聚醚醚酮及其碳纤维复合材料——恒温结晶动力学的研究

本文研究了聚醚醚酮(PEEK)和以PEEK树脂为基体的碳纤维复合材料(APC-2)在恒温条件下的结晶行为。采用差示扫描量热仪(DSC)测定从熔体和橡胶体结晶过程中热焓的变化。利用Avrami方程分析了PEEK和APC-2试样的恒温结晶动力学。PEEK从熔体和橡胶体结晶的活化能分别为532.1和531.7KJ/mol,Avrami指数的平均值分别为5.0和3.9;而APC-2则分别为444.2和432.5KJ/mol,3.5和2.3。这些实验结果表明,APC-2试样中碳纤维表面对PEEK树脂基体具有显著的成核作用,能降低其结晶活化能,因而导致PEEK树脂基体结晶速率加快和促进其结晶更加完整。     

多孔聚合物自润滑复合材料的摩擦学研究进展

多孔聚合物自润滑复合材料作为一种新型功能材料,具有良好的机械性能和优越的自润滑性,在航空航天、石油化工和机械工程等领域受到了广泛关注。利用常态下材料孔结构存储润滑油脂,工作状态下润滑油渗出形成连续稳定的润滑转移膜,可以起到减摩耐磨作用。本文主要介绍了聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)等自润滑材料在摩擦学上的最新研究进展,提出了当前多孔聚合物自润滑材料面临的问题,并对自润滑复合材料的发展趋势作了展望。     

聚醚醚酮/含萘聚芳醚酮改性碳纳米管复合材料的制备及性能

制备了一种含萘聚芳醚酮(Nap-PAEK),以其作为表面修饰剂对多壁碳纳米管填料进行了表面包覆.采用包覆后的多壁碳纳米管与聚醚醚酮(PEEK)进行物理共混得到一系列聚醚醚酮/碳纳米管复合材料,并研究其力学性能和热性能.研究结果表明,由于含萘聚芳醚酮与多壁碳纳米管之间存在较强的π-π相互作用,因此较好地改善了多壁碳纳米管在溶液和树脂基体中的分散性.修饰后的多壁碳纳米管在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中的分散量较修饰前提升了10倍,而采用修饰后的多壁碳纳米管制备的聚醚醚酮复合材料,在碳纳米管添加量仅为2%(质量分数)时,复合材料较纯PEEK树脂的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了14. 5%和116. 7%,实现了对聚醚醚酮树脂的同步增强增韧效果,而且复合材料的耐热性能也有较大提升.     

硬组织植入生物活性聚醚醚酮复合材料

聚醚醚酮(PEEK)具有优良的机械性能、良好的生物相容性和耐腐蚀性等特点,其弹性模量和人体皮质骨较为接近,有可能替代金属材料应用在硬组织修复与替换领域。然而,PEEK本身是生物惰性材料,PEEK植入体与骨组织之间的骨整合能力较差,在一定程度上限制了其在硬组织修复与替换领域的应用。目前研究者主要将磷酸钙(CaP)、生物活性玻璃(BGs)和硅酸钙(CS)等生物活性陶瓷添加到PEEK基体中制备复合材料以改善其生物活性,提高PEEK植入体与骨组织之间的骨整合能力。但这些生物活性陶瓷在改善PEEK生物活性的同时,降低了其优异的力学性能。如何在保持PEEK力学性能的同时提高其生物活性成为目前研究的热点。本文综述了近些年用于硬组织植入的生物活性聚醚醚酮复合材料的制备技术、力学及生物学性能等方面的研究进展及现状,并对其发展提出了展望。     

热塑性聚酰亚胺与聚醚醚酮共混物的等温结晶动力学

采用熔融共混方法制备了热塑性聚酰亚胺(TPI)与聚醚醚酮(PEEK)的共混物; 用示差扫描量热分析(DSC)研究了共混物的等温结晶动力学. 分别采用Avrami方程和Hoffman-Lauritzen方程分析共混物的等温结晶动力学、端表面自由能(σe)和分子链折叠功(q). 结果表明, 加入TPI后PEEK的结晶速率降低, 结晶活化能、σe和q均增加. 但这些数值的变化与TPI含量不呈线性关系, 并从共混物的相容性和表面形貌给出了可能的解释.     

