水液压柱塞泵滑靴球窝副收口工艺与效果分析

滑靴球窝副是水液压柱塞泵连接柱塞和滑靴的关键摩擦副,其收口质量直接影响泵的可靠性和寿命。针对由金属基体包覆塑性材料碳纤维增强聚醚醚酮(CFRPEEK)耐磨层组成的滑靴球窝副收口部位松动的问题,对模压收口和直接注塑收口两种成型工艺进行了研究,分析了不同成型工艺滑靴球窝副的收口效果。首先,建立了滑靴球窝副的有限元模型;然后,运用仿真软件ANSYS对柱塞滑靴的收口及拉脱过程进行了模拟仿真,研究了滑靴收口部位的等效应力和应变的变化,对比分析了316L和17-4PH两种滑靴基体材料以及两种收口成型工艺对拉脱力的影响情况;最后,将两种收口成型工艺的柱塞滑靴组件分别安装在水液压泵内,并进行了运行试验,结合测试结果对仿真结果进行了验证。研究结果表明:与模压收口成型工艺相比,采用直接注塑收口工艺的滑靴球窝副从根本上消除了残余应力,相同结构下,其拉脱力增大了20.29%;长时间运行后其收口效果良好,未出现明显的轴向间隙。

工艺参数对CCF/PEEK预浸料单束铺放尺寸的影响

热塑性预浸料铺放过程中单丝束尺寸对整体构件铺放质量有重要影响,为提高连续碳纤维增强聚醚醚酮(CCF/PEEK)复合丝材铺放成型质量,研究了工艺参数对其在铺放过程中的单束宽度和厚度的影响规律,并根据实验结果建立拟合模型。首先设计正交实验,研究了铺放速度、铺放压力、加热温度等铺放工艺参数对CCF/PEEK预浸料宽度和厚度变化的影响规律,并由上述研究所得的影响宽度和厚度的最显著工艺参数,分别开展单因素实验研究。正交研究结果表明,各工艺参数对丝束宽度的影响显著程度依次为加热温度>铺放速度>铺放压力,对丝束厚度的影响显著程度依次为铺放压力>加热温度>铺放速度。单因素实验结果表明,在丝束不发生失效的工艺参数范围内,丝束宽度随加热温度的升高而增大,随铺放速度的提高而减小,随铺放压力的增大而增大。丝束厚度随铺放压力的增大而减小。采用多元线性回归方法对各工艺参数综合影响丝束宽度进行拟合,验证计算结果表明,建立的模型拟合效果较好。

CF/PPEK和CF/PPES复合材料界面研究

利用X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)研究了碳纤维/杂萘联苯聚醚酮(CF/PPEK)和碳纤维/杂萘联苯聚醚砜(CF/PPES)复合材料的界面状态和结构,证明了纤维和聚合物的界面上确有新的化学结构出现,使CF/PPEK和CF/PPES的界面形成强的物理和化学作用。

碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备与性能

通过高温模压方法,制备了碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料。采用差示扫描量热、热失重、弯曲测试、拉伸测试、扫描电子显微镜等分析方法对制品热学性能和力学性能进行了分析。分析结果表明,制备CF/PEEK复合材料的最佳工艺参数为:成型温度380℃~390℃,停留时间30 min,保温保压30 min、2 MPa^3 MPa,后期保压压力4 MPa^5MPa,保压时间3 h。复合材料制品弯曲强度达到1783 MPa,分解温度达578℃,表明其具有优良的力学性能和热稳定性。

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。

碳纤维增强聚醚醚酮化学镀镍磷合金工艺及镀层性能

在碳纤维(CFs)增强聚醚醚酮(PEEK)基体表面通过化学镀制备了镍磷合金镀层,研究了NiSO_(4)·6H_(2)O质量浓度、NaH_(2)PO2·H_(2)O质量浓度和镀液pH对镀层沉积速率及电磁屏蔽效能的影响,获得的最佳配方和工艺为:NiSO_(4)·6H_(2)O 25 g/L,NaH_(2)PO2·H_(2)O 30 g/L,乙酸钠20 g/L,柠檬酸钠10 g/L,乳酸30 mg/L,硫脲0.03 g/L,pH 6.1,温度80℃,时间120 min。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度计表征了最佳工艺条件下所得镀层的表面和截面形貌、元素成分、物相结构以及显微硬度,通过冷热循环法测试了镀层的结合力,采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱技术考察了镀层的耐蚀性,并测试了镀层的电磁屏蔽效能。结果表明,基材表面沉积了一层结合力强,厚度约为30μm,平均显微硬度为644.7 HV,磷质量分数为15.41%,且具有良好的耐蚀性和电磁屏蔽效能的结瘤状镍磷合金镀层。

