本申请公开了一种高强度、高韧性聚醚醚酮板材，厚度为1～20mm，长度为30～300mm，宽为30～300mm；具有表面化的片状壳层结构；壳层厚度为20～200μm。利用高速变形技术，材料室温杨氏模量为2.432GPa左右，比变形前提高约10％；材料的断裂伸长率变形后可达35.4％，比变形前提高约48％。制备方法简单，可以大幅度降低能耗。应用性强，产品的附加值高，经久耐用。在极端使役环境比如航空航天以及水下作业等场景具有重要的潜在应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种高强度、高韧性的聚醚醚酮板材材料及制备方法和应用，属于材料加工领域。
技术介绍
1、塑料的二次成型的传统工艺过程，大多是在聚合物熔融态下进行的，如模压成型，挤出成型，注射成型，吹塑成型等，普遍存在的问题是加工工艺比较复杂，加工能耗大导致生产成本提高，产品稳定性不足，加工过程容易引入工业杂质等等。
2、聚合物固态成型技术是类比金属加工发展起来的一种面向塑料制品，在温度相对较低的环境下进行生产的特种制造技术。常见的固态成型技术手段包括：冷锻，冷轧，冲压，墩粗等。相较传统塑料加工成型工艺，固态成型技术可以提高生产效率，节约生产成本，但是仍有两个不容忽视的致命缺陷：一是产品报废率高，加工后的高分子锻造件容易出现开裂，变形，表面微裂纹等问题；二是产品尺寸控制精度低，加工完成的试样往往不能保持加工完成瞬间的尺寸，回弹现象明显。
3、聚醚醚酮(peek)，是一种半结晶、高性能、具有热塑性的特种工程材料，自1980年代peek材料上市以来，一直备受关注。出色的机械性能、耐磨性、耐腐蚀性、抗疲劳性和高达250℃的高温使役温度，使peek成为塑料行业中最具开发潜力和利用率最高的热塑性材料之一。
4、它主要用于石油和天然气、航空航天、汽车、电气、生物医学和半导体应用等行业。典型的应用实例，比如可制造加工成各种机械零部件，如汽车齿轮、油筛、换档启动盘；飞机发动机零部件、自动洗衣机转轮、医疗器械零部件等等。然而，过高的加工温度要求，以及过高的产品价格也在一定程度上限制了聚醚醚酮的应用和发展。
/>技术实现思路
1、基于以上事实与分析，本专利技术首次对高分子材料应用动态高速变形技术，对板材聚醚醚酮进行单方向多次原位处理来制备高强度、高韧性聚醚醚酮板材。该专利技术具有简单、节能、高效，还可保证产品产率等优点。
2、本专利技术的目的是提供一种具有高强度、高韧性聚醚醚酮材料及其制备方法。制备方法采用动态变形原位加工技术。
3、根据本申请的一个方面，提供一种高强度、高韧性聚醚醚酮板材，
4、所述高强度、高韧性聚醚醚酮板材厚度为1～20mm，长度为30～300mm，宽为30～300mm；
5、所述高强度、高韧性聚醚醚酮板材具有表面化的片状壳层结构；
6、所述壳层的厚度为20～200μm。
7、所述高强度、高韧性聚醚醚酮板材的杨氏模量为2.2gpa～2.432gpa
8、所述高强度、高韧性聚醚醚酮板材的断裂伸长率为23.9％～35.4％
9、所述高强度、高韧性聚醚醚酮板材在15～35℃下显微硬度为20～36hv。
10、根据本申请的另一个方面，提供一种上述的高强度、高韧性聚醚醚酮板材的制备方法，包括以下步骤：
11、采用动态变形原位加工技术，对聚醚醚酮板材进行单方向多次处理，得到所述高强度、高韧性聚醚醚酮板材。
12、所述动态变形原位加工技术包括：
13、采用在一定自转角速度旋转的滚轮刀具，在板状聚醚醚酮材料表面进行滚动，同时滚轮刀按一定速度沿被处理工件的长边方向做定向运动，使材料表层产生形变。
14、所述动态变形原位加工技术的参数如下：
15、温度：30～200℃；
16、应变速率：102～105s-1；
17、变形应变量：0.069～0.22；
18、单次的变形应变量：0.003～0.02；
19、自转角速度：20～900rad/min
20、计算方法：
21、
22、ε为变形量，h0为材料变形前厚度，h为材料变形后的厚度。
23、进一步地，温度的上限为200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃、130℃、120℃、110℃、100℃、90℃、80℃、70℃、60℃、50℃、40℃；下限为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃；
