一种复合材料及其制备方法

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。

背景技术：

1、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。

2、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

1、本发明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。

2、本发明以石英砂、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。

3、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：

4、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。

5、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；

6、所述导热材料选自氮化硼、石墨或碳纤维中的至少一种；

7、所述导热介质选自聚芳醚酮粉末或者石英砂粉末；

8、各物质的用量质量比为：高分子材料100份、导热填料5～40份；

9、所述导热介质将型坯完全包裹。

10、所述温压成型的温度为20～100℃；

11、所述温压成型的时间为0～10h；

12、所述温压成型的压力为20～80mpa。

13、所述烧结成型的温度为250～320℃；

14、所述烧结成型的时间为1～10h。

15、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。

16、所述复合材料的拉伸强度为高于90mpa；拉伸模量为高于2.2gpa；

17、所述复合材料平整度高、无翘曲。

18、具体地通过下列步骤制备：

19、(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；

20、(2)采用机械共混的方式制备复合粉料；

21、(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；

22、(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。

23、本申请能产生的有益效果包括：

24、(1)本申请所提供的高分子复合材料，具有平整度高

25、(2)本申请所提供的高分子复合材料，具有无翘曲

26、(3)本申请所提供的高分子复合材料，具有成本低

27、(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。

技术特征：

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：

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；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述温压成型的温度为20～100℃；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烧结成型的温度为250～320℃；

5.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料通过权利要求1～4任一项所述的制备方法制备。

6.根据权利要求5所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的拉伸强度为高于90mpa；拉伸模量为高于2.2gpa。

技术总结
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。

技术研发人员：周光远,曹增文,王志鹏,聂赫然,王红华
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13