【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料加工，具体涉及一种高界面粘结的增强聚芳醚酮复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、耐高温(主要指长期使用温度在200℃以上)特种工程塑料，主要包括聚酰亚胺(pi)、聚醚醚酮(peek)、聚醚酮酮(pekk)、聚醚酮(pek)、聚苯硫醚(pps)以及液晶聚合物(lcp)等，因其具有优异的物理性能，广泛应用于航空航天、军工、电子电气、分析仪器、半导体及石油化工等高科技领域。
2、以聚醚醚酮(peek)为例，长期使用温度达到260℃以上，还拥有超强的耐腐蚀、耐磨损，优异的自润滑、耐水解等特性，被认为是目前综合性能最为优异的热塑性高分子聚合物。连续碳纤维增强聚芳醚酮复合材料作为新兴的高性能热塑性复合材料，则具有更加优异的性能，并且能满足更加苛刻应用条件，诸如热变形温度在300℃以上、拉伸强度是纯peek材料的8倍以上，比强度远高于钢材、铝合金等金属材料，可以替代金属应用于航空航天军工等高端领域。然而传统的碳纤维表面的上浆剂通常在200℃左右就会分解，而聚芳醚酮类树脂的成型温度通常在350℃以上，这样就导致连续纤维增强复合材料时，会出现界面结合弱，从而影响复合材料性能。
3、目前常用的手段是在碳纤维表面引入新型的耐高温上浆剂，如专利技术专利cn111423694b公开了具有高层间剪切强度的cf/peek复合材料及其制备方法，制备方法，制备方法包括以下步骤：(1)将cf表面原有的上浆剂高温分解；(2)在饱和水蒸气环境中，对cf同时进行微波辐射和紫外光辐照，产物记为acf；(3)将acf浸入聚醚酮
技术实现思路
1、为了解决碳纤维与聚芳醚酮界面结合弱的技术问题，而提供一种高界面粘结的增强聚芳醚酮复合材料及其制备方法。本专利技术方法获得的复合材料具有较高的界面结合强度。
2、为了达到以上目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种高界面粘结的增强聚芳醚酮复合材料，包括多个单元结构层叠压制而成，所述单元结构的铺层由下至上依次是：第一薄膜、第二薄膜、碳纤维、第二薄膜；
4、其中所述第一薄膜的材料为聚芳醚酮；所述第二薄膜的材料为含氟聚芳醚酮，所含氟元素的原子百分数大于25％，氟含量越高，对界面结合强度的提升有明显增强作用。
5、进一步地，定义所述单元结构的重复量是n，则所述复合材料的层叠结构中所述碳纤维层叠总量为n片、所述第一薄膜层叠总量为n+1片、所述第二薄膜层叠总量为2n片。
6、进一步地，所述含氟聚芳醚酮的化学结构如下：
7、
8、其中n表示聚合度，所述含氟聚芳醚酮的数均分子量mn为1万～10万g/mol，分子量分散系数为1.5-2.5，所含氟元素的原子百分数约为36.44％。
9、再进一步地，所述第二薄膜的获得方法是：将含氟聚芳醚酮粉末干燥后，与润滑剂混合均匀后进行熔融挤出造粒得到含氟聚芳醚酮粒子；将所述含氟聚芳醚酮粒子以挤出流延法制成第二薄膜；
10、所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钙、ptfe中的一种或多种，所述润滑剂的添加量为所述含氟聚芳醚酮粉末的0.1-0.5％；
11、其中所述熔融挤出造粒的加工温度为360-420℃；
12、其中所述挤出流延法的工艺参数如下，机筒温度：一区370-375℃、二区370-375℃、三区375-380℃、四区375-380℃、五区385-390℃，流道温度设定375-380℃，模具温度设定360-365℃；辊温设定：前辊175-180℃、中辊175-180℃、后辊152-157℃；主机转速25-27r/min，电流70-72a；
13、所述第二薄膜的厚度为0.01-0.05mm、宽度为100-1500mm，长度为连续挤出。
14、进一步地，所述聚芳醚酮为peek、pek、pekk、pekekk中一种或多种；所述第一薄膜的厚度为0.1-0.8mm。
15、进一步地，所述碳纤维为连续碳纤维且去除了其表面的原有上浆剂；