石墨烯对碳纤维增强聚醚醚酮生物活性的影响

为促进碳纤维增强聚醚醚酮(CFR-PEEK)的生物活性,提高其临床应用效果,使用石墨烯对CFR-PEEK进行表面修饰。制备石墨烯表面修饰碳纤维增强聚醚醚酮,对其稳定性和亲水性进行分析;将其应用到白鼠骨髓基质干细胞中分析其对增值和骨分化的影响。实验结果表明,制备的石墨烯表面修饰碳纤维增强聚醚醚酮具有比较好的稳定性;相比于CFR-PEEK,石墨烯表面修饰CFR-PEEK具有更好的亲水性;石墨烯表面修饰CFR-PEEK材料能够促进白鼠骨髓基质干细胞增值,能够促进白鼠骨髓基质干细胞的成骨分化。所以石墨烯表面修饰能够显著促进CFR-PEEK材料的生物化。

PEEK的合成技术进展及其经济性分析

介绍了聚醚醚酮(PEEK)的国内外产能,从封端剂、成盐剂、溶剂、缩聚单体、氯甲基化PEEK、PEEK的微波合成、嵌段PEEK的合成等方面综述了PEEK合成取得的进展,简要介绍了PEEK的国内外市场价格及其市场发展趋势。随着PEEK制备技术的日趋成熟、生产规模的不断扩大及市场售价的不断下降,其应用领域越来越广。

全球高性能纤维将呈风云变幻格局

世界高性能纤维即将呈现大发展的趋势,特别是在节能和环保法律法规、新一轮军备竞赛和反恐形势的推动下,2016年全球高性纤维的产能预期为2.566 55×10~5 t/a,而到2020年仅中国就将猛增至2.6×10~5 t/a,届时中国将成为高性纤维的王国。文中详述了碳纤维、芳酰胺纤维、超高相对分子质量聚乙烯纤维、连续玄武岩纤维、聚醚酰亚胺纤维和聚醚醚酮纤维的发展新形势。

碳纤维织物/PEEK热塑性树脂基复合材料光学反射镜研究

研究了碳织物增强热塑性PEEK树脂基复合材料的力学性能、部分空间性能及光学反射性能。研究结果表明,碳织物/PEEK复合材料具有优异的力学性能、空间性能、耐辐照性能和光学反射性能;在1×10-3Pa真空中可凝挥发物(CVCM)为0、水气回收量(WVR)为0.08%,并制成128mm反射镜,测试了反射镜的反射率为96.89%。碳织物增强热塑性PEEK树脂基复合材料是一种适合空间环境的高性能复合材料,可以用于制作光学反射镜。

PEEK/CF复合材料的非等温结晶动力学研究

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了聚醚醚酮(PEEK)和PEEK/碳纤维(CF)复合材料的非等温结晶行为,采用Avrami,Ozawa和Mo方程对PEEK/CF复合材料的非等温动力学进行分析,获得相关非等温动力学参数,并利用Kissinger方程计算其结晶活化能。结果表明:Avrami方程和Mo方程能很好描述PEEK/CF复合材料的非等温结晶过程;PEEK/CF复合材料的非等温结晶活化能为79.99kJ/mol。

