一种宽幅厚壁增强聚醚醚酮板材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种宽幅厚壁增强聚醚醚酮板材，包含：PEEK树脂50～80％；纤维20～50％；其他助剂3.3～7.9％；其他助剂包括防静电剂、稳定剂、抗氧化剂和润滑剂。本发明专利技术还公开了一种宽幅厚壁增强聚醚醚酮板材的制备方法，包括将PEEK树脂、纤维和其他助剂进行共混，得到共混料；将冷却板装入冷却定型模具，并使牵引装置与冷却板连接；利用挤出机将共混料熔融并挤出至冷却定型模具，熔融物料在冷却板提供的持续逆向力作用下充满冷却定型模具；对冷却定型模具进行分段控温，熔融物料冷却后得到板材；板材经过矫直机，在牵引装置的牵引作用下，对板材进行切割。本发明专利技术通过配方和工艺的控制，实现了宽幅厚壁增强聚醚醚酮板材的高质量制备。备。

【技术实现步骤摘要】
一种宽幅厚壁增强聚醚醚酮板材及其制备方法


[0001]本专利技术属于特种工程材料研究及成型工艺
，涉及一种宽幅厚壁增强聚醚醚酮板材及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚醚醚酮(PEEK)是一种全芳香族半结晶性的热塑性工程塑料，具有高耐热性、耐腐蚀性、高断裂韧性、高强度、高模量等优异的综合性能。另外，PEEK具有极好的耐腐蚀性，韧性好，对循环应力的优良耐疲劳性是塑料中最出众的；摩擦性能突出，摩擦系数低，承载能力和耐磨性好，可以在无润滑、高温、潮湿、腐蚀等严酷环境下使用；PEEK还具有绝缘、耐水解、抗辐射能力强等特点，在许多工程领域具有广泛的应用。纤维(以玻璃纤维为例)是一种性能优异的无机非金属材料，具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高的有点，各种纤维通常用作复合材料中的增强材料。在对材料性能要求越来越高的今天，PEEK及其复合材料的重要性日益凸显。在保证尺寸精度与稳定性的前提下，宽幅、厚壁PEEK型材的挤出一直是一个难题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种宽幅厚壁增强聚醚醚酮板材及其制备方法，解决了在保证尺寸精度与稳定性的前提下，宽幅、厚壁PEEK型材的挤出成型难以实现的技术问题，本专利技术实现了高质量聚醚醚酮板材的成型。
[0004]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种宽幅厚壁增强聚醚醚酮板材，包含如下质量百分比的组分：
[0006]PEEK树脂50～80％；
[0007]纤维20～50％；
[0008]其他助剂3.3～7.9％；
[0009]PEEK树脂、纤维和其他助剂的质量百分比之和等于100％；
[0010]其他助剂包括防静电剂、稳定剂、抗氧化剂和润滑剂。
[0011]进一步的，以增强聚醚醚酮板材的质量百分比为100％，防静电剂的质量百分比为1～3％，稳定剂的质量百分比为1～3％，抗氧化剂的质量百分比为0.1～0.3％，润滑剂的质量百分比为1.2～1.6％。
[0012]进一步的，纤维包括玻璃纤维、碳纤或芳纶纤维中一种以上；
[0013]纤维纱线的线密度为100～1200tex。
[0014]进一步的，抗氧化剂为由抗氧剂168和抗氧剂1098按照重量比1:1组成的混合物。
[0015]进一步的，增强聚醚醚酮板材的拉伸强度≥100MPa，弯曲强度≥100MPa；
[0016]增强聚醚醚酮板材的幅宽宽度为320～600mm，厚度为3～60mm。
[0017]上述一种宽幅厚壁增强聚醚醚酮板材的制备方法，包括：
[0018]将PEEK树脂、纤维和其他助剂进行共混，得到共混料；
[0019]将冷却板装入冷却定型模具，并使牵引装置与冷却板连接；
[0020]利用挤出机将共混料熔融并挤出至冷却定型模具，熔融物料在冷却板提供的持续逆向力作用下充满冷却定型模具；
[0021]对机筒进行多段控温，对冷却定型模具进行分段控温，熔融物料冷却后得到板材；
[0022]板材经过矫直机，在牵引装置的牵引作用下，对板材进行切割。
[0023]进一步的，上述一种宽幅厚壁增强聚醚醚酮板材的制备方法，还包括：
[0024]在利用挤出机将共混料熔融并挤出至冷却定型模具之前，将共混料进行干燥处理，干燥温度140～160℃，干燥时间4～8h；
[0025]对切割后的板材进行退火处理；
[0026]进一步的，对机筒进行多段控温的方法包括：
[0027]挤出机机筒沿原料流动方向平均分为1～4段，一段温度为335～350℃，二段温度为360～380℃，三段温度为360～390℃，四段温度为360～390℃，挤出机出料口位置法兰温度为360～390℃。
[0028]进一步的，对冷却定型模具进行分段控温的方法包括：
