一種用于選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料的制備方法，原料主要包括改性聚醚醚酮和改性碳納米管，其中所述改性聚醚醚酮是采用抗氧化劑對(duì)聚醚醚酮改性所得，所述改性碳納米管是采用表面活性劑對(duì)碳納米管改性所得。本發(fā)明提供的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末在保留了聚醚醚酮原有耐高溫性能的同時(shí)，一定程度上改善了聚醚醚酮粉末粒徑規(guī)整度，提高了聚醚醚酮粉末的表觀密度，從而滿足選擇性激光燒結(jié)技術(shù)對(duì)成型粉末的要求，并且在多壁碳納米管用量很少的條件下，明顯提升了復(fù)合粉末材料的力學(xué)性能和熱性能，擴(kuò)寬了其在耐高溫領(lǐng)域的應(yīng)用，為選擇性激光燒結(jié)技術(shù)提供了高強(qiáng)度高耐熱性的粉末材料。
【專利說明】
一種用于選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù) 合粉末材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明具體涉及一種用于選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉 末材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 選擇性激光燒結(jié)(SLS)技術(shù)是一種用紅外激光作為熱源來燒結(jié)粉末材料成型的3D 打印技術(shù)。目前用于SLS技術(shù)的高分子粉末材料主要有以聚苯乙烯為代表的非結(jié)晶型聚合 物粉末材料和以尼龍12為代表的結(jié)晶型聚合物粉末材料。聚苯乙烯基粉末材料燒結(jié)成型件 的力學(xué)強(qiáng)度遠(yuǎn)低于其本體強(qiáng)度，主要用于制作模型和熔模鑄造工藝;尼龍12基粉末材料燒 結(jié)成型件的力學(xué)強(qiáng)度接近尼龍12的本體強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度達(dá)到40~50MPa，是目前物理機(jī)械性 能最好一類高分子粉末燒結(jié)材料。隨著SLS技術(shù)的發(fā)展，迫切要求開發(fā)比尼龍12性能更優(yōu)的 粉末燒結(jié)材料，以適應(yīng)航空航天等領(lǐng)域?qū)χ萍邚?qiáng)度、高耐熱的要求。聚醚醚酮(PEEK)是一 種耐熱的結(jié)晶型的聚合物，具有十分優(yōu)良的強(qiáng)度和剛度，耐疲勞性能優(yōu)異;化學(xué)穩(wěn)定性好， 耐油耐酸耐腐蝕，在常用的化學(xué)試劑中，只有濃硫酸能破壞其結(jié)構(gòu);聚醚醚酮樹脂具有優(yōu)良 的滑動(dòng)特性、阻燃性及抗輻射性;還具有良好的生物相容性。常用于汽車工業(yè)、電器工業(yè)、醫(yī) 療器械以及航空航天領(lǐng)域。以碳納米管作為增強(qiáng)劑可進(jìn)一步提高聚醚醚酮的物理機(jī)械性 能。將聚醚醚酮與碳納米管復(fù)合制備成適合于SLS工藝的粉末燒結(jié)材料，可具有遠(yuǎn)優(yōu)于尼龍 12的綜合性能，在近些年新興的適用于SLS成型技術(shù)的材料中具有顯著優(yōu)勢(shì)。
[0003] SLS技術(shù)所要求的粉末材料需要具有平均粒徑為50μπι左右，粉末規(guī)整度高、流動(dòng)性 好等特點(diǎn)。目前常用的制備高分子粉末燒結(jié)材料的方法主要有低溫粉碎法和溶劑沉淀法。 但是低溫粉碎法需要特定的深冷設(shè)備，投資多，能量消耗大，材料需要多次粉碎才能達(dá)到比 較理想的粒徑要求(如聚碳酸酯、聚苯乙烯等），而且制得的粉末形態(tài)很不規(guī)整;溶劑沉淀法 一般使用乙醇等有機(jī)溶劑采用高壓反應(yīng)釜來制備粉末材料(如尼龍11、尼龍12等），由于聚 醚醚酮無法溶解在除濃硫酸外的溶劑中，因此，溶劑沉淀法也不易實(shí)施。碳納米管之間存在 較強(qiáng)的范德華力，使其容易發(fā)生團(tuán)聚，難以分散在聚合物基體中，同時(shí)，碳納米管與聚合物 基體的結(jié)合能力較弱，在受到剪切力時(shí)容易與基體產(chǎn)生相對(duì)滑移，從而影響復(fù)合材料的力 學(xué)性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種用于選 擇性激光燒結(jié)技術(shù)的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料的制備方法，改善聚醚醚酮粉 末規(guī)整度低、流動(dòng)性差的缺點(diǎn)，以及多壁碳納米管由于團(tuán)聚導(dǎo)致的與基體之間界面結(jié)合能 力不足的問題，滿足選擇性激光燒結(jié)技術(shù)對(duì)粉末材料的要求。