连续碳纤维增强聚醚醚酮板材的研究

采用自行设计、组装的连续纤维增强热塑性树脂基复合材料粉末浸渍试验装置制备了连续碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)预浸带,再将浸渍带通过热压模塑成型制备出层合板材。通过万能材料试验机、悬臂梁冲击试验机研究了纤维含量和浸渍带铺放方式对板材力学性能的影响。结果表明,在一定范围内CF/PEEK板材弯曲、冲击强度随着纤维含量的增大而提高,拉伸强度达1 124. 89 MPa,约是PEEK纯料的11倍,浸渍带以0°铺放压制的纤维含量为60%的板材力学性能相对最优。扫描电子显微镜(SEM)结果表明,纤维被树脂基体紧密包覆,纤维分散均匀、排列紧密、界面黏结性较好。

抗静电聚醚醚酮复合材料的研究

将碳系导电填料掺杂到聚醚醚酮(PEEK)树脂中,通过熔融共混方法制备了PEEK/膨胀石墨蠕虫(EG),PEEK/炭黑(CB),PEEK/碳纤维(CF),PEEK/EG/CB,PEEK/EG/CB/CF复合材料,并研究了不同成型加工方法对复合材料制备试样导电性能的影响。结果表明,相比单一尺度导电填料掺杂PEEK复合材料,多元碳系导电填料复配掺杂PEEK复合材料内部的导电网络更易搭建且稳定。在PEEK/EG/CB复合材料模压成型条件下,添加总质量分数为6.0%-6.5%的导电填料,可以获得表面电阻为10^(6)-10^(9)Ω的抗静电板片材;在复合材料注射成型条件下,为了达到抗静电要求,二元导电填料EG/CB复配填充总质量分数需达到17.0%,三元导电填料EG/CB/CF复配填充总质量分数需达到22.0%。添加玻璃纤维(GF)提高复合材料的力学性能,添加GF对PEEK/EG/CB和PEEK/EG/CB/CF复合材料的表面电阻均未产生明显影响,适量添加GF可得到抗静电与力学性能兼优的复合材料。

有限元分析不同材料对超短种植体的影响

目的 应用有限元分析研究不同种植材料对超短种植体及周围骨的应力影响效果,旨在为超短种植体修复下颌第一磨牙的应用奠定理论基础。方法 通过SoildWorks软件建立下颌骨模型和三种不同材质的一段式超短种植体模型,三种材质分别为氧化锆(ZrO)、钛锆合金(Ti-Zr)、碳纤维加强型聚醚醚酮(carbon fiber reinforced polyether ether ketone, CFR-PEEK)。采用ABAQUS有限元软件模拟咬合力对每个模型施加轴向以及斜向载荷,运算并分析种植体及周围骨的应力分布情况。结果 CFR-PEEK组种植体以及皮质骨的Von-Mises应力值低于Ti-Zr组和ZrO组。结论 采用超短种植体修复骨量不足的下颌第一磨牙区,从生物力学角度分析采用CFR-PEEK比Ti-Zr和ZrO更有优势。

CF/PEEK注塑充填过程及碳纤维取向分析

考虑到碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料中碳纤维取向的重要性和复杂性,利用Moldflow仿真分析软件对拉伸性能测试标准试样的最佳浇口位置进行了分析,将其作为方案一,将根据经验选择的实际注塑浇口位置作为方案二,对二者的注塑充填过程和碳纤维取向模拟分析结果进行对比,验证设计方案的可行性,预测可能出现的缺陷,并得出CF/PEEK复合材料注塑成型件中碳纤维的取向规律。最后,通过实验验证了碳纤维排布规律模拟分析结果的正确性,这将为优化注塑浇口位置,提高成型件质量,降低成本提供理论指导。

模压工艺参数对PEEK基复合材料冲击性能及摩擦学性能的影响

采用冷压成型-高温烧结的方法制备了短切碳纤维(SCF)、聚四氟乙烯(PTFE)改性的聚醚醚酮(PEEK)复合材料,探究不同的模压工艺对PEEK基复合材料的影响,结果表明:提高保温时间和成型温度可以增加材料的力学性能,使材料结合紧密,充分熔融,进而提高材料的承载能力,使材料的摩擦学性能提升。当参数到达一定值时材料的性能温度下来。最终得出了360 ℃,30 min为最佳的模压工艺参数。

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/cm^(3),80 MPa,581.8℃,2.6 S/cm,32 dB及115 d B/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.

