CF增强PEEK复合材料原位成型与容器性能研究

采用激光原位铺放方法,制备了CF/PEEK复合材料层合板和压力容器,并通过内压爆破试验,对CF/PEEK压力容器的内压承载性能进行了表征。结果表明,研制的CF/PEEK压力容器有效爆破压强为18.33MPa,容器特性系数为40.3km,具有较为优异的内压性能。

短切CF/PEEK复合材料的制备及抗紫外老化性能

CF/PEEK复合材料因轻质高强、耐腐蚀抗老化等特点,在各领域中被广泛应用,而其在成型过程中不可避免地会产生边料、废料,因此针对CF/PEEK回收再利用的研究很有意义。由于PEEK熔点高、溶体粘度大等特点,此类材料回收再利用困难,本工作通过添加一定量的PEEK树脂粉末的方法,改善短切预浸料的热压工艺性,通过紫外线加速老化实验,研究紫外老化对复合材料微观形貌、力学性能等的影响,并结合主成分分析法综合评价短切CF/PEEK复合材料的抗紫外老化性能,为热塑性预浸料和热塑性复合材料制品的回收再利用提供参考。研究结果表明:添加了树脂粉末的复合材料表面质量和力学性能得到明显的提高。试样表面的树脂基体在紫外老化作用下会出现粉化开裂并逐渐脱落的现象,在表面形成孔洞、裂纹等缺陷,紫外老化时间越长,复合材料表面受损越严重,力学性能下降越明显。通过主成分分析法得到,树脂添加量对短切CF/PEEK复合材料的抗紫外老化性能影响不大。

注塑发泡工艺对PEEK制品性能影响

聚醚醚酮(PEEK)作为最具代表性的特种工程塑料,由于其具有较好的力学性能已被广泛应用于航天和军事领域。采用超临界流体注塑发泡的方式制备了发泡聚醚醚酮,发泡制品的质量降低了21%(比强度为59.8),最低介电常数为2.47。泡孔结构的介入降低了制品的力学性能,但是,较好的减重效果使发泡制品仍然具有较好的比强度。探究了泡孔结构对发泡PEEK制品的介电性能的影响规律,结果表明,更宽的发泡层使样品中的气体含量更高,可以有效降低制品的介电常数。由于分子链的极化作用,PEEK试样在X波段存在明显的介电常数波动现象。结晶可以抑制分子链的极化,因此,较高的结晶度可以降低制品的介电常数。研究表明,定向调控PEEK发泡制品的介电性能提供了指导方向。

舰船用滑动轴承轴瓦PEEK基复合材料制备及性能研究

为解决船用润滑系统受损及其他极端工况下舰船滑动轴承轴瓦易烧毁失效的问题,选用PEEK为基体,以PTFE、CF及MoS2作为填料,采用共混改性的方法制备了新型PEEK复合材料轴瓦,重点围绕PEEK复合材料摩擦磨损性能进行研究,以满足舰船在极端工况下应用的需求。试验结果表明:在3种不同润滑条件下,改良后试样的摩擦系数和磨损量相对纯PEEK材料分别了下降29.5%~61.5%和11.7%~69.3%,且随PTFE、CF及MoS2添加量的增加呈现出先大幅下降,后缓慢上升的趋势,填料的加入能极大提升试样的摩擦磨损性能。

一种钛-PEEK颈椎融合器的设计及其有限元分析

目的聚醚醚酮(PEEK)是融合器常用制备材料,具有良好的力学性能,但生物相容性差,影响骨整合效果。相较之下,钛合金生物相容性好,但刚度大,易导致融合器下沉。本研究旨在设计一款结合钛合金与PEEK两种材料优势的颈椎融合器,并验证其生物力学性能。方法依据健康人体CT扫描数据,重建C3~C7节段颈椎模型。使用PEEK材质的商用ROI-C融合器模型模拟构建C5~C6节段颈椎前路切除融合术(ACDF)手术模型,在前屈、后伸、左右侧弯和扭转工况下,计算分析颈椎融合器与融合器-椎体接触表面应力分布及术后颈椎活动度(ROM)。综合各种工况下融合器应力分布情况,对融合器进行拓扑优化,根据优化模型进行外部结构重新设计并赋予为钛合金材料,内部镂空部分填充为PEEK材料。最终,比较优化后的钛-PEEK颈椎融合器和商用ROI-C融合器在融合器-椎体接触表面应力分布与ROM的变化情况,评估钛-PEEK融合器的生物力学性能。结果与商用ROI-C融合器相比,钛-PEEK融合器的融合器-椎体接触表面应力下降明显,术后手术节段椎体活动能力有所提升。结论钛-PEEK融合器不仅继承了钛合金高生物相容性,降低了融合器下沉风险,还提高了椎体术后活动能力,减少了术后相邻节段椎间盘退化风险,为ACDF手术中融合器选用提供了新的可行性方案。

