一种导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料，包括如下重量份组分：PEEK 50‑90份、铍青铜粉0.5‑10份、铁氧体粉2‑10份、半导体纳米粉0.5‑5份、PEI基长碳纤维10‑50份；制备方法，包括如下步骤：(1)将铍青铜粉、铁氧体粉、半导体纳米粉按比例混合成混合粉体，在所述混合粉体中加入偶联剂，继续混合均匀形成改性混合粉体，待用；(2)在双螺杆挤出机的主喂料口加入PEEK、侧喂料口加入步骤(1)所述改性混合粉体、排气口加入PEI基长碳纤维，进行挤出造粒，制得所述导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料。本发明专利技术的PEEK复合材料具有较好的导热和电磁屏蔽性能以及较高的力学强度。

A heat conduction, electromagnetic shielding, high strength PEEK composite and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料及其制备方法
本专利技术涉及聚合物加工
，具体涉及一种导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚醚醚酮(PEEK)是聚芳醚酮类聚合物中最具有代表性的一个品种，是综合性能最佳的热塑性树脂。它具有突出的机械性能，并且在耐高温、耐腐蚀、阻燃、耐辐照、电绝缘性、等方面都表现的非常好。虽然PEEK树脂具有优异的耐高温性能，但是其玻璃化转变温度(143℃)相对较低，而且纯树脂的热变形温度只有160℃，限制了其广泛的应用，利用玻璃纤维、碳纤维、短碳纤维、聚四氟乙烯、各种晶须或无机化合物可对PEEK材料进行力学性能的增强，以提高PEEK材料的使用温度、模量、强度、尺寸稳定性等性能。随着科学技术的不断发展，对高性能材料需求的不断扩大，PEEK材料在全球的产量迅速扩大，并实现了在汽车、机械加工、航空航天、生物医疗、电子电器领域的应用。为了提升PEEK的综合性能，实际应用中大多是将PEEK材料与其他无机颗粒或纤维共混制备复合材料，常见的PEEK复合材料的制备工艺有：熔融共混法、溶液共混法、原位聚合法等。在现有的航空领域中，对于机箱设备等需要做到较好的散热和电磁屏蔽性，以PEEK作为该领域中的主要材料，不可避免的会出现导热性差及电磁屏蔽性差的缺陷。
技术实现思路
为了解决PEEK材料导热性差及电磁屏蔽性差的技术问题，而提供一种导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料及其制备方法。本专利技术方法的PEEK复合材料具有较好的导热和电磁屏蔽性能，且具有较高的力学强度。一种导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料，包括如下重量份组分：PEEK50-90份、铍青铜粉0.5-10份、铁氧体粉2-10份、半导体纳米粉0.5-5份、PEI基长碳纤维10-50份。进一步地，所述铍青铜粉中含有铍2wt％、镍0.3wt％、钴0.3wt％，其余为青铜。进一步地，所述半导体纳米粉的平均粒径为100nm～500nm。更进一步地，所述半导体纳米粉为掺铝氧化锌、氧化锡锑、氧化铟锡中的一种或几种。这三种半导体纳米粉体具有较好的导电性和导热性。进一步地，所述PEI基长碳纤维是以0.3wt％～1wt％的PEI为胶黏剂的碳纤维长丝。一般的碳纤维为环氧树脂基碳纤维，即是以环氧树脂为胶黏剂用来粘结的碳纤维，但是环氧树脂的耐高温性差、易分解，且环氧树脂与PEEK的相容性较差，不可避免的以环氧树脂基碳纤维用来增强PEEK是具有一定限制性的，即环氧树脂基碳纤维增强作用有限；然而PEI基长碳纤维是以PEI为胶黏剂的，而PEEK与PEI完全相容，一方面碳纤维长丝具有增强作用，另一方面碳纤维长丝上的PEI由于与PEEK完全相容，提高PEEK的结晶度，对PEEK的拉伸强度和冲击强度具有一定增强作用。这与由于PEI的酰亚胺基与PEEK的苯基相互作用占主导力使得PEEK与PEI能够完全相容。本专利技术另一方面提供一种导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将铍青铜粉、铁氧体粉、半导体纳米粉按比例混合成混合粉体，在所述混合粉体中加入偶联剂，继续混合均匀形成改性混合粉体，待用；(2)在双螺杆挤出机的主喂料口加入PEEK、侧喂料口加入步骤(1)所述改性混合粉体、排气口加入PEI基长碳纤维，进行挤出造粒，制得所述导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料。进一步地，步骤(1)中所述偶联剂的用量为所述混合粉体重量的0.5％～1.2％，所述偶联剂为PEG-200、PEG-300、PEG-500中的一种。由于PEG的静电吸附作用能够使步骤(1)中的粉体材料在PEEK基体中分散均匀，且由于PEG的分子量较小，挤出的时候会分解，对PEEK材料的性能基本没影响。进一步地，步骤(2)中所述主喂料口的喂料频率为5Hz～20Hz，所述侧喂料口的喂料频率为1Hz～5Hz，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为250rpm～350rpm。