[發明專利]一種連續碳纖維聚醚醚酮復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810947451.4
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN109206842B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 朱正吼;白茹茹;鐘麒
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: C08L61/16
• 分類號: C08L61/16;C08K7/06;C08K9/10;C08J5/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 趙艾亮

本發明提供一種連續碳纖維聚醚醚酮復合材料的制備方法，將聚醚醚酮線材采用3D打印技術打印成網格狀板材，將表面處理過的碳纖維經聚醚醚酮粉末包覆后均勻鋪層在聚醚醚酮板材上，按需增加聚醚醚酮和碳纖維層數，將鋪成的材料放在模具中使聚醚醚酮熔融后熱壓成型。本發明改善了碳纖維與聚醚醚酮基體的浸漬效果，使兩者的界面結合良好，相比于模壓成型、注塑成型、擠出成型碳纖維增強聚醚醚酮復合材料，成型簡單易行，制備成本低，有效解決了纖維和基體浸漬不佳的問題，而且材料內部無氣孔、縮松等缺陷。

技術領域

本發明屬于碳纖維增強熱塑性塑料復合材料的技術領域；具體是連續碳纖維增強聚醚醚酮復合材料的制備方法。

背景技術

聚醚醚酮(PEEK)由于具有高強度、高模量、低密度、耐高溫、化學特性穩定等特點，使其成為了理想的纖維增強熱塑性復合材料基體，但聚醚醚酮本身良好的耐溶劑性和較高的熔體粘度，使其在纖維增強聚醚醚酮復合材料成型過程中通常要面臨聚醚醚酮樹脂熔融浸漬不完全和纖維分散不均的核心技術問題，這在一定程度上阻礙了其發展。

目前普遍使用的APC-2預浸料制備碳纖維增強聚醚醚酮復合材料，但APC-2預浸料本身是復合材料，在制備復雜構件時存在著很大的局限性，很難實現良好的纖維分散和浸漬效果；在論文《連續碳纖維/聚醚醚酮復合材料制備及其性能研究》中，利用PESEKK作為預浸料制備的CF/PEEK復合材料碳纖維含量分別為10％、12％、18％時，其拉伸強度分別為143.0MPa、151.1MPa、195.3MPa，但PESEKK作為預浸料，價格昂貴，工藝復雜，制備成本高。

而碳纖維與聚醚醚酮纖維用二維編織混編技術制備碳纖維增強聚醚醚酮復合材料的方法，如在利申請號為201710512623.0，專利名稱為碳纖維增強聚醚醚酮復合材料及其制備方法中，制備的CF/PEEK復合材料在纖維含量為30％時，拉伸強度為200.0MPa，但編織技術復雜，需要和碳纖維相同尺寸的聚醚醚酮纖維，制備成本高，工藝復雜。

碳纖維和聚醚醚酮直接熱壓成型的方式制備的復合材料也存在層間剝離嚴重，力學性能較差的問題。因此，對碳纖維增強聚醚醚酮復合材料的制備進行成型工藝的優化尤為必要。

發明內容

本發明的目的是為解決上述現有技術中存在的技術問題，提供成型簡單易行，制備成本低、界面結合良好的連續碳纖維聚醚醚酮復合材料的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種連續碳纖維聚醚醚酮復合材料的制備方法，其步驟如下：

(1)碳纖維表面處理：碳纖維表面去漿后，清洗烘干，再將成束的碳纖維(CF)用塑料毛刷反復刷多次后利用靜電作用吸附聚醚醚酮(PEEK)粉末，使其包覆在碳纖維表面；

(2)預制CF/PEEK復合材料的制備：將聚醚醚酮線材采用3D打印技術，打印成網格狀的聚醚醚酮板材，將PEEK粉末均勻包裹的碳纖維束，順著纖維方向在聚醚醚酮板材上鋪開，在鋪開的碳纖維層的上再放一層聚醚醚酮板材，形成預制CF/PEEK復合材料；

(3)CF/PEEK復合材料熱壓成型：將鋪層好的預制CF/PEEK復合材料經預壓、加熱、壓片、冷卻、脫模，制得CF/PEEK復合材料。

進一步地，步驟(2)中聚醚醚酮板材、碳纖維交替鋪層，制備含雙層或多層碳纖維的預制CF/PEEK復合材料。

進一步地，所述的碳纖維表面去漿為采用丙酮冷凝回流的方式處理10h。

進一步地，步驟(3)中加熱的方式為從室溫升溫至420℃，升溫時間為60min，保溫時間為30min。

本發明還提供了一種根據該制備方法獲得的聚醚醚酮復合材料。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：