[0005] -種用于選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料，其原料 主要包括改性聚醚醚酮和改性碳納米管，其中所述改性聚醚醚酮是采用抗氧化劑對(duì)聚醚醚 酮改性所得，所述改性碳納米管是采用表面活性劑對(duì)碳納米管改性所得。
[0006]按上述方案，所述復(fù)合粉末材料中按質(zhì)量百分比計(jì)為：多壁碳納米管粉末含量為 0 · 1~10wt% 〇
[0007] 按上述方案，所述聚醚醚酮粉末的粒徑為10~100μL?，平均粒徑40~60μηι。
[0008]按上述方案，所述多壁碳納米管的外徑為5~30nm，長(zhǎng)度為10~30μηι，純度大于 95 %。單壁碳納米管價(jià)格高，長(zhǎng)徑比大于多壁碳納米管，團(tuán)聚現(xiàn)象更加嚴(yán)重，不容易分散;多 壁碳納米管表面粗糙度大，可改善與聚醚醚酮基體的界面結(jié)合能力。
[0009]按上述方案，所述的抗氧劑中主抗氧劑為受阻酸類抗氧劑，選自抗氧劑1098、抗氧 劑1076、抗氧劑hpl36,抗氧劑2921Τ，抗氧劑1010中的一種或幾種;或者所述抗氧化劑為輔 助抗氧劑，選自為亞磷酸酯類抗氧劑(如抗氧化劑168)或者硫代酯類抗氧劑中的一種或幾 種。
[0010]按上述方案，所述表面活性劑為陰離子型表面活性劑十二烷基硫酸鈉、十二烷基 苯磺酸鈉中一種或幾種;非離子型表面活性劑聚乙二醇、季戊四醇中的一種或幾種。
[0011]本發(fā)明所述聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料的制備方法，包括如下步驟： [0012] (1)按如下質(zhì)量百分比計(jì)選取原料：聚醚醚酮90~99.9 %、多壁碳納米管0.1~ 10%，備用；
[0013] (2)分別對(duì)聚醚醚酮、多壁碳納米管進(jìn)行改性處理得到改性聚醚醚酮和改性多壁 碳納米管，將二者混合后經(jīng)過干燥、球磨，即可得到聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料。
[0014] 按上述方案，所述改性聚醚醚酮的制備方法為:將聚醚醚酮與抗氧劑混合均勻后 進(jìn)行熱處理，經(jīng)球磨后用有機(jī)溶劑浸潤(rùn)，備用。其中，所述抗氧劑用量為0.1~1.5wt%;所述 熱處理的溫度為220-260°C，時(shí)間為1-2小時(shí);所述球磨的時(shí)間為10-20min，球磨速度為480 ~500r/min，球磨用球?yàn)檠趸e(cuò)陶瓷球，直徑為5mm~15mm;所述有機(jī)溶劑為乙醇或水或丙 酮等，每100g聚醚醚酮粉末有機(jī)溶劑用量為50~70ml。
[0015] 按上述方案，所述改性多壁碳納米管的制備方法為:將多壁碳納米管浸潤(rùn)在表面 活性劑水溶液中分散均勻，得到改性多壁碳納米管。其中，所述的表面活性劑水溶液的質(zhì)量 濃度為1~l〇mg/ml;多壁碳納米管質(zhì)量與表面活性劑水溶液的體積比為0.1~10g: 100mL; 所述分散可以通過機(jī)械攪拌和或超聲分散處理。超聲處理時(shí)間優(yōu)選20_40min，反復(fù)處理3~ 5次。
[0016] 本發(fā)明提出的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料在于對(duì)聚醚醚酮粉末進(jìn)行物 理處理和多壁碳納米管的表面改性。通過在高出聚醚醚酮玻璃化轉(zhuǎn)變溫度70°C以上進(jìn)行熱 處理，加快大分子鏈段的運(yùn)動(dòng)，通過加入主抗氧劑與輔助抗氧劑來防止聚醚醚酮在高溫下 的氧化，之后通過物理球磨來改善粉末的流動(dòng)性和規(guī)整度，從而滿足于選擇性激光燒結(jié)工 藝對(duì)粉末的要求;通過加入表面活性劑和進(jìn)行超聲分散來改善多壁碳納米管的團(tuán)聚現(xiàn)象以 及與基體材料界面結(jié)合能力，最終有效提高復(fù)合粉末材料的力學(xué)強(qiáng)度和耐熱性能。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比。本發(fā)明的有益效果為：
