本發(fā)明涉及一種耐磨碳納米管聚醚醚酮復(fù)合材料的制備方法，具體涉及一種使用碳納米管作為改性劑改善聚醚醚酮(peek)耐磨性的方法，屬于復(fù)合材料的制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚醚醚酮(peek)是一種全芳香族半結(jié)晶性的熱塑性工程塑料，由于其具有自潤(rùn)滑、易加工、耐疲勞以及耐腐蝕、耐水解、耐輻照等優(yōu)良的機(jī)械性能和物理化學(xué)性能，peek已經(jīng)成為新型結(jié)構(gòu)材料和工程材料的研究熱點(diǎn)之一。
peek相較金屬材料有著較小的密度與較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輕量化的理想材料，其在生物醫(yī)藥，航空航天，電子信息等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。但是，在一些精密零件，例如精密軸承，高精度耐磨圈等的制造中，摩擦學(xué)性能成為了制約peek使用的主要因素。因此，需要對(duì)peek進(jìn)行改性，以此來(lái)降低peek的摩擦系數(shù)，提高其摩擦學(xué)性能。
碳納米管是一種由六邊形排列的碳原子層構(gòu)成的一維納米材料，具有高韌性、高模量以及高強(qiáng)度、高耐磨等一系列優(yōu)良的機(jī)械性能。因此，碳納米管可以作為一種改性劑添加到peek材料中，以達(dá)到降低其摩擦系數(shù)，提高摩擦學(xué)性能的作用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是提供一種以碳納米管作為改性劑，將其均勻添加到peek材料中的方法，以此來(lái)降低peek材料摩擦系數(shù)。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種耐磨碳納米管聚醚醚酮復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
第一步：配置peek懸浮液；
第二步：配置碳納米管分散液；
第三步：將第一步、第二步制得的液體充分混合，得到粉體；
第四步：將粉體進(jìn)行模壓成型。
優(yōu)選地，所述第一步的具體步驟為：將peek粉體加入到燒杯中，倒入無(wú)水乙醇至完全浸沒(méi)peek粉體，攪拌使其充分浸潤(rùn)peek粉體，再使用超聲波分散儀進(jìn)行1～2h分散處理。
優(yōu)選地，所述第二步的具體步驟為：在容器中加入十二烷基硫酸鈉粉末作為分散劑，然后倒入二甲基甲酰胺作為溶劑，配制成0.4g/l的溶液；將碳納米管粉末加入到該溶液中，進(jìn)行超聲處理1h～3h。
優(yōu)選地，所述第三步的具體步驟為：將碳納米管分散液與peek懸浮液以粉體重量比1∶1～1∶8的比例混合，使用磁力加熱攪拌器攪拌1h，再靜置2h；用滴管吸取混合液中的上層清液；然后將混合液放置于真空干燥箱中，在70℃溫度條件下干燥3h去除無(wú)水乙醇；再升溫至150℃，干燥3h，徹底去除水分，得到混合粉體。
優(yōu)選地，所述第四步中模壓成型的工藝參數(shù)為：壓模成型機(jī)的初始溫度為30℃，升溫時(shí)長(zhǎng)為20～100min，升溫速率為3～18℃/min，模壓溫度為350～390℃，保溫時(shí)長(zhǎng)為20～70min，保溫時(shí)施加壓力為5～30mpa，每3min卸壓一次，降溫時(shí)長(zhǎng)為10～60min，降到30℃時(shí)，保溫10min對(duì)模具進(jìn)行降溫。
本發(fā)明通過(guò)在peek中添加碳納米管粉體，提高peek材料的減磨耐磨性能。于碳納米管具有優(yōu)良的力學(xué)性能，在被加入到peek材料后，能夠有效地降低peek材料的摩擦系數(shù)，擴(kuò)展peek材料的應(yīng)用領(lǐng)域，有著極大的應(yīng)用前景。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，且對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，作詳細(xì)說(shuō)明如下。
實(shí)施例1
一種耐磨碳納米管聚醚醚酮復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下：
(1)稱(chēng)量8g的peek粉體加入到燒杯中，倒入200ml無(wú)水乙醇，攪拌使其充分浸潤(rùn)peek粉體，再使用超聲波分散儀進(jìn)行2h分散處理，得到peek懸浮液；
(2)在燒杯中加入0.08g十二烷基硫酸鈉粉末作為分散劑，然后倒入200ml二甲基甲酰胺作為溶劑，配制成0.4g/l的溶液，稱(chēng)量8g碳納米管粉末加入到燒杯中，超聲處理3h，得到碳納米管分散液；
(3)把配置好的碳納米管分散液與配置好的peek懸浮液混合，使用磁力加熱攪拌器攪拌1h，再靜置2h，用滴管吸取混合液中的上層清液，然后將混合液放置于真空干燥箱中，在70℃溫度條件下干燥3h去除無(wú)水乙醇，再升高溫度到150℃，干燥3h，徹底去除水分，得到碳納米管peek混合粉體；
