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含二氮杂萘酮联苯结构新型聚醚砜酮(PPESK)是一种新型高性能特种工程塑料,具有高耐磨性、耐热性、高强度、良好的电气绝缘性等优良性能及合成工艺简单、合成材料价格低廉的优点,是一种极具研发潜力的高性能材料。本文以辽河油田石油工具的实际项目为依托,利用碳纤维(CF)/玻璃纤维(GF)混杂纤维对PPESK树脂进行增强改性处理,结合注塑成型工艺制备短纤维混杂增强PPESK复合材料扶正器;结合拉挤成型工艺制备长纤维混杂增强PPESK复合材料抽油杆。1.探讨了CF的表面预处理方案,采用先气相后液相的复合表面处理方法,分别对CF进行不同温度的氧化处理及不同时间的硝酸刻蚀处理,利用WDW-200万能拉力试验机及扫描电子显微镜(SEM),分别测试了未处理、氧化处理、氧化处理+硝酸刻蚀处理的CF的拉伸强度并观察纤维表面形貌的变化;利用红外光谱分析CF经过预处理后官能团的变化,最终确定CF的表面预处理方案为:氧化处理(450℃,40min)+硝酸刻蚀(20min)+去离子水浸泡(20min)+干燥(120℃,3h);红外光谱分析表明CF经氧化(450℃,40min)+硝酸刻蚀(20min)处理后的表面基团发生了由羟基向C=O双键的羰基或者羧基的转变。2.研究了短CF/GF混杂增强PPESK复合材料的成型工艺,分别设定不同的纤维质量分数,并结合石油工具扶正器的服役条件进行耐磨性、抗冲击性和热膨胀性能实验。结合SEM观察试样摩擦表面及断口形貌,分析基体与纤维的浸润性及复合材料的耐磨机理;探讨了混杂比不同时,纤维在基体中的分布及混杂效应增强原理,并建立了纤维混杂模型。结果表明:与纯GF增强PPESK复合材料相比,CF的加入明显改善复合材料的热稳定性及力学性能。结合力学性能分析,最终确定短纤维混杂增强PPESK复合材料的最佳工艺参数为:螺杆转速为60rpm,挤出温度区间为270℃~280℃,混杂比为15%CF/20%GF,且复合材料在承受外力载荷时,GF主要起到增强界面粘结性的作用,并吸收部分冲击能量;而CF主要是形成增强骨架,承担主要的冲击载荷。3.研究了长CF/GF混杂增强PPESK复合材料的成型工艺,分别设定不同的纤维质量分数,并对复合材料分别进行拉伸试验,利用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料断口进行观察,并分析复合材料的纤维混杂效应。结果表明:复合材料在承受外力载荷时,CF主要起到抵抗拉伸强度的作用,而GF除了能够提供一定的抗拉强度外,还能起到与基体较好的粘结作用,避免了由于纤维增加引起界面数增加而导致的拉伸强度减弱的影响;结合力学性能分析,最终确定长CF/GF混杂增强PPESK复合材料的最佳拉挤工艺参数为:拉挤速度为20mm/s,加热段温度为285℃,模具温度为200℃-160℃,纤维混杂比为15%GF/35%CF。