PEEK／CF复合材料的非等温结晶动力学研究.pdf

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1、■■圈_PEEK／CF复合材料的非等温结晶动力学研究侯月娇曲敏杰聂琰冯钠吴立豪(1．大连工业大学纺织与材料工程学院，辽宁大连，l16034；2．大连路阳科技开发有限公司，辽宁大连，116600)摘要：利用差示扫描量热仪(DSC)研究了聚醚醚酮(PEEK)和PEEK／碳纤维(CF)复合材料的非等温结晶行为，采用Avrami，0zawa和Mo方程对PEEK／CF复合材料的非等温动力学进行分析，获得相关非等温动力学参数，并利用Kissinger方程计算其结晶活化能。结果表明：Avrami方程和Mo方程能很好描述P

2、EEK／CF复合材料的非等温结晶过程；PEEK／CF复合材料的非等温结晶活化能为79．99kJ／tool。关键词：聚醚醚酮碳纤维非等温结晶动力学活化能DOl：103969／i．issn1004-3055201605006一一～一一～一一～一一一一一～一一一忉一～～一～一一～～聚醚醚酮(PEEK)是一种同时具有韧性和刚PEEK自身存在的问题，进一步增强PEEK的机性的特种工程塑料，其综合性能优异，具有耐热、耐械、热、电、摩擦等性能，具有重要的研究价值。辐射、耐化学腐蚀、耐磨损、耐疲劳和生物相容性好由于复合材料

3、的加工条件直接影响产品性能，而加等特点，主要应用于航空航天、半导体工业、电气、工过程(如挤出、注射、模压、吹塑、拉伸等)通常是石油化工等领域_1]。由于PEEK自身结构特点，刚性低、承载能力差、磨损率高、导电能力差等，使其应用范围受到限制。碳纤维(CF)的显著特点是收稿日期：2015—11-04；修改稿收到日期：2016—03—07。高强度、高模量、耐高温、耐浓酸侵蚀、热膨胀系数作者简介：侯月娇(1991一)，硕士研究生，研究方向为PEEK复合材料加工应用。E-mail；1441900542@qq．corn

4、。小、摩擦系数小、导电性好、热导率高_2]以PEEK*通信联系人。E—mail：minjiequ2005@126．corn。为基体、CF为填料制备的复合材料不仅可以克服基金项目：国家863计划(2015AA033803)；2015年辽宁省普通热塑性塑料弹性模量低、软化温度低、抗溶剂研究生联合培养项目(81421909)。性差、纤维／树脂黏接强度低的缺点，还可弥补2016,28(5I'IC观代秘工左用在非等温条件下进行的，目前关于PEEK／CF复合度下降。材料的非等温结品研究较少，因此，对复合材料非等温动力学

5、的研究意义深远。下面用差示扫描量热仪(DSC)表征了PEEK／CF复合材料的非等温结品行为，并利用Avrami，()zawa和Mo方程对其结品动力参数进行了分析，为PEEK／CF复合材料的实际加T应用提供了理论依据。1试验部分1．1试剂与仪器PEEK，450G，英同威克斯公司；CF，T700SC，平均长径比lO．大连兴科碳纤维有限公司。QIB一50D／Q平板硫化机，江苏无锡市中凯橡塑机械有限公司；FW100高速混合机，天津泰斯特仪器有限公司；101型电热鼓风干燥箱。北京市永光明医疗仪器厂；4—1()箱式电阻

6、炉。北京市永光明医疗仪器；Q2000型差示扫描鼍热仪，美国TA公司。1802102402703003303601．2样品制备温度／'c(b)PEEK／将CF在450℃的箱式电阻炉巾热氧化5h后冷却至室温；将PEEK粉末在1200(、烘箱巾干图1PEEK和PEEK／OF的非等温度结晶DSO分析燥12h．PEEK与CF按质量比9O：l0将共混物表1是PEEK和PEEK／CF复合材料的非等于高速混合机巾混合lrain；将混合物在2．5MPa温结品参数。压力下压实5rain，然后移人380℃的加热炉叶I加表1PEE

7、K和PEEK／OF复合材料的非等温结晶参数热2h；取l叶I模具在17O℃，2．5MPa的平板硫化机中热压20min。1．3性能测试PEEK5308．59303．4328&630．9125．2646．02在氮气气氛下对样品进行DSC测试，氮气流PEEK10301．56296．06272．920．5523．8544．17量20mI／rain。将样品升温至380℃并保持lEEK20295．6O289．91259。540．2824．1744．595rain，再分别以降温速率()为5，lO。20，PEEK40288．

8、77282．44239．190．】620．7440．1l4()℃／rain降温至25℃，记录其变化规律。PEEK／CF5307．10301．21291．】71．1828．3436．85PEEK／(、F10302．06295．41283．740．6732．4942．242结果与讨论PEEK／OF20296．23288．73275．860．3829．3438．14PEEK／CF40289．04281．05263．10