一种复合材料及其制备方法技术

本申请公开了一种复合材料及其制备方法，实现了平整、无翘曲烧结样件的制备，具有简单、高效、成本低等一系列优点。即使复合氮化硼、石墨、碳纤维等功能化填料也不会对烧结样件造成缺陷。本申请的烧结技术，具有适应广、成本低、简单高效等优势，可用于聚芳醚酮等多种耐高温树脂及其复合材料的制备。树脂及其复合材料的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料及其制备方法


[0001]本申请属于高分子及其复合材料
，涉及一种复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚芳醚酮(PAEK)是全芳香族类热塑性特种工程塑料，自从研制出来就一直被视为国防军工的关键性材料，广泛用于航空航天、汽车工业、电子电气和医疗机械等领域。酚酞基聚芳醚酮(PEK
‑
C)是PAEK中的一类典型的无定形聚合物，具有高耐热性、高强度、高模量、尺寸稳定性好、绝缘、耐腐蚀、耐辐射、自阻燃、抗疲劳性能出众、摩擦学性能突出等优点。但是PEK
‑
C熔体黏度高，即使在高温下加工，熔体的流动性仍然较差；同时较低的摩擦系数导致采用螺杆挤出时容易打滑。这使得PEK
‑
C不宜采用常规挤出、注塑等熔融加工的方法成型。
[0003]相对熔融加工而言，粉末烧结是一种低温加工技术，在调控制品结构和性能上具有如下优势：(1)减少成分偏聚和组织偏析，消除粗大及不均匀的组织结构；(2)制备非晶、微晶、准晶、超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料；(3)生产普通熔炼无法生产的具有特殊结构和性能的制品，如新型多孔生物材料和多孔分离膜材料等。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供了一种简单、高效的聚芳醚酮及其复合材料制备方法。
[0005]本专利技术以石英砂、聚芳醚酮粉末等为导热介质，在烧结时覆盖在型坯表面构建均匀的温度场，降低升降温过程中材料表面与内部的温度差，从而制备平整、无缺陷的烧结制品。
[0006]根据本申请的一个方面，提供一种复合材料的制备方法，至少包括以下步骤：
[0007]将含有高分子材料和导热材料的原料混合，温压成型，得到型坯，于型坯表面覆盖导热介质，烧结成型，得到所述复合材料。
[0008]所述高分子材料选自无定形酚酞基聚芳醚酮和/或聚醚醚酮；
[0009]所述导热材料选自氮化硼、石墨或碳纤维中的至少一种；
[0010]所述导热介质选自聚芳醚酮粉末或者石英砂粉末；
[0011]各物质的用量质量比为：高分子材料100份、导热填料5～40份；
[0012]所述导热介质将型坯完全包裹。
[0013]所述温压成型的温度为20～100℃；
[0014]所述温压成型的时间为0～10h；
[0015]所述温压成型的压力为20～80MPa。
[0016]所述烧结成型的温度为250～320℃；
[0017]所述烧结成型的时间为1～10h。
[0018]根据本申请的另一个方面，提供一种复合材料，所述复合材料通过上述的制备方法制备。
[0019]所述复合材料的拉伸强度为高于90MPa；拉伸模量为高于2.2GPa；
[0020]所述复合材料平整度高、无翘曲。
[0021]具体地通过下列步骤制备：
[0022](1)按质量份数称取原材料：高分子材料100份、导热填料5～40份；所述高分子材料为聚醚醚酮和酚酞基聚芳醚酮中的一种或两种；所述导热填料为碳纤维、石墨、氮化硼中的一种或多种；
[0023](2)采用机械共混的方式制备复合粉料；
[0024](3)将复合粉料转移至热压机中温压成型，成型温度20～100℃、压力20～80MPa；
[0025](4)在型坯表面覆盖一层聚芳醚酮粉末或者石英砂粉末，然后烧结成型，烧结温度250～320℃、时间1～10h。
[0026]本申请能产生的有益效果包括：
[0027](1)本申请所提供的高分子复合材料，具有平整度高
[0028](2)本申请所提供的高分子复合材料，具有无翘曲