[0018] 1.本發(fā)明采用熱處理和物理球磨改善聚醚醚酮粉末的流動(dòng)性和規(guī)整度，比常用的 物理低溫粉碎對(duì)設(shè)備的要求更低，同時(shí)也不會(huì)因?yàn)榛瘜W(xué)接枝了活性基團(tuán)而降低了聚醚醚酮 的力學(xué)強(qiáng)度和耐熱性能；
[0019] 2.本發(fā)明中多壁碳納米管的團(tuán)聚現(xiàn)象顯著改善，提高了多壁碳納米管的表面活 性，并且與聚醚醚酮基體之間有較好的界面結(jié)合能力。
[0020] 3、本發(fā)明制備的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料，有效改善了市售的聚醚 醚酮粉末粒子規(guī)整度差、表觀密度不高的缺點(diǎn)，以及多壁碳納米管由于團(tuán)聚導(dǎo)致的與基體 之間界面結(jié)合能力不強(qiáng)的問題，并且在多壁碳納米管用量很少的條件下，明顯提升了復(fù)合 粉末材料的力學(xué)性能和熱性能，擴(kuò)寬了其在耐高溫領(lǐng)域的應(yīng)用，為選擇性激光燒結(jié)技術(shù)提 供了高強(qiáng)度高耐熱性的粉末材料。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不 僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0022] 下述實(shí)施例中所采用的聚醚醚酮粉末的粒徑為10~100μπι，平均粒徑40~60μηι;多 壁碳納米管的外徑為5~30nm，長(zhǎng)度為10~30μηι，純度大于95%。
[0023] 本發(fā)明所述聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料利用模壓工藝加工成測(cè)試件。 所述的模壓工藝條件為:將復(fù)合粉末材料放入200 °C熱壓機(jī)中預(yù)熱，加熱至220~250 °C時(shí)加 壓至4~6MPa;加熱至260~280°C時(shí)放壓預(yù)熱lmin，再加壓至6~8MPa;加熱至290~310°C再 放壓預(yù)熱Imin，再加壓至8~IOMPa;繼續(xù)升溫，加工溫度維持在355~365 °C，壓強(qiáng)為8~ 12MPa，保壓時(shí)間為10~15min。
[0024] 實(shí)施例1
[0025]聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料，其原料主要包括改性聚醚醚酮和改性碳 納米管，其中所述改性聚醚醚酮是采用抗氧化劑對(duì)聚醚醚酮改性所得，所述改性碳納米管 是采用表面活性劑對(duì)碳納米管改性所得。
[0026] (1)改性聚醚醚酮的制備
[0027]將99g聚醚醚酮粉末與Ig抗氧劑hpl36混合均勻后放置在箱式電阻爐里，在220°C 的條件下熱處理2小時(shí)，自然冷卻后，利用球磨機(jī)進(jìn)行物理球磨lOmin，之后用50ml無水乙醇 浸潤(rùn)，即得到改性聚醚醚酮，備用。
[0028] (2)改性多壁碳納米管的制備
[0029]以十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑，將0.25g表面活性劑加入到100mL的60 °C的去 離子水中，攪拌至完全溶解，然后將〇.25g多壁碳納米管浸潤(rùn)在表面活性劑水溶液中，通過 機(jī)械攪拌和超聲分散處理，每次超聲處理時(shí)間為30min，反復(fù)處理5次，制得改性多壁碳納米 管。
[0030] (3)聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料的制備
[0031] 將上述改性聚醚醚酮與改性碳納米管混合攪拌，直至改性聚醚醚酮表面無明顯的 改性多壁碳納米管析出，之后放入到80°C真空干燥箱中干燥48小時(shí);將干燥好的復(fù)合粉末 置于球磨機(jī)中球磨l〇min，制得混合均勻的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料。
