【摘 要】
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聚醚醚酮（PEEK）是一种热塑性高分子树脂,因具备优异的综合性能,已被应用在航空航天、汽车工业、电子信息、生物医用等领域,但在一些特殊条件下,如用于航空航天中的耐冲击部件（如机翼前缘）时,其拉伸强度和模量并不满足使用条件,又如PEEK作为植入物材料在人体内长期存在,由于外部作用力和体液对PEEK的侵蚀,对其力学性能与人体组织的匹配性和表面活性等方面提出较高要求,为进一步拓宽PEEK在各领域的应用,
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聚醚醚酮（PEEK）是一种热塑性高分子树脂,因具备优异的综合性能,已被应用在航空航天、汽车工业、电子信息、生物医用等领域,但在一些特殊条件下,如用于航空航天中的耐冲击部件（如机翼前缘）时,其拉伸强度和模量并不满足使用条件,又如PEEK作为植入物材料在人体内长期存在,由于外部作用力和体液对PEEK的侵蚀,对其力学性能与人体组织的匹配性和表面活性等方面提出较高要求,为进一步拓宽PEEK在各领域的应用,研究者们对其进行了大量改性研究。碳纳米管（CNTs）具有优异的力学性能和表面活性,是PEEK填充改性研究中使用的主要材料之一,但两者直接物理共混时,因界面相容性差,CNTs容易发生聚集,不利于提高复合材料的力学性能。基于此,本课题采用化学接枝法,将磺化后的聚醚醚酮（SPEEK）化学接枝到CNTs表面得到聚醚醚酮改性的碳纳米管化合物S-HCNTs,再将该化合物加入到PEEK基体中制备复合材料,由于SPEEK与PEEK具有相似的化学结构,因此S-HCNTs与PEEK具备良好的界面相容性,可以改善S-HCNTs在基体PEEK中的分散性,有效提高复合材料的力学性能。主要内容有:首先,对PEEK进行磺化改性得到SPEEK,同时对CNTs进行氨基化改性得到CNTs-HDA,进一步利用氨基与磺酸根之间的反应,使SPEEK化学接枝到CNTs表面,得到接枝改性化合物S-HCNTs,对中间产物及S-HCNTs利用傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）等测试手段进行表征,并对接枝化合物中两种原料的投料质量比进行确定,结果表明:成功合成了CNTs接枝化合物S-HCNTs,且改性过程并未对CNTs的结构造成破坏,CNTs-HDA和SPEEK的投料质量比为5:1时接枝效果最好。其次,利用热压成型工艺分别制备了不同添加量的PEEK/CNTs和PEEK/S-HCNTs复合材料样条,并对两组样品进行了热学性能和力学性能测试。SEM测试表明,添加量相同时,PEEK/CNTs复合材料中碳纳米管具有严重的团聚现象,而接枝改性后的S-HCNTs在PEEK基体中表现出更好的分散性;与PEEK/CNTs复合材料相比,S-HCNTs的加入对PEEK的结晶度、热性能和力学性能具有更显著的增强效果;S-HCNTs的添加量为5 wt%时,复合材料的结晶度、储能模量、玻璃化转变温度、拉伸强度均达到最大值,其拉伸强度和弯曲强度相比于纯PEEK分别增加了32%和33%。
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