进一步地，步骤(2)中所述挤出造粒的一区温度为250±10℃、二区到十区温度以及口模温度为370±20℃。有益技术效果：加入的铍青铜粉、铁氧体粉具有较好的导热性，有助于航空领域中电机、机箱设备在工作时的热量传输，避免工作温度较高等问题；另外铍青铜粉和铁氧体粉具有较好的导电性，与半导体纳米粉体、长碳纤维连用，使制得的PEEK复合材料具有较好的导电性，这是由于长碳纤维在螺杆挤出的过程中形成具有一定长径比的碳纤维，与颗粒状的铍青铜粉、半导体纳米粉体能够搭建三维导电网络结构，使高导电性能够得到最大程度的发挥；而且铁氧体粉具有较好的导磁性，使制得的PEEK复合材料具有较好的导磁性；能够提高PEEK复合材料在电磁屏蔽方面的性能，实现电磁信号上的“隐形”；加入的PEI基长碳纤维不仅能够提高复合材料的导热性，还具有提高复合材料力学性能的作用，相较于纤维粉，提高作用显著。具体实施方式以下结合具体实施例进一步描述本专利技术，但不限制本专利技术范围。实施例1一种导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料，包括如下重量份组分：PEEK75.5份、铍青铜粉3份、铁氧体粉3份、半导体纳米粉3.5份、PEI基长碳纤维15份；其中，所述铍青铜粉中含有铍2wt％、镍0.3wt％、钴0.3wt％，其余为青铜；所述半导体纳米粉的平均粒径为200～300nm，所述半导体纳米粉为氧化锡锑；所述PEI基长碳纤维是以1wt％的PEI为胶黏剂的碳纤维长丝。上述一种导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将铍青铜粉、铁氧体粉、半导体纳米粉按上述比例混合成混合粉体，在所述混合粉体中加入偶联剂，继续混合均匀形成改性混合粉体，待用；(2)在双螺杆挤出机的主喂料口加入PEEK、侧喂料口加入步骤(1)所述改性混合粉体、排气口加入PEI基长碳纤维，进行挤出造粒，制得所述导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料。其中，步骤(1)中所述偶联剂的用量为所述混合粉体重量的1％，所述偶联剂为PEG-300；步骤(2)中所述主喂料口的喂料频率为15Hz，所述侧喂料口的喂料频率为2Hz，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为320rpm；挤出造粒的各区温度：一区温度为250℃，机筒温度二区到十区温度均为360℃，口模温度为340℃。实施例2本实施例与实施例1制备方法相同，不同之处在于：重量份组分为PEEK72份、铍青铜粉4份、4份铁氧体粉、半导体纳米粉4份、PEI基长碳纤维16份。实施例3本实施例与实施例1制备方法相同，不同之处在于：重量份组分为PEEK75份、铍青铜粉4份、4份铁氧体粉、半导体纳米粉2份、PEI基长碳纤维14份。实施例4一种导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料，包括如下重量份组分：PEEK68份、铍青铜粉1份、铁氧体粉2份、半导体纳米粉2份、PEI基长碳纤维27份；其中，所述铍青铜粉中含有铍2wt％、镍0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料，其特征在于，包括如下重量份组分：PEEK50-90份、铍青铜粉0.5-10份、铁氧体粉2-10份、半导体纳米粉0.5-5份、PEI基长碳纤维10-50份。/n

【技术特征摘要】
1.一种导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料，其特征在于，包括如下重量份组分：PEEK50-90份、铍青铜粉0.5-10份、铁氧体粉2-10份、半导体纳米粉0.5-5份、PEI基长碳纤维10-50份。


2.根据权利要求1所述的一种导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料，其特征在于，所述铍青铜粉中含有铍2wt％、镍0.3wt％、钴0.3wt％，其余为青铜。


3.根据权利要求1所述的一种导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料，其特征在于，所述半导体纳米粉的平均粒径为100nm～500nm。


4.根据权利要求3所述的一种导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料，其特征在于，所述半导体纳米粉为掺铝氧化锌、氧化锡锑、氧化铟锡中的一种或几种。


5.根据权利要求1所述的一种导热、电磁屏蔽、高强度PEEK复合材料，其特征在于，所述PEI基长碳纤维是以0.3wt％～1wt％的PEI为胶黏剂的碳纤维长丝。


6.一种根据权利要求1～5任一项所述的导热、电磁屏蔽、高...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱冠南，张钱鹏，陆士强，李军，谭宗尚，冯习，
申请(专利权)人：江苏君华特种工程塑料制品有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32