[0032] 性能測(cè)試:利用熱壓機(jī)將本實(shí)施例的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料加工 成測(cè)試件。具體模壓工藝為:將復(fù)合粉末置于模具中，放入200°C熱壓機(jī)中預(yù)熱，加熱至250 。(:時(shí)加壓至6MPa，至280 °C時(shí)放壓預(yù)熱Imin，再加壓至8MPa，加熱至310 °C再放壓預(yù)熱Imin， 再加壓至lOMPa，繼續(xù)升溫，加工溫度維持在357°C，壓強(qiáng)為lOMPa，保壓時(shí)間為lOmin。
[0033] 實(shí)施例2
[0034]聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料，其原料主要包括改性聚醚醚酮和改性碳 納米管，其中所述改性聚醚醚酮是采用抗氧化劑對(duì)聚醚醚酮改性所得，所述改性碳納米管 是采用表面活性劑對(duì)碳納米管改性所得。
[0035] (1)改性聚醚醚酮的制備
[0036] 將99g聚醚醚酮粉末與Ig抗氧劑hpl36混合均勻后放置在箱式電阻爐里，在240°C 的條件下熱處理2小時(shí)，自然冷卻后，利用球磨機(jī)進(jìn)行物理球磨lOmin，之后用50ml無水乙醇 浸潤(rùn)，即得到改性聚醚醚酮，備用。
[0037] (2)改性多壁碳納米管的制備
[0038]以十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑，將0.25g表面活性劑加入到100mL、60 °C的去 離子水中，攪拌至完全溶解，然后將〇.25g多壁碳納米管浸潤(rùn)在表面活性劑水溶液中，通過 機(jī)械攪拌和超聲分散處理，每次超聲處理時(shí)間為30min，反復(fù)處理5次，制得改性多壁碳納米 管。
[0039] (3)聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料的制備
[0040] 將上述改性聚醚醚酮與改性碳納米管混合攪拌，直至改性聚醚醚酮表面無明顯的 改性多壁碳納米管析出，之后放入到80°C真空干燥箱中干燥48小時(shí);將干燥好的復(fù)合粉末 置于球磨機(jī)中球磨lOmin，制得混合均勻的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料。
[0041] 性能測(cè)試:利用熱壓機(jī)將本實(shí)施例的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料加工 成測(cè)試件。具體模壓工藝為:將復(fù)合粉末置于模具中，放入200°C熱壓機(jī)中預(yù)熱，加熱至250 。(:時(shí)加壓至6MPa，至280 °C時(shí)放壓預(yù)熱Imin，再加壓至8MPa，加熱至310 °C再放壓預(yù)熱Imin， 再加壓至lOMPa，繼續(xù)升溫，加工溫度維持在357°C，壓強(qiáng)為lOMPa，保壓時(shí)間為lOmin。
[0042] 實(shí)施例3
[0043] 聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料，其原料主要包括改性聚醚醚酮和改性碳 納米管，其中所述改性聚醚醚酮是采用抗氧化劑對(duì)聚醚醚酮改性所得，所述改性碳納米管 是采用表面活性劑對(duì)碳納米管改性所得。
[0044] (1)改性聚醚醚酮的制備
[0045] 將99g聚醚醚酮粉末與Ig抗氧劑hpl36混合均勻后放置在箱式電阻爐里，在260°C 的條件下熱處理2小時(shí)，自然冷卻后，利用球磨機(jī)進(jìn)行物理球磨lOmin，之后用50ml無水乙醇 浸潤(rùn)，即得到改性聚醚醚酮，備用。
[0046] (2)改性多壁碳納米管的制備
[0047]以十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑，將0.25g表面活性劑加入到100mL、60 °C的去 離子水中，攪拌至完全溶解，然后將〇.25g多壁碳納米管浸潤(rùn)在表面活性劑水溶液中，通過 機(jī)械攪拌和超聲分散處理，每次超聲處理時(shí)間為30min，反復(fù)處理5次，制得改性多壁碳納米 管。
[0048] (3)聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料的制備
