论文部分内容阅读
本文探讨了热压法制备短碳纤维增强聚醚醚酮(SCF/PEEK)复合材料的工艺,研究了纤维长度和体积含量对SCF/PEEK复合材料力学性能的影响,讨论了纤维表面空气氧化处理对复合材料力学性能的影响,并考察了蒸汽灭菌消毒对复合材料性能的影响。此外,还对SCF/PEEK复合材料的摩擦磨损性能、抗疲劳能力及穿透X-射线能力进行了研究,并与短碳纤维增强环氧树脂(SCF/Epoxy)复合材料进行了对比,以期对该材料用于骨外固定器的可行性提供依据。结果表明,采用乙二醇+乙醇(体积比为5:1)为分散剂进行湿法混料可以使短碳纤维与PEEK颗粒混合均匀;用热压法制备SCF/PEEK复合材料时冷却速度过快将导致材料力学性能降低;用PEEK450基体可以制得比PEEK150作基体性能更好的SCF/PEEK复合材料;在本实验条件下,纤维体积含量为20%、纤维长度为3~6 mm的SCF/PEEK复合材料弯曲和剪切强度最好;SCF/PEEK复合材料综合力学性能优于纯PEEK材料和相同纤维体积含量的SCF/Epoxy复合材料;碳纤维表面500℃空气氧化处理1 h后,SCF/PEEK复合材料和SCF/Epoxy复合材料的弯曲强度、弯曲模量和剪切强度有较大提高,冲击强度无明显变化;SCF/PEEK复合材料具有比SCF/Epoxy复合材料更好的摩擦学性能;纯PEEK基体材料摩擦系数随摩擦进行先增大再减小而后趋向稳定;纤维长度为3~6 mm的SCF/PEEK复合材料摩擦学性能优于纤维长度为1~3 mm的SCF/PEEK复合材料;SCF/PEEK复合材料中纤维500℃1 h空气氧化处理有利于提高材料的摩擦学性能;SCF/PEEK复合材料在经过121℃高压蒸汽灭菌处理1 h后,弯曲、剪切强度略有下降,冲击强度略有提高;经过10万次弯曲疲劳测试后,SCF/PEEK复合材料的弯曲强度及弯曲模量下降极少;SCF/PEEK复合材料具有优越的穿透X-ray能力。总之,SCF/PEEK复合材料性能良好,是一种极具发展潜力的骨折固定器械材料。