融状态；模具温度为200～220℃，螺杆转速为50～60r/min，注塑成型后制成碳纤维/聚醚醚酮复合材料。
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