长玻纤增强注塑聚醚醚酮复合材料加工工艺与力学性能的研究.PDFVIP

第 29卷 第 6期 航 空 材 料 学 报 Vo1．29，No．6 2009年 12月 JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALS December 2009 长玻纤增强注塑聚醚醚酮复合材料 加工工艺与力学性能的研究 吴新明， 齐暑华， 贺 捷， 理莎莎， 莫军连 (西北工业大学 理学院应用化学系 ，西安 710072) 摘要 ：以含 30％的长玻璃纤维增强聚醚醚酮为原材料 ，采用注塑成型的方法研究了聚醚醚酮复合材料的加工工艺 参数包括冷却速率、成型压力、成型温度及模具温度与力学性能的关系，并对模具温度为 180~C时PEEK复合材料 的微观形貌进行分析 ，研究结果表明：采用 中速冷却速率 ，成型压力为 120MPa，成型温度为后段 375℃、中段425℃、 前段 425~C，模具温度保持为 18C时，复合材料 的抗拉强度达 81MPa、剪切强度为62．7MPa，制品表面光滑，其综合 力学性能最佳。 关键词 ：长玻纤；聚醚醚酮 ；注塑 ；加工工艺；力学性能 D0I：10．3969／j．issn．1005—5053．2009．6．020 中图分类号：TB332 文献标识码 ：A 文章编号 ：1005—5053(2009)06—0098-04 聚醚醚酮 (PEEK)是一种力学性能优 良、耐化 采用模压方法生产次品较多，效率低 ，大批量生产应 学性、耐高温性、耐辐射和抗水解、耐磨耗性及洁净 采用注塑成型的方法。陶国源 对 PEEK注塑成型 度高的超 高性能 的热塑性半结 晶型工程塑料 ’。 的设备及加工要求作了详细的介绍 。但是采用注塑 用玻璃纤维 (GF)增强 PEEK制备高性能复合材料 ， 成型的方法，研究玻纤增强 PEEK材料 的各加工工 特别是用长玻璃纤维增强聚醚醚酮制造高性能绝缘 艺因素对其力学性能的影响，并制定出最佳的加工 注塑件，其具有更高的热变形温度和更小的收缩率， 工艺的研究在国内未见报道。 同时抗冲击性能和抗压缩性能也更优 良。良好的力 本研究采用含 30％长玻璃纤维增强聚醚醚酮 学强度使其在某些零部件足以替代金属使用 ，因此 ， 复合材料为研究对象 ，通过注塑成型的方法研究了 在航空、航 天等高科技领域 中具有重要 的应用前 加工工艺参数即冷却速率 、成型压力、成型温度及模 景 。 具温度对复合材料 的拉伸性能及剪切性能 的影响。 由于PEEK为半结 晶型塑料，熔融流动性不甚 期望制定出最佳 的加工工艺，使材料的性能达到最 理想，玻璃纤维在熔体 中的流动取 向又使制品的力 好，为建立注塑工艺参数与制品性能之间的关系，实 学行为呈现各 向异性 ，而基体材料 的熔融流动 现计算机辅助设计与制造提供实验基础 ，为加工生 性、加工工艺和模具温度又影响玻璃纤维 的取 向结 产 PEEK复合材料制品提供理论指导及生产实践标 构和复合材料的成型结构 ，从而最终影响制品性能 准 的主要因素 。如能从加工工艺各方面综合合理 控制，分析 出工艺与力学性能之间的变化规律 ，那么 1 实验 就可以制定出其最佳的成型工艺，最大限度 的发挥 PEEK材料的优 良性能。 1．1 实验材料及设备 邓杰 采用模压的方法研究了玻纤增强 PEEK 实验原材料为30％长玻璃纤维增强 PEEK复 复合材料 的成型工艺 ，制定 了较好的成型工艺 ，但是 合材料 ，灰色粒料 ，ICI公司生产。塑料注塑成 型在 玻纤增强 PEEK材料熔融流动性不好 ，加工温度高 ，