仿成骨过程的PEEK表面层级力学结构的实现与表征

目的通过模拟成骨细胞在骨形成过程中的矿化行为,对聚醚醚酮(PEEK)植入材料表面进行改性,制备具有层级力学特征的PEEK表面结构,并评估其机械性能和生物学特性,以拓展PEEK在骨科植入物领域的应用潜力。方法本研究利用微生物诱导的碳酸盐沉淀(MICP)技术,采用Sporosarcina Pasteurii菌进行矿化,从而对PEEK植入材料表面进行力学改性。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等物理和化学性质表征,评估SPEEK-MICP的微观结构和组成。利用纳米压痕技术测量不同尺度下的层级力学特性。随后,通过体外细胞实验,评价SPEEK-MICP的生物相容性和成骨活性。结果改性后的PEEK材料展现出了类似骨组织的微观尺度下的层级机械性能。纳米压痕测试结果表明,改性后PEEK表面出现了与天然骨类似的,弹性模量随着压入深度上升而下降的层级力学变化趋势。此外,SPEEK-MICP的表面表现出超亲水性。材料改性后,细胞表面黏附、增殖和分化能力均得到了显著提升。结论本研究成功通过MICP技术制备了具有独特机械性能和生物学特性的SPEEK-MICP复合生物材料。该材料不仅具有类似自然骨的微观层级力学特质,还展现出了良好的生物相容性和成骨活性。

液驱隔膜压缩机气阀PEEK阀片应力状态研究

吸排气阀是液驱隔膜压缩机中的关键部件,阀片是吸排气阀的易损件,阀片寿命是衡量吸排气阀性能的重要因素。聚醚醚酮(PEEK)因其优良的机械性能、耐磨性、耐高温性而经常被用作压缩机的气阀阀片材料。该文首先结合温度的变化对液驱隔膜压缩机气阀PEEK阀片所受应力进行有限元分析,然后结合高温的静载和疲劳试验对PEEK阀片进一步地验证,得出PEEK阀片在压缩机工作中的应力状态。通过对PEEK阀片应力状态的研究,为液驱隔膜压缩机气阀阀片的设计及优化提供指导。

基于磁控溅射的PEEK表面HA涂层构建及其生物安全性评估

目的:基于磁控溅射技术在PEEK表面构建羟基磷灰石(HA)涂层,并系统评估该方法的生物安全性。方法:磺化PEEK以增加结合面积,并利用磁控溅射技术在其上构建HA涂层;通过扫描电镜结合能谱分析检测构建效果;通过细胞黏附实验、细胞骨架荧光染色以及扫描电镜来评估细胞层面安全性;通过SD大鼠全身毒性评估材料在体安全性;通过金黄地鼠黏膜刺激实验评估材料口腔应用安全性。结果:利用上述技术可在PEEK表面成功构建具有梯度形貌的HA涂层;该涂层可促进细胞黏附、伸展与增殖;且无全身毒性,对动物体重与体内重要脏器HE染色均无显著性影响(P>0.05);同时该涂层在一定程度上减轻了单纯磺化带来的口腔黏膜刺激。结论:基于磁控溅射技术可稳定制备HA涂层,并满足临床应用的生物安全性需求。

PEEK材料:市场风口,前景几何?

