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如何通过改性让PEEK好上加好?三大技巧提升材料性能

俺搜 1个月前

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一、填充改性

填充改性主要包含纤维增强改性、晶须改性、五级离子改性等方法,主要都是通过加入纤维、盐类、石墨等物质作为填充材料,以此来增强聚醚醚酮的力学性能。

碳纤维 (CF) 增强的热塑性聚合物复合材料具有优异的性能,如高刚度和高强度、良好的可加工性、低的热膨胀系数等。玻璃纤维 (GF) 具有高刚度、高模量和高承载能力等特点而被作为增强材料用于增强聚合物材料。

还有一种填料耐磨颗粒通常具有高硬度、高脆性等特点,如ZrO2,SiO2等陶瓷颗粒,在PEEK中填充金属及其氧化物可以提高其力学性能和摩擦学性能。

图片

图:2022Medtec中国展展商展品-PEEK管

二、共混改性

共混改性是基于相似相容的原理,将两种或两种以上的高聚物进行混合,以提高复合材料综合性能。PEEK的共混改性常采用将聚醚醚酮与四氟乙烯,聚醚砜等材料进行共混,来满足部分领域对聚醚醚酮性能的特殊要求。

PTFE具有许多优异的性能,例如低摩擦,耐高温和稳定的化学性质,这使其成为理想填料。随着PTFE含量的增加,复合材料的硬度和强度均有所下降,摩擦系数呈降低趋势,能有效降低材料损率。

PPS和PESU均属于高性能热塑性工程塑料,具有良好的力学性能及优异的耐化学药品性。研究结果表明,PEEK/PPS复合材料的拉伸强度和冲击强度都比纯PEEK高,复合材料的结晶度也高于纯PEEK。

聚合物共混改性与填充改性的共同特点是改性方式简单、高效、无污染。但是PEEK的共混改性只能局限于与其它高聚物的混合,限制了无机填料、金属及其氧化物等材料的添加,这在很大程度上限制了其硬度、强度等性能的提高。

三、界面改性

界面改性通过物理或化学方法改变PEEK树脂或增强相表面的微观形貌和分子结构,提高表面粗糙度和表面活性,提升复合材料界面黏合力。常用的处理方法包括等离子体处理法、辐射处理法、化学溶液处理法以及浆料涂层改性处理。这些方法一般都具有高效率,高精度的特点,能够对材料的某一个方面进行针对性的改性,有着良好的发展前景。

比如界面改性PEEK在人工骨关节方面被广泛采用。虽然PEEK是一种生物惰性材料,植入人体内时不会发生不良反应,但是,当需要在植入物和宿主组织之间直接进行骨整合时,PEEK 表面较低的润湿性限制了细胞粘附和蛋白质吸收,这会降低骨整合中的伤口愈合能力。

图片

图:阿德莱德官网

通过辐射处理法就可以提高PEEK的表面活性。有研究表明,在紫外线的照射下将透明质酸甲基丙烯酸制备在PEEK表面,处理后的PEEK表面具有较好的生物相容性和促干细胞成骨分化能力。同时辐射处理法分辨率高、操作速度快、成本低,让未来医疗更具潜力。

等离子体处理的表面改性能将PEEK表面的极性基团的浓度提高,能进一步增加表面自由能。

此外,化学溶液处理法也可以改善 PEEK 的性能。有研究表明,30%的磷酸改性处理的PEEK具有最优的表面活性,为骨再生提供了更有利的表面,这增加了骨科和牙科植入物在未来临床应用中的潜力。

文章来源:俺搜原创

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