吸附共沉淀法制备聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料与性能研究

通过吸附共沉淀法均匀混合聚醚醚酮(PEEK)粉末和经过表面改性的多壁碳纳米管(MWCNT),再经注塑加工成功地制得PEEK/MWCNT复合材料(PM)。SEM观察结果显示,该复合法使得MWCNT在PEEK中均匀分散且与PEEK有较好的结合力。力学测试结果表明,MWCNT含量为6%的PM其弯曲强度提高20%左右,拉伸强度提高10%。MWCNT的加入使得复合材料的结晶温度和熔融温度均有一定提高。     

ATRP法制备侧链型聚醚醚酮阴离子交换膜

以二氟二苯甲酮、双酚A和邻甲基氢醌单体缩聚合成聚醚醚酮(PEEK)作为基膜材料.PEEK经修饰改性合成带有异丙基溴端基PEEK,以此为原子转移自由基聚合(ATRP)大分子引发剂,通过ATRP法在PEEK主链上接枝引入聚甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯(DMAEMA)侧链,得到梳状PEEK接枝聚合物(PEEK-gDMAEMA).用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、核磁共振氢谱(1H-NMR)、热重分析(TG)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对PEEK-g-DMAEMA的结构进行表征.实验结果表明,甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯被成功地接枝在聚醚醚酮主链上,PEEK-g-DMAEMA膜具有明显的亲水疏水微相分离形貌,叔胺基团相互聚集成形成离子通道.接枝聚合反应10 h,PEEK-g-DMAEMA膜的离子交换容量为2.07 mmol·g-1,以此膜为电解槽隔膜,2 h的OH-离子透过率达0.15 mol·L-1,说明PEEK-g-DMAEMA膜具有良好的离子交换能力.     

耐热性高聚物基自润滑复合材料的研究进展

综述了聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚酰亚胺等几类耐热性高聚物基自润滑复合材料的近期发展概况,并提出了今后研究高聚物基自润滑复合材料值得注意的几个问题。     

三明治结构多壁碳纳米管/聚醚醚酮电磁屏蔽复合材料的制备

以聚醚砜(PES)为黏结剂, 多壁碳纳米管(MWCNTs)为芯层, 聚醚醚酮(PEEK)薄膜为皮层, 制备了具有 三明治结构的MWCNTs/PEEK电磁屏蔽复合材料. 研究结果表明, 将适量的黏结剂PES引入到MWCNTs芯 层中, 当芯层层数增加到3层时, 复合材料的平均厚度仅有0.28 mm, 其密度、 拉伸强度、 5%热失重温 度(T_d,5%)、 导电率、 电磁屏蔽值及比电磁屏蔽值分别可以达到1.349 g/cm³, 80 MPa, 581.8 ℃, 2.6 S/cm, 32 dB及115 dB/mm, 是一种质量轻、 厚度薄、 机械性能好且电磁屏蔽性能高的复合材料. 其优异的综合性能主要归因于在三明治结构MWCNTs/PEEK复合材料的制备过程中, 在碳纳米管芯层中引入适量的聚醚砜作为黏结剂可以改善芯层内部碳纳米管之间及芯层与聚醚醚酮皮层之间的界面作用, 有利于芯层及芯层与皮层黏结成一个整体, 从而提高复合材料的机械性能; 同时, 芯层中碳纳米管互相搭接成密集导电网络又可以使得复合材料拥有较高的电磁屏蔽性能.     

原子转移自由基聚合法制备侧链型磺化聚醚醚酮阳离子交换膜

以二氟二苯甲酮、双酚A和邻甲基氢醌为单体先经缩聚反应生成聚醚醚酮(PEEK),PEEK经修饰合成含有溴异丙基侧基的聚醚醚酮,以此为原子转移自由基聚合(ATRP)大分子引发剂,通过ATRP法聚合,在PEEK主链上接枝引入聚苯乙烯磺酸钠侧链,得到侧链型PEEK接枝聚合物(PEEK-g-StSO3Na)。 用傅里叶变换红外(FTIR) 光谱、核磁共振氢谱(1H NMR)、热重分析(TG)和扫描电子显微镜(SEM)等技术手段对PEEK-g-StSO3Na的结构进行表征。 结果表明,苯乙烯磺酸钠成功的被接枝到聚醚醚酮主链上,PEEK-g-StSO3Na膜具有明显的亲水疏水微相分离结构,磺酸基团相互聚集形成离子通道,离子交换容量为2.034 mmol/g的PEEK-g-StSO3Na膜的电导率为8.34×10-2 S/cm,膜的尺寸稳定性优于Nafion 117。