高性能特种工程塑料是战略性物资,是高分子领域的前沿研究方向之一。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、热致液晶高分子(Vectra A950)、聚醚醚酮(PEEK)是三种被广泛研究的高性能高分子,材料之间各有不足、性能互补,将其复合,有可能得到性能优异的复合材料。但由于加工困难,文献未见相关报道。Vectra A950、PEEK的模量和强度极高,但韧性较低,而UHMWPE韧性极高,但模量和强度则较低,因此,两者在性能上具有很强的互补性。两者的加工性能差异也非常大,Vectra A950流动性好、加工时间短,但熔点高、易热降解;反之,UHMWPE流动性极差、熔点低、加工时间长,但稳定性好。通常,Vectra A950、PEEK可采用常规的螺杆挤出、注塑成型方法加工,而UHMWPE则主要采用模压成型和柱塞挤出等非常规方法加工。因此,需要探索新型加工方法,将性能差异极大、界面不相容的材料复合。放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)是一种材料制备加工新技术,具有加热均匀,升温速度快,烧结温度低,烧结时间短,无需粉末预成型等特点。因此,SPS技术是潜在的UHMWPE/Vectra A950或者UHMWPE/PEEK复合材料的成型方法。然而,SPS在高分子材料加工成型中的应用尚未引起足够重视,仅有数篇利用SPS成型加工聚合物衍生陶瓷(polymer-derived ceramics)的文章报道。本研究通过分别研究UHMWPE、Vectra A950、PEEK的SPS加工工艺,研究电流、电压、温度、时间、真空度等工艺参数对材料加工过程的影响,探索优化SPS制备Vectra A950/UHMWPE、PEEK/UHMWPE复合材料。扫描电镜观察显示,SPS加工UHMWPE样品致密,无明显孔隙和熔融缺陷,结晶尺寸细小。热分析结果表明,烧结压力对SPS加工UHMWPE样品的结晶影响较小,而烧结温度升高,其熔点下降约2°C,结晶度则显著下降,这可能是由于高温烧结破坏了粉末的初生态结构。X射线衍射、红外分析等结果表明,SPS加工的UHMWPE样品结晶较好,与初生态粉末比较,晶体尺寸和结晶度略有增大,烧结没有导致链断裂和氧化。SPS加工的UHMWPE样品压缩模量为401MPa,压缩应变10%时的压缩强度为28 MPa,与其他方法加工的UHMWPE样品接近。Vectra A950与UHMWPE的原料粒径差异过大,两者复合的均匀性较差,且Vectra A950的流动性过高,导致加工过程中发生溢料,因此需要重新设计模具。PEEK与UHMWPE的熔点差异太大,导致界面粘接强度不佳,需进一步优化加工参数。因此,SPS可快速成型加工UHMWPE,但与Vectra A950、PEEK复合仍需进一步探索。