[0049] 將上述改性聚醚醚酮與改性碳納米管混合攪拌，直至改性聚醚醚酮表面無明顯的 改性多壁碳納米管析出，之后放入到80°C真空干燥箱中干燥48小時(shí);將干燥好的復(fù)合粉末 置于球磨機(jī)中球磨lOmin，制得混合均勻的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料。
[0050] 性能測(cè)試:利用熱壓機(jī)將本實(shí)施例的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料加工 成測(cè)試件。具體模壓工藝為:將復(fù)合粉末置于模具中，放入200°C熱壓機(jī)中預(yù)熱，加熱至250 。(:時(shí)加壓至6MPa，至280 °C時(shí)放壓預(yù)熱Imin，再加壓至8MPa，加熱至310 °C再放壓預(yù)熱Imin， 再加壓至lOMPa，繼續(xù)升溫，加工溫度維持在357°C，壓強(qiáng)為lOMPa，保壓時(shí)間為lOmin。
[0051 ] 實(shí)施例4
[0052]聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料，其原料主要包括改性聚醚醚酮和改性碳 納米管，其中所述改性聚醚醚酮是采用抗氧化劑對(duì)聚醚醚酮改性所得，所述改性碳納米管 是采用表面活性劑對(duì)碳納米管改性所得。
[0053] (1)改性聚醚醚酮的制備
[0054] 將98.5g聚醚醚酮粉末與Ig抗氧劑1010和0.5g抗氧劑168混合均勻后放置在箱式 電阻爐里，在240 °C的條件下熱處理1小時(shí)，自然冷卻后，利用球磨機(jī)進(jìn)行物理球磨20min，之 后用60ml丙酮浸潤(rùn)，即得到改性聚醚醚酮，備用。
[0055] (2)改性多壁碳納米管的制備
[0056]以十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑，將3g表面活性劑加入到100ml、60°C的去離子 水中，攪拌至完全溶解，然后將6g多壁碳納米管浸潤(rùn)在表面活性劑水溶液中，通過機(jī)械攪拌 和超聲分散處理，每次超聲處理時(shí)間為30min，反復(fù)處理5次，制得改性多壁碳納米管。
[0057] (3)聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料的制備
[0058] 將上述改性聚醚醚酮與改性碳納米管混合攪拌，直至改性聚醚醚酮表面無明顯的 改性多壁碳納米管析出，之后放入到80°C真空干燥箱中干燥48小時(shí);將干燥好的復(fù)合粉末 置于球磨機(jī)中球磨lOmin，制得混合均勻的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料。
[0059] 性能測(cè)試:利用熱壓機(jī)將本實(shí)施例的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料加工 成測(cè)試件。具體模壓工藝為:將復(fù)合粉末置于模具中，放入200°C熱壓機(jī)中預(yù)熱，加熱至250 。(:時(shí)加壓至6MPa，至280 °C時(shí)放壓預(yù)熱Imin，再加壓至8MPa，加熱至310 °C再放壓預(yù)熱Imin， 再加壓至lOMPa，繼續(xù)升溫，加工溫度維持在357°C，壓強(qiáng)為lOMPa，保壓時(shí)間為lOmin。
[0060] 實(shí)施例5
[0061] 聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料，其原料主要包括改性聚醚醚酮和改性碳 納米管，其中所述改性聚醚醚酮是采用抗氧化劑對(duì)聚醚醚酮改性所得，所述改性碳納米管 是采用表面活性劑對(duì)碳納米管改性所得。
[0062] (1)改性聚醚醚酮的制備
[0063] 將99g聚醚醚酮粉末與0.5g抗氧劑1010和0.5g抗氧劑168混合均勻后放置在箱式 電阻爐里，在260 °C的條件下熱處理2小時(shí)，自然冷卻后，利用球磨機(jī)進(jìn)行物理球磨IOmin，之 后用65ml無水乙醇浸潤(rùn)，即得到改性聚醚醚酮，備用。
[0064] (2)改性多壁碳納米管的制備
[0065]以十二烷基苯磺酸鈉作為表面活性劑，將1.0 Og表面活性劑加入到100mL、60°C的 去離子水中，攪拌至完全溶解，然后將I.OOg多壁碳納米管浸潤(rùn)在表面活性劑水溶液中，通 過機(jī)械攪拌和超聲分散處理，每次超聲處理時(shí)間為30min，反復(fù)處理5次，制得改性多壁碳納 米管。