在年度交接之际,聚醚醚酮(PEEK)材料概念股持续升温,2023年12月19日,新瀚新材、中欣氟材迎来“两连板”,中研股份直接涨停,大洋生物、聚赛龙、沃特股份等股跟涨。2024年首个交易日午后,大洋生物涨停。市场人士普遍认为,随着新能源汽车、机器人、3D打印等新下游对于轻量化的要求提升,PEEK材料有望迎来爆发式增长。

PEEK层状材料专利应用技术现状

工程塑料作为层状材料的主要组分,对层状材料的性能和可加工性起着决定性的作用。我国发布的《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019年版)》也将多种新材料列入其中,说明国家趋于新材料的重视程度是非常高的,作为新加入的PEEK新材料将在材料学新的发展阶段具有重要的历史地位。

PEEK线缆专利现状

随着经济不断快速发展,对电线电缆的要求越来越严格,尤其是近年来随着新能源汽车的发展,新能源汽车电机的电磁线、绕组线等对线缆耐高温、耐腐蚀、耐辐射性能要求越来越高,传统的绝缘材料已不能满足现有需求。聚醚醚酮(PEEK)是一种线性芳香族高分子化合物,主链由一个酮键和两个醚键的单元聚合构成,属于特种工程塑料。PEEK是由英国Victrex公司(曾是ICI高级材料公司)在20世纪70—80年代成功开发。

The world's first carbon-fiber reinforced PEEK filament developed for long-term 3D printed medical implants

Marl,Germany.Evonik is introducing a new carbon-fiber reinforced PEEK filament,for use in 3D printed medical implants.This smart biomaterial can be processed in common extrusion-based3D printing technologies such as fused filament fabrication (FFF).The specialty chemicals company will present the new product for the first time at coming next medical technology and 3D printing related trade shows.

PEEK绝缘体微小深孔加工技术改进

PEEK聚醚醚酮是一种特种工程塑料,具有难加工的特点,严重影响装配使用。通过对比测试后选用了京瓷SGS系列涂层钻头进行加工,有效保证钻头强度且螺旋槽容屑较好的效果,为PEEK微小深孔的顺利加工奠定了良好的基础。

PEEK阀片在焦炉气压缩机中的长期稳定性与可靠性分析

本文结合阀片的设计原理和结构特点,分析了PEEK材料的化学性质和物理性质,以及极端工况下的性能表现。阀片性能的特殊要求是通过分析焦炉气压缩机的工作原理和运行环境而提出的。PEEK阀片性能随时间变化的趋势通过长期稳定性研究与评价指标、实际运行性能监测数据及影响因素分析展开探讨。结合可靠性评价标准和方法,深入分析焦炉气压缩机PEEK阀片的可靠性。

不同摩擦配副对PEEK及CF/PEEK复合材料摩擦学性能的影响

为了选择与PEEK及其CF改性复合材料更合适的配副材料以适应苛刻的干摩擦工况,本工作选用PEEK、CF/PEEK复合材料为研究对象,利用UMT-2型多功能摩擦磨损试验机在不同速度、载荷下对PEEK、CF/PEEK复合材料与Al 2O 3球、GCr15球、Si_(3)N_(4)球三种不同对磨球所组成的摩擦副进行干摩擦试验。结果表明:CF填充改性PEEK基复合材料,提高了复合材料的摩擦学性能。研究速度、载荷对其摩擦学性能的影响发现,三种对磨球所组成的摩擦副在固定载荷高速时或者固定速度重载时仍保持良好的摩擦磨损性能。三种对磨球中,GCr15轴承钢球与PEEK、CF/PEEK组成的摩擦副摩擦系数最大,磨损率最高;Si_(3)N_(4)陶瓷球的摩擦副摩擦系数最小,磨损率最低。当GCr15-CF/PEEK摩擦副在50 N、400 r/min高速时,摩擦系数为0.275,在90 N、300 r/min重载下,摩擦系数为0.254;当Si_(3)N_(4)-CF/PEEK摩擦副在50 N、400 r/min高速时,摩擦系数为0.265,在90 N、300 r/min重载下,摩擦系数为0.231。GCr15-CF/PEEK摩擦副盘试样在高速高载的苛刻工况下发生了严重的磨粒磨损和黏着磨损,而Si_(3)N_(4)-CF/PEEK摩擦副盘试样在高速高载的苛刻工况下主要是磨粒磨损和轻微的黏着磨损。

纳米ZrO_(2)增强PEEK/PTFE复合材料摩擦行为分子动力学模拟

为了从微观结构探究和揭示纳米二氧化锆(ZrO_(2))对聚醚醚酮(PEEK)/聚四氟乙烯(PTFE)复合材料摩擦行为的影响,在10%PEEK/PTFE复合材料中,分别添加质量分数4%、6%、8%、10%的纳米ZrO_(2),制备4种纳米ZrO_(2)填充PEEK/PTFE复合材料,并基于分子动力学(MD)方法构建4种复合材料与铁对摩的摩擦模型。结果表明:适量纳米ZrO_(2)可增强PEEK/PTFE复合材料分子链抵抗剪切变形的能力,在聚合物分子链之间形成较强的范德华力,改善了PEEK/PTFE复合材料摩擦性能;纳米ZrO_(2)在摩擦过程中能有效抑制层间滑移现象,在复合材料中起到吸附聚合物分子链的作用,增强了原子间相互作用,阻碍摩擦过程分子链内部滑移;其中质量分数6%纳米ZrO_(2)填充的复合材料摩擦性能最佳。