24、进一步地，应变速率的上限为105s-1、104s-1、103s-1；下限为102s-1、103s-1、104s-1；
25、进一步地，变形应变量上限为0.22、0.21、0.20、0.19、0.18、0.17、0.16、0.15、0.14；下限为0.07、0.08、0.09、0.10、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15；
26、进一步地，单次的变形应变量上限为0.02、0.019、0.018、0.017、0.016、0.015、0.014、0.013、0.012、0.011、0.010、0.009、0.008；下限为0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.011、0.012、0.013、0.014；
27、根据本申请的另一个方面，提供一种上述的高强度、高韧性聚醚醚酮板材或上述的制备方法制备的高强度、高韧性聚醚醚酮板材的应用，其特征在于，
28、用于航空航天或水下领域。
29、本专利技术具有如下优点：
30、1、制备的板材聚醚醚酮同时具有高强度和高硬度。本专利技术利用高速变形技术，选择合适变形应变量、变形应变速率和变形温度，在回避传统聚合物材料二次加工繁杂的加工条件下，制备出具有壳层化的类复合聚醚醚酮材料，室温杨氏模量最高可达2.432gpa左右，比普通均质聚醚醚酮板材杨氏模量(2.2gpa左右)提高约10％；材料的断裂伸长率从23.9％提高到了35.4％，提高约48％；材料的维氏显微硬度也从19.4hv提升到35.7hv，提升了约84％。采用在一定自转角速度旋转的滚轮刀具，在板状聚醚醚酮材料表面进行滚动，同时滚轮刀按一定速度沿被处理工件的长边方向做定向运动，在材料表层产生形变，使被处理加工材料表面层分子间距离减小，甚至晶区重排。从而形成“壳层化”甚至“梯度化”的微观结构，微观结构的总体深度可达100微米以上，“单层”结构约20微米左右。
31、2、制备方法简单，可以大幅度降低能耗。本专利技术利用高速变形技术，制备方法简单，易于控制好变形工艺参数和变形温度。对目前传统的变形技术进行必要的改进，优化工艺参数和变形温度，即可制备出高强度、高韧性的壳层化的聚醚醚酮材料。
32、3、应用性强。过高的产品价格也在一定程度上限制了聚醚醚酮的应用。本专利技术加工强化的样品，提高了聚醚醚酮材料的性能，进而提升了产品的附加值。除了加工过程生产成本降低外，加工产品经久耐用，也变相降低了产品的价格。另外，加工强化的聚醚醚酮材料，在极端使役环境比如航空航天以及水下作业等场景具有重要的潜在应用价值。
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【技术保护点】
1.一种高强度、高韧性的聚醚醚酮板材，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的聚醚醚酮板材，其特征在于，
3.一种权利要求1或2任一项所述的高强度、高韧性的醚醚酮板材的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，
6.一种权利要求1或2任一项所述的高强度、高韧性聚的醚醚酮板材或权利要求3～5任一项所述的制备方法制备的高强度、高韧性的聚醚醚酮板材的应用，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种高强度、高韧性的聚醚醚酮板材，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的聚醚醚酮板材，其特征在于，
3.一种权利要求1或2任一项所述的高强度、高韧性的醚醚酮板材的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：周光远，杨隽宇，王楠，
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：
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