[0066] (3)聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料的制備
[0067] 將上述改性聚醚醚酮與改性碳納米管混合攪拌，直至改性聚醚醚酮表面無明顯的 改性多壁碳納米管析出，之后放入到80°C真空干燥箱中干燥48小時(shí);將干燥好的復(fù)合粉末 置于球磨機(jī)中球磨lOmin，制得混合均勻的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料。
[0068] 性能測(cè)試:利用熱壓機(jī)將本實(shí)施例的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料加工 成測(cè)試件。具體模壓工藝為:將復(fù)合粉末置于模具中，放入200°C熱壓機(jī)中預(yù)熱，加熱至250 。(:時(shí)加壓至6MPa，至280 °C時(shí)放壓預(yù)熱Imin，再加壓至8MPa，加熱至310 °C再放壓預(yù)熱Imin， 再加壓至lOMPa，繼續(xù)升溫，加工溫度維持在357°C，壓強(qiáng)為lOMPa，保壓時(shí)間為lOmin。
[0069] 實(shí)施例6
[0070] 聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料，其原料主要包括改性聚醚醚酮和改性碳 納米管，其中所述改性聚醚醚酮是采用抗氧化劑對(duì)聚醚醚酮改性所得，所述改性碳納米管 是采用表面活性劑對(duì)碳納米管改性所得。
[0071] (1)改性聚醚醚酮的制備
[0072] 將99g聚醚醚酮粉末與0.5g抗氧劑1010和0.5g抗氧劑168混合均勻后放置在箱式 電阻爐里，在260 °C的條件下熱處理2小時(shí)，自然冷卻后，利用球磨機(jī)進(jìn)行物理球磨IOmin，之 后用50ml無水乙醇浸潤(rùn)，即得到改性聚醚醚酮，備用。
[0073] (2)改性多壁碳納米管的制備
[0074]以十二烷基苯磺酸鈉作為表面活性劑，將Ig表面活性劑加入到100ml、60°C的去離 子水中，攪拌至完全溶解，然后將4.OOg多壁碳納米管浸潤(rùn)在表面活性劑水溶液中，通過機(jī) 械攪拌和超聲分散處理，每次超聲處理時(shí)間為30min，反復(fù)處理5次，制得改性多壁碳納米 管。
[0075] (3)聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料的制備
[0076] 將上述改性聚醚醚酮與改性碳納米管混合攪拌，直至改性聚醚醚酮表面無明顯的 改性多壁碳納米管析出，之后放入到80°C真空干燥箱中干燥48小時(shí);將干燥好的復(fù)合粉末 置于球磨機(jī)中球磨lOmin，制得混合均勻的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料。
[0077] 性能測(cè)試:利用熱壓機(jī)將本實(shí)施例的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料加工 成測(cè)試件。具體模壓工藝為:將復(fù)合粉末置于模具中，放入200°C熱壓機(jī)中預(yù)熱，加熱至250 。(:時(shí)加壓至6MPa，至280 °C時(shí)放壓預(yù)熱Imin，再加壓至8MPa，加熱至310 °C再放壓預(yù)熱Imin， 再加壓至lOMPa，繼續(xù)升溫，加工溫度維持在357°C，壓強(qiáng)為lOMPa，保壓時(shí)間為lOmin。
[0078] 實(shí)施例1-6的實(shí)測(cè)力學(xué)性能參數(shù)如表1所示。
[0079] 表 1
[0081]由力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果可以得到以下結(jié)論：
[0082]實(shí)施例1~6與空白組(純聚醚醚酮)相比，力學(xué)性能均有明顯提升，拉伸強(qiáng)度最大 提升了 20.5%，沖擊強(qiáng)度最大提升了 32.1%，彎曲強(qiáng)度提升了 10.6%，彎曲模量最大提升了 2.3 %維卡軟化點(diǎn)最大提高8.5°C。
