石墨烯填充PEEK的加工成型

石墨烯填充PEEK的加工成型

石墨烯填充 PEEK 的加工成型主要有以下几种常见方法： 熔融共混法 原理：将 PEEK 树脂加热至熔融状态，然后加入经过预处理的石墨烯，通过机械搅拌、挤出等方式使石墨烯在 PEEK 基体中充分分散，最后经成型加工得到所需制品。 优点：工艺简单、操作方便、生产效率高，可实现大规模工业化生产，且能较好地保持 PEEK 的原有性能，同时赋予其石墨烯的优异特性 。 缺点：石墨烯在 PEEK 中的分散性较难控制，容易出现团聚现象，影响复合材料的性能。为改善分散性，通常需要对石墨烯进行表面改性或添加合适的分散剂 。 举例：采用双螺杆挤出机进行熔融共混，将 PEEK 颗粒和石墨烯粉末分别从不同的加料口加入，在挤出过程中，螺杆的旋转和剪切作用使物料充分混合、熔融，最终挤出造粒得到石墨烯填充 PEEK 复合材料颗粒，这些颗粒可进一步通过注塑、挤出等成型工艺制成各种制品。 溶液共混法 原理：将 PEEK 和石墨烯分别溶解在适当的溶剂中，形成均匀的溶液，然后将两种溶液混合，通过搅拌、超声等手段使石墨烯在 PEEK 溶液中均匀分散，最后除去溶剂，得到石墨烯填充 PEEK 复合材料。 优点：能够实现石墨烯在 PEEK 中的良好分散，所得复合材料的性能较为均匀。 缺点：需要使用大量的有机溶剂，成本较高，且对环境有一定污染。此外，除去溶剂的过程较为复杂，若处理不当，容易导致材料中残留溶剂，影响材料的性能。 举例：选用 N - 甲基吡咯烷酮作为溶剂，将 PEEK 粉末溶解于其中，同时将石墨烯分散在另一份 N - 甲基吡咯烷酮溶液中，经过超声处理使石墨烯充分分散后，将两种溶液混合并继续搅拌一段时间，最后通过旋转蒸发等方法除去溶剂，得到石墨烯填充 PEEK 材料。 原位聚合法 原理：先将石墨烯与 PEEK 的单体或预聚体混合均匀，然后在一定条件下引发聚合反应，使 PEEK 在石墨烯表面原位生长，从而实现石墨烯在 PEEK 基体中的均匀分散和良好结合。 优点：可有效提高石墨烯与 PEEK 基体之间的界面结合力，使复合材料的综合性能得到显著提高，如力学性能、热性能等。同时，原位聚合能够控制复合材料的分子结构和相形态，获得性能更加优异、稳定的材料。 缺点：聚合反应条件较为苛刻，需要严格控制反应温度、时间、催化剂等因素，操作难度较大，且生产成本相对较高，不利于大规模生产。 举例：以聚醚醚酮酮（PEKK）为例，先将氧化石墨烯与对苯二甲酰氯、二苯醚等单体混合，加入无水氯化铝等催化剂，在低温下进行缩聚反应，随着反应的进行，PEKK 逐渐在氧化石墨烯表面原位生成，最终得到石墨烯填充的 PEKK 复合材料。 热压成型法 原理：将石墨烯与 PEEK 粉末或预成型体置于模具中，在一定的温度和压力下进行压制，使材料在模具内成型。 优点：能够制备形状复杂、尺寸精度高的制品，且成型过程中不需要使用溶剂或添加剂，避免了因溶剂残留或添加剂析出对材料性能的影响。此外，热压成型还可以使石墨烯与 PEEK 之间的结合更加紧密，提高材料的力学性能和热性能。 缺点：生产效率较低，每次成型需要较长的时间，且模具成本较高，不适合大规模、高效率的生产。同时，热压过程中温度和压力的控制要求严格，否则容易导致材料内部出现缺陷，影响产品质量。 举例：将石墨烯和 PEEK 粉末按一定比例混合均匀后，放入模具中，在 350℃-400℃的温度范围内施加 10MPa-20MPa 的压力，保持一定时间后冷却脱模，即可得到石墨烯填充 PEEK 的热压成型制品。