[0029]冷却定型模具沿原料流动方向平均分为1～4段，冷却定型模具的一段温度为360～390℃，二段温度为360～390℃，三段温度为360～380℃，四段温度为360～380℃。
[0030]进一步的，上述一种宽幅厚壁增强聚醚醚酮板材的制备方法，还包括，对冷却定型模具进行分段控温后，利用定径套进行垂直于熔融物料流动方向上的分段控温，即针对边缘熔融物料进行加热保温；
[0031]定径套温度为170～200℃，牵引压力为1.0～2.0MPa，熔融物料压力为2.0～4.0MPa，牵引速度为2.1～4.5mm/min。
[0032]本专利技术与现有技术相比具有如下至少一种有益效果：
[0033](1)本专利技术创造性的提出一种聚醚醚酮板材，通过加入助剂改善了PEEK颗粒熔融黏度，实现了高质量聚醚醚酮板材的成型，避免板材表面出现凹坑、瑕疵等问题，同时能够避免纤维表面的上浆剂过早老化，在PEEK中不能均匀分散的问题；
[0034](2)本专利技术引入芳纶纤维和碳纤维，增加了特种工程塑料的功能性，赋予材料导电、耐磨、增韧等功能；使用长纤，极大的降低了单一方向上的线膨胀系数，解决了超低温空间环境下非金属材料的收缩问题，板材在单一方向上具有更高的比强度和比刚度；
[0035](3)PEEK成型温度高，纤维含量大，冷却过程粘度很大，流动性较差，幅宽越宽，厚度越厚，越容易出现模口堵塞、树脂流不满、受热不均匀、型材中空有气泡等问题，本专利技术通过在出口模加入了牵引和挤压装置，对冷却模具进行分段控温，对定径套位置沿宽度方向设置温控区，有效提高了树脂流动性和型材的致密性。
具体实施方式
[0036]下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0037]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
[0038]随着科学技术的发展，航天领域及武器装备制造领域对特种工程塑料先进制造技
术需求逐渐提高，本专利技术为未来其他拥有类似工况使用需求的领域开发一种可用于超低温运载绝热结构的纤维增强PEEK板材，开发板材可以用于航天航空及其他低温绝热结构需求的领域，同时也为更多特种工程塑料基复合材料的成型打下了良好的理论和数据基础。本专利技术的配方采用特殊助剂辅助纤维与树脂的融合，创新使用了宽度上控温的方式对制备装置进行修正，采用本专利技术的制备方法可制备宽幅宽、厚度较大、表面光洁的纤维增强PEEK板材，该制品的宽幅厚壁特征，弥补了宽幅厚壁纤维增强聚醚醚酮板材的空白，在航天领域具有广阔的应用前景。
[0039]本专利技术的目的是为航天领域及未来其他拥有类似工况使用需求的领域开发一种可用于超低温运载绝热结构的纤维增强PEEK板材。本专利技术提出一种宽幅(幅宽大于320mm)、厚壁(壁厚大于3mm)纤维增强聚醚醚酮(纤维/PEEK)板材及其挤出工艺方法，通过特殊工艺方法的控制，解决了PEEK板材大宽幅成型的难题。主要技术方案包括：纤维/PEEK配方设计、纤维/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽幅厚壁增强聚醚醚酮板材，其特征在于，包含如下质量百分比的组分：PEEK树脂50～80％；纤维20～50％；其他助剂3.3～7.9％；PEEK树脂、纤维和其他助剂的质量百分比之和等于100％；其他助剂包括防静电剂、稳定剂、抗氧化剂和润滑剂。2.根据权利要求1所述的一种宽幅厚壁增强聚醚醚酮板材，其特征在于，以增强聚醚醚酮板材的质量百分比为100％，防静电剂的质量百分比为1～3％，稳定剂的质量百分比为1～3％，抗氧化剂的质量百分比为0.1～0.3％，润滑剂的质量百分比为1.2～1.6％。3.根据权利要求1所述的一种宽幅厚壁增强聚醚醚酮板材，其特征在于，纤维包括玻璃纤维、碳纤或芳纶纤维中一种以上；纤维纱线的线密度为100～1200tex。4.根据权利要求1所述的一种宽幅厚壁增强聚醚醚酮板材，其特征在于，抗氧化剂为由抗氧剂168和抗氧剂1098按照重量比1:1组成的混合物。5.根据权利要求1所述的一种宽幅厚壁增强聚醚醚酮板材，其特征在于，增强聚醚醚酮板材的拉伸强度≥100MPa，弯曲强度≥100MPa；增强聚醚醚酮板材的幅宽宽度为320～600mm，厚度为3～60mm。6.根据权利要求1
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5任一项所述的一种宽幅厚壁增强聚醚醚酮板材的制备方法，其特征在于，包括：将PEEK树脂、纤维和其他助剂进行共混，得到共混料；将冷却板装入冷却定型模具，并使牵引装置与冷却板连接；利用挤出机将共混料熔融并挤出至冷却定型模具，熔融物料在冷却板提供的持续逆向力作用下充满冷却定型模具...

【专利技术属性】
技术研发人员：李星华，于晗，丁浩亮，魏赛，王小黎，王祯文，李凡，陈风波，
申请(专利权)人：航天材料及工艺研究所，
类型：发明
国别省市：