16、去除所述碳纤维表面的原有上浆剂的方法为高温分解法，所述高温分解法是将所述碳纤维放置在180-300℃的环境中至少2h，碳纤维表面原有的环氧类上浆剂会在高温下热分解。
17、上述高界面粘结的增强聚芳醚酮复合材料的制备方法，包括如下步骤：
18、将多个单元结构层叠，所述单元结构的铺层由下至上依次是：第一薄膜、第二薄膜、碳纤维、第二薄膜，层叠后在第n个单元的第二薄膜表面层叠一层第一薄膜，进行模压成型即得到高界面粘结的增强聚芳醚酮复合材料。
19、进一步地，所述模压成型时以5-20℃/min的升温速率升温至370-400℃，升温过程中不断加压至0.5-3.5mpa，加工时间为8-20h，然后以10-20℃/min的降温速率降至室温。
20、有益技术效果：
21、本专利技术将高氟含量的含氟聚芳醚酮薄膜作为碳纤维与聚芳醚酮薄膜材料的中间粘结材料，由于该高氟含量的含氟聚芳醚酮材料具有较高极性、浸渍力强、粘结力强，通过高温模压成型，能在很大程度上增强碳纤维与聚芳醚酮之间的界面粘结性能，使复合材料具有较好的界面结合强度，不易被剥离；本专利技术方法得到的复合材料具有100mpa以上的层间剪切强度；本专利技术方法步骤少、简单实用、稳定性好、便于实现工业化。
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1.一种高界面粘结的增强聚芳醚酮复合材料，其特征在于，包括多个单元结构层叠压制而成，所述单元结构的铺层由下至上依次是：第一薄膜、第二薄膜、碳纤维、第二薄膜；
2.根据权利要求1所述的一种高界面粘结的增强聚芳醚酮复合材料，其特征在于，定义所述单元结构的重复量是N，则所述复合材料的层叠结构中所述碳纤维层叠总量为N片、所述第一薄膜层叠总量为N+1片、所述第二薄膜层叠总量为2N片。
3.根据权利要求1所述的一种高界面粘结的增强聚芳醚酮复合材料，其特征在于，所述含氟聚芳醚酮的化学结构如下：
4.根据权利要求3所述的一种高界面粘结的增强聚芳醚酮复合材料，其特征在于，所述第二薄膜的获得方法是：将含氟聚芳醚酮粉末干燥后，与润滑剂混合均匀后进行熔融挤出造粒得到含氟聚芳醚酮粒子；将所述含氟聚芳醚酮粒子以挤出流延法制成第二薄膜；
5.根据权利要求1所述的一种高界面粘结的增强聚芳醚酮复合材料，其特征在于，所述聚芳醚酮为PEEK、PEK、PEKK、PEKEKK中一种或多种；所述第一薄膜的厚度为0.1-0.8mm。
6.根据权利要求1所述的一种高界
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种高界面粘结的增强聚芳醚酮复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种高界面粘结的增强聚芳醚酮复合材料的制备方法，其特征在于，所述模压成型时以5-20℃/min的升温速率升温至370-400℃，升温过程中不断加压至0.5-3.5MPa，加工时间为8-20h，然后以10-20℃/min的降温速率降至室温。
...【技术特征摘要】
1.一种高界面粘结的增强聚芳醚酮复合材料，其特征在于，包括多个单元结构层叠压制而成，所述单元结构的铺层由下至上依次是：第一薄膜、第二薄膜、碳纤维、第二薄膜；
2.根据权利要求1所述的一种高界面粘结的增强聚芳醚酮复合材料，其特征在于，定义所述单元结构的重复量是n，则所述复合材料的层叠结构中所述碳纤维层叠总量为n片、所述第一薄膜层叠总量为n+1片、所述第二薄膜层叠总量为2n片。
3.根据权利要求1所述的一种高界面粘结的增强聚芳醚酮复合材料，其特征在于，所述含氟聚芳醚酮的化学结构如下：
4.根据权利要求3所述的一种高界面粘结的增强聚芳醚酮复合材料，其特征在于，所述第二薄膜的获得方法是：将含氟聚芳醚酮粉末干燥后，与润滑剂混合均匀后进行熔融挤出造粒得到含氟聚芳醚酮粒子；将所述含氟聚芳醚酮粒子以挤出流延法制成...
【专利技术属性】
技术研发人员：李军，刘哲，陶正旺，谭宗尚，陆士强，崔令善，徐海洋，魏龙飘，张鑫，
申请(专利权)人：江苏君华特种高分子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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