(4)將碳納米管peek混合粉體加入到模具中，設(shè)置壓模成型機(jī)初始溫度為30℃，升溫時(shí)長(zhǎng)為60min，升溫速率為6℃/min，模壓溫度為390℃，保溫時(shí)長(zhǎng)為60min，保溫時(shí)施加壓力為20mpa，每3min卸壓一次，降溫時(shí)長(zhǎng)為60min，降到30℃時(shí)，保溫10min對(duì)模具進(jìn)行降溫。
(5)將上述得到的含有碳納米管peek復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如下：
使用高速往復(fù)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)分別測(cè)量純peek材料和含有碳納米管的peek復(fù)合材料的摩擦系數(shù)，測(cè)量參數(shù)為載荷50n，轉(zhuǎn)速350t/min，摩擦?xí)r間60min。測(cè)得純peek材料的摩擦系數(shù)為0.35，而含有碳納米管的peek復(fù)合材料的摩擦系數(shù)為0.21，證明加入的碳納米管粉體能夠降低peek材料的摩擦系數(shù)。
實(shí)施例2
一種耐磨碳納米管聚醚醚酮復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下：
(1)稱(chēng)量8g的peek粉體加入到燒杯中，倒入200ml無(wú)水乙醇，攪拌使其充分浸潤(rùn)peek粉體，再使用超聲波分散儀進(jìn)行2h分散處理，得到peek懸浮液；
(2)在燒杯中加入0.08g十二烷基硫酸鈉粉末作為分散劑，然后倒入200ml二甲基甲酰胺作為溶劑，配制成0.4g/l的溶液，稱(chēng)量1g碳納米管粉末加入到燒杯中，超聲處理1h，得到碳納米管分散液；
(3)把配置好的碳納米管分散液與配置好的peek懸浮液混合，使用磁力加熱攪拌器攪拌1h，再靜置2h，用滴管吸取混合液中的上層清液，然后將混合液放置于真空干燥箱中，在70℃溫度條件下干燥3h去除無(wú)水乙醇，再升高溫度到150℃，干燥3h，徹底去除水分，得到碳納米管peek混合粉體；
(4)將碳納米管peek混合粉體加入到模具中，設(shè)置壓模成型機(jī)初始溫度為30℃，升溫時(shí)長(zhǎng)為30min，升溫速率為11℃/min，模壓溫度為360℃，保溫時(shí)長(zhǎng)為70min，保溫時(shí)施加壓力為25mpa，每3min卸壓一次，降溫時(shí)長(zhǎng)為40min，降到30℃時(shí)，保溫10min對(duì)模具進(jìn)行降溫。
(5)將上述得到的含有碳納米管的peek復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如下：
使用高速往復(fù)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)分別測(cè)量純peek材料和含有碳納米管的peek復(fù)合材料的摩擦系數(shù)，測(cè)量參數(shù)為載荷50n，轉(zhuǎn)速350t/min，摩擦?xí)r間60min。測(cè)得純peek材料的摩擦系數(shù)為0.35，而含有碳納米管的peek復(fù)合材料的摩擦系數(shù)為0.28，證明加入的碳納米管粉體能夠降低peek材料的摩擦系數(shù)。
實(shí)施例3
一種耐磨碳納米管聚醚醚酮復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下：
(1)稱(chēng)量8g的peek粉體加入到燒杯中，倒入200ml無(wú)水乙醇，攪拌使其充分浸潤(rùn)peek粉體，再使用超聲波分散儀進(jìn)行1.5h分散處理，得到peek懸浮液；
(2)在燒杯中加入0.08g十二烷基硫酸鈉粉末作為分散劑，然后倒入200ml二甲基甲酰胺作為溶劑，配制成0.4g/l的溶液，稱(chēng)量2g碳納米管粉末加入到燒杯中，超聲處理1h，得到碳納米管分散液；
(3)把配置好的碳納米管分散液與配置好的peek懸浮液混合，使用磁力加熱攪拌器攪拌1h，再靜置2h，用滴管吸取混合液中的上層清液，然后將混合液放置于真空干燥箱中，在70℃溫度條件下干燥3h去除無(wú)水乙醇，再升高溫度到150℃，干燥3h，徹底去除水分，得到碳納米管peek混合粉體；
(4)將碳納米管peek混合粉體加入到模具中，設(shè)置壓模成型機(jī)初始溫度為30℃，升溫時(shí)長(zhǎng)為50min，升溫速率為6.8℃/min，模壓溫度為370℃，保溫時(shí)長(zhǎng)為40min，保溫時(shí)施加壓力為10mpa，每3min卸壓一次，降溫時(shí)長(zhǎng)為30min，降到30℃時(shí)，保溫10min對(duì)模具進(jìn)行降溫。
(5)將上述得到的含有碳納米管的peek復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如下：
使用高速往復(fù)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)分別測(cè)量純peek材料和含有碳納米管的peek復(fù)合材料的摩擦系數(shù)，測(cè)量參數(shù)為載荷50n，轉(zhuǎn)速350t/min，摩擦?xí)r間60min。測(cè)得純peek材料的摩擦系數(shù)為0.35，而含有碳納米管的peek復(fù)合材料的摩擦系數(shù)為0.19，證明加入的碳納米管粉體能夠降低peek材料的摩擦系數(shù)。