[0029](3)本申请所提供的高分子复合材料，具有成本低
[0030](4)本申请所提供的高分子复合材料，具有力学性能优异，拉伸强度高于90MPa、拉伸模量高于2.2Gpa。
附图说明
[0031]图1为粉末烧结样品：a、b为实施例6的烧结样件；c、d为未添加导热填料和导热介质的烧结样品。
具体实施方式
[0032]下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
[0033]实施例1
[0034]聚芳醚酮烧结制品，无定形聚芳醚酮100份，通过球磨机机械共混获得粉料，球磨机转速600r/min。然后使用平板硫化机对粉料温压成型，温度20℃、压强40MPa、时间10min。最后在型坯表面覆盖一层无定形聚芳醚酮粉末，转移至烧结炉中烧结成型。烧结温度250℃，烧结时间6h。
[0035]所述无定形聚芳醚酮的结构如下：
[0036][0037]实施例2
[0038]聚芳醚酮烧结制品，无定形聚芳醚酮100份，结晶态聚醚醚酮20份，通过球磨机机械共混获得粉料，球磨机转速600r/min。然后使用平板硫化机对粉料温压成型，温度60℃、压强50MPa、时间20min。最后在型坯表面覆盖一层无定形聚芳醚酮粉末，转移至烧结炉中烧结成型。烧结温度280℃，烧结时间8h。
[0039]所述无定形聚芳醚酮的结构如下：
[0040][0041]实施例3
[0042]聚芳醚酮烧结制品，无定形聚芳醚酮100份，结晶态聚醚醚酮20份，通过球磨机机械共混获得粉料，球磨机转速600r/min。然后使用平板硫化机对粉料温压成型，温度80℃、压强60MPa、时间30min。最后在型坯表面覆盖一层石英砂粉末，转移至烧结炉中烧结成型。烧结温度300℃，烧结时间8h。
[0043]所述无定形聚芳醚酮的结构如下：
[0044][0045]实施例4
[0046]聚芳醚酮复合烧结制品，无定形聚芳醚酮100份，碳纤维20份，通过球磨机机械共混获得粉料，球磨机转速600r/min。然后使用平板硫化机对粉料温压成型，温度100℃、压强80MPa、时间30min。最后在型坯表面覆盖一层石英砂粉末，转移至烧结炉中烧结成型。烧结温度320℃，烧结时间10h。
[0047]所述无定形聚芳醚酮的结构如下：
[0048][0049]实施例5
[0050]聚芳醚酮复合烧结制品，无定形聚芳醚酮100份，石墨20份，通过球磨机机械共混获得粉料，球磨机转速600r/min。然后使用平板硫化机对粉料温压成型，温度100℃、压强80MPa、时间60min。最后在型坯表面覆盖一层石英砂粉末，转移至烧结炉中烧结成型。烧结温度300℃，烧结时间5h。
[0051]所述无定形聚芳醚酮的结构如下：
[0052][0053]实施例6
[0054]聚芳醚酮复合烧结制品，无定形聚芳醚酮100份，氮化硼20份，通过球磨机机械共混获得粉料，球磨机转速600r/min。然后使用平板硫化机对粉料温压成型，温度60℃、压强50MPa、时间30min。最后在型坯表面覆盖一层石英砂粉末，转移至烧结炉烧结成型。烧结温
度280℃，烧结时间5h。
[0055]所述无定形聚芳醚酮的结构如下：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：将含有高分子材料和导热材料的原料混合，温压成型，得到型坯，于型坯表面覆盖导热介质，烧结成型，得到所述复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高分子材料选自无定形酚酞基聚芳醚酮和/或聚醚醚酮；所述导热材料选自氮化硼、石墨或碳纤维中的至少一种；所述导热介质选自聚芳醚酮粉末或者石英砂粉末；各物质的用量质量比为：高分子材料100份、导热填料5～40份；所述导热介质将型坯完全包裹。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：周光远，曹增文，王志鹏，聂赫然，王红华，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：