[0083] 將本發(fā)明所得聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料在選擇性激光燒結(jié)設(shè)備上進(jìn) 行燒結(jié)實(shí)驗(yàn)，在320°C的預(yù)熱溫度下，鋪粉性能良好，在掃描速度為1000mm/ S、掃描間距為 0.2mm、激光功率為15w的工藝條件下可燒結(jié)成型，證明本發(fā)明所述復(fù)合粉末材料可以用于 選擇性激光燒結(jié)技術(shù)。
[0084] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來 說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變換，這些都屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料是作為選擇性激光燒結(jié)成型技術(shù)的原料的應(yīng) 用。2. 聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料，其特征在于原料主要包括改性聚醚醚酮和 改性碳納米管，其中所述改性聚醚醚酮是采用抗氧化劑對(duì)聚醚醚酮改性所得，所述改性碳 納米管是采用表面活性劑對(duì)碳納米管改性所得。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料，其特征在于所述復(fù)合 粉末材料中按質(zhì)量百分比計(jì):多壁碳納米管粉末含量為0.1~10wt%。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料，其特征在于所述聚醚 醚酮粉末的平均粒徑為10~1〇〇_;所述多壁碳納米管的外徑為5~30nm，長(zhǎng)度為10~30um， 純度大于95 %。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料，其特征在于所述的抗 氧劑選自受阻酚類抗氧劑或者硫代酯類輔助抗氧劑、亞磷酸酯類輔助抗氧劑中的一種或幾 種;所述表面活性劑為陰離子型表面活性劑十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中一種或 幾種;非離子型表面活性劑聚乙二醇、季戊四醇中的一種和幾種。6. 聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 按如下質(zhì)量百分比計(jì)選取原料:聚醚醚酮90~99.9%、多壁碳納米管0.1~10%，備 用； (2) 分別對(duì)聚醚醚酮、多壁碳納米管進(jìn)行改性處理得到改性聚醚醚酮和改性多壁碳納 米管，將二者混合，然后經(jīng)過干燥、球磨，即可得到聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料的制備方法，其特征在 于所述改性聚醚醚酮的制備方法為:將聚醚醚酮與抗氧劑混合均勻后進(jìn)行熱處理，經(jīng)球磨 后用有機(jī)溶劑浸潤(rùn)，備用;所述抗氧劑用量為聚醚醚酮質(zhì)量的0.1~1.5wt%。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料的制備方法，其特征在 于所述熱處理的溫度為220~260°C，時(shí)間為1~2小時(shí);所述球磨的時(shí)間為10~20min;所述 有機(jī)溶劑為乙醇或水或丙酮，每l〇〇g聚醚醚酮粉末所需有機(jī)溶劑用量為50~70ml。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料的制備方法，其特征在 于所述改性多壁碳納米管的制備方法為:將多壁碳納米管浸潤(rùn)在表面活性劑水溶液中充分 分散均勻，得到改性多壁碳納米管。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚醚醚酮/多壁碳納米管復(fù)合粉末材料的制備方法，其特征 在于所述的表面活性劑水溶液的質(zhì)量濃度為1~l〇mg/ml;多壁碳納米管質(zhì)量與表面活性劑 水溶液的體積比為〇. 1~1 〇g: 1 〇〇ml。
【文檔編號(hào)】C08K7/24GK105860431SQ201610226527
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】汪艷, 楊華銳, 史玉升, 閆春澤
【申請(qǐng)人】汪艷