3D打印工艺参数对聚醚醚酮(PEEK)介电性能的影响

为研究3D打印工艺对聚醚醚酮(PEEK)介电性能的影响,基于熔融沉积成型技术,选择多种工艺参数进行单因素实验,针对喷头温度、基板温度、打印速度、层厚、腔室温度等工艺进行研究。实验结果表明:在喷头温度400℃、基板温度140℃、打印速度30 mm/s、层厚0.1 mm、腔室温度120℃时PEEK样件介电常数最低;1~100 MHz频段内频率对介电常数无影响;1~40 MHz频率内,各工艺参数测试得到的PEEK介电损耗角正切均大幅波动;在40~100 MHz频率内,PEEK介电损耗角正切均呈现波动上升的趋势。该研究结果将为天线PEEK介质层的结构设计和制造提供依据。

连续碳纤维织物增强PEEK热塑性复合材料检测方法研究

连续碳纤维增强PEEK复合材料作为一种典型的热塑性复合材料,国内无论从基础研究、生产、加工等方面,均处于研发验证阶段。本文借助外观检测、显微分析、无损检测、层间性能等方式考察了连续碳纤维织物增强PEEK复合材料检测的可行性。多种检测手段并用,相互补充,确保制作的热塑性复合材料质量可控。使用的各种检测方法可供业界借鉴参考。

制孔分层损伤对CF/PEEK复合材料拉伸性能和表面应变分布的影响

目的研究钻削制孔表面分层损伤与拉伸载荷下开孔碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料表面应变分布的相关性。方法通过对CF/PEEK复合材料层合板进行钻削制孔实验,分析不同进给速度对钻削温度、钻削轴向力、制孔出口表面分层和孔壁表面损伤的影响。采用数字图像相关技术(DIC)和力学实验相结合的方法,研究分层损伤程度对开孔CF/PEEK复合材料层合板拉伸性能和表面应变分布的影响。使用扫描电镜观测开孔试件的断裂形貌,分析开孔试件受拉伸载荷时的破坏模式。结果随着进给速度的增加,钻削温度降低,钻削轴向力提高,出口表面分层和孔壁损伤程度加剧。随着分层损伤程度的增加,层合板的拉伸强度呈现出降低的趋势,试件的拉伸强度从558.4 MPa降低到525.63 MPa,降低了5.87%。在中应力和高应力状态下,试件x方向的最大负应变随着分层损伤程度的增加而增加。在高应力状态下,试件y方向的最大正应变随着分层损伤程度的增加而增加。试件的断裂方式主要是基体开裂、分层和纤维撕裂,断口有纤维脱落和纤维拔出,垂直于载荷方向的纤维破坏模式为剥离破坏,与载荷方向一致的纤维破坏模式为拉伸破坏。结论钻削制孔表面分层损伤会降低开孔CF/PEEK复合材料的拉伸强度。不同分层损伤程度的开孔层合板表面应变分布表现出明显的差异性。

碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料摩擦磨损性能及抗摩擦静电特性研究

利用真空热压烧结技术制备了不同碳纤含量的碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料,采用热导率分析仪和热重测试仪对材料的热学性能进行表征,并利用多功能摩擦磨损试验机、三维形貌轮廓仪、扫描电子显微镜和摩擦静电计对材料的摩擦磨损性能和抗摩擦静电性能进行分析。分析结果表明:随着CF添加量的增加,复合材料摩擦因数、磨损率和摩擦静电电压先降低后升高,当CF添加量(质量分数)为20%时,摩擦因数、磨损率和摩擦静电电压达到最低,分别为0.247、5.6×10^(-6)mm/(N·m)和3.3 V,证明此种方法制备的20%CF/PEEK材料具有优异的摩擦磨损性能和抗静电性能。CF/PEEK复合材料磨损机理以黏着磨损为主,并且伴随着轻微的磨粒磨损。