聚醚醚酮/碳纳米管改性聚丙烯Janus复合隔膜的制备及性能

锂离子电池(LIBs)因其在电动汽车领域的广阔前景而受到广泛关注。然而,由于商业化聚烯烃隔膜的热尺寸稳定性差和电解液浸润性低,锂离子电池的安全问题和低倍率性能限制了它们的进一步发展。将高热稳定性和高力学性能的聚醚醚酮(PEEK)/碳纳米管(CNT)涂覆改性聚丙烯(PP)隔膜,得到单面导电的Janus复合隔膜并进行了研究。具体步骤是将CNT与PEEK(质量分数为7%)的硫酸/甲烷磺酸溶液进行溶液复合,制备涂覆液,涂覆在经过臭氧氧化改性的PP隔膜上,再以甲醇/水为凝固浴,在膜表面采用溶液相转化法致孔,得到单面导电的多孔Janus复合PP隔膜(PP@C)。PP@C复合膜在180℃下0.5 h没有出现熔融变形(仅略微形变),表现出优异的尺寸热稳定性;PP@C2复合膜的电解质吸收率为193.8%,较PP膜提高了64.5%,表现出非常好的电解液浸润性。采用PP@C组装的LIBs在0.2 C时的放电比容量为157.6 mA·h/g,2 C时的放电比容量为129.8 mA·h/g,表现出良好的倍率性能,且从高倍率恢复至低倍率放电时,容量恢复率达到99%以上。这是由于涂覆层中PEEK的高热稳定性和对电解液的良好浸润性,以及CNT的高导电率和对锂离子(Li+)的均匀存储和分散,使隔膜能够在提高电池安全性的前提下,同时具有优异的电化学性能。

磺化处理不同含量碳纤维增强聚醚醚酮复合材料表面粗糙度对润湿性能的影响

为评估磺化处理不同含量碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料表面粗糙度(Ra)和润湿性的关系。采用注塑成型法制备CF质量分数为0、25%、30%、35%、40%CF/PEEK材料作为对照组,再用浓硫酸对以上材料进行磺化处理,得到S-PEEK、S-25CF/PEEK、S-30CF/PEEK、S-35CF/PEEK、S-40CF/PEEK为实验组,用激光共聚焦显微镜测试材料的表面粗糙度,用接触角测量仪检测材料的水接触角,用扫描电子显微镜(SEM)观察材料的表面形貌。结果表明,CF/PEEK经磺化出现典型三维多孔表面形貌后,粗糙度和水接触角明显增大,且伴随着CF含量的增加,粗糙度和水接触角也呈现增大趋势。因此,与未磺化的CF/PEEK相比,磺化后的CF/PEEK增大了材料表面的粗糙度,使水接触角也增大,说明磺化后CF/PEEK增大的粗糙度对材料表面润湿性有明显影响,降低了材料的亲水性。

PEEK-FC30配副多种医用合金的生物摩擦学性能

聚四氟乙烯、碳纤维和石墨烯复合增强型聚醚醚酮(PEEK-FC30)作为潜在的人工关节摩擦副,其生物摩擦学特性有待进一步探究。在小牛血清润滑条件下评估PEEK-FC30配副四种常用医用合金[钴基合金21(S21)、钴基合金22(S22)、不锈钢(316L)和钛合金(TC4)]的摩擦学特性。此外,探讨了金属表面粗糙度与硬度对聚合物配副磨损量与磨损机理的潜在影响。研究发现,金属表面粗糙度和金属表面硬度对PEEK-FC30磨损量均无显著影响。PEEKFC30配副四种金属均存在多向划痕、凹坑和基体塑性形变等现象,这表明其主要磨损机制为纤维脱落、断裂及三体颗粒导致的磨粒磨损。此外,四种金属均产生了质量损失,其中TC4氧化膜由于脆性导致其磨损量显著。四种金属表面均存在着多向划痕,未发现聚合物转移层。总体而言,钴基合金的硬度较大、耐划伤及耐腐蚀性能高,配副PEEKFC30时的摩擦学性能更优异,具有作为人工关节摩擦副材料的潜力。