Page 61 - 《橡塑技术与装备》2025年1月

理论与研究
THEORY AND RESEARCH

PEEK 复合 3D 打印预制丝材微观结构

与力学性能研究

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余威佑 ，杨帅 ，陈怡 ，张昊 ，李冰栩 ，刘岩 ，梁菲 ，张冰 1*
(1. 北京化工大学机电工程学院，北京 100029 ；
2. 北京卫星制造厂有限公司，北京 100094)
摘要： 为优化聚醚醚酮（PEEK）材料的综合力学性能，制备了含有不同比例的碳纤维（CF）和玻璃纤维（GF）的复合 PEEK 丝材。
采用 GB/T 1447-2005 纤维增强塑料拉伸性能试验方法对含有不同组分的复合丝材力学性能进行测试，并使用扫描电子显微镜
（SEM）对其微观结构进行研究。结果表明 ： PEEK/CF 复合丝材的强度随 CF 含量增加而增强。PEEK/GF 复合丝材强度也随 GF
含量增加而增强，添加 10% GF 的复合丝材强度相较于纯 PEEK 丝材提升明显，但随着 GF 含量继续增加，整体强度提升缓慢。
关键词 ： 聚醚醚酮 ；复合材料 ；拉伸试验 ；力学性能
中图分类号 ： TQ326.5，TQ327.1 文章编号 ： 1009-797X(2025)01-0015-05
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2025.01.003

0 引言 GF 长径比会不同程度地影响复合材料的结晶度，进而
随着 FDM 3D 打印技术的快速发展，对打印丝 影响复合材料的熔融温度、熔融焓等热性能。
材力学性能提出了更高的要求。目前，熔融沉积成型 为了拓展 PEEK 的应用范围，探索通过添加 CF、
常用的材料多为普通的工程塑料或者无毒无公害的低 GF 来改善 PEEK 的综合性能，为 3D 打印技术在高性
熔点塑料，如聚乳酸（PLA）、丙烯腈 - 丁二烯 - 苯 能材料加工领域的应用开辟了新的可能性。
乙烯（ABS）和聚对苯二甲酸乙二酯（PETG）等 [1] ，
这些低熔点工程塑料的力学性能受限于材料本身的性 1 实验准备
质，无法满足特殊领域下的苛刻要求。 1.1 实验原料与设备
聚醚醚酮（PEEK）属于热塑性特种工程塑料的 本实验使用原料信息如表 1 所示 ：
一种，具有良好的耐温性、力学性能、自润滑性、耐 表 1 实验原料
腐蚀性和阻燃性等理化性能，因而被广泛应用在航空 中文名称 英文简称 货号 生产厂家
聚醚醚酮 PEEK 5600G 江苏君华
航天、汽车、医疗等领域 [2] 。尽管 PEEK 具有高强度， 碳纤维 CF 短切碳纤维 杭州高科
玻璃纤维 GF 超短玻璃纤维 杭州高科
但其断裂韧性较低，在高冲击载荷下易出现脆性断裂
且 PEEK 材料的生产成本较高，限制了其在某些领域 双螺杆挤出机 : JWP-35 型 , 江苏金沃机械有限
的大规模应用。对 PEEK 材料改性改善其脆性断裂和 公司 ；
价格昂贵的缺点成为众多研究者关注的焦点。PEEK 万能材料试验机： 6800 系列双立柱台式试验系统，
改性可以分为纤维改性和有机物改性 [3] ，常见纤维改 英斯特朗 ；
性材料包括 CF、GF 等 , 有机物改性材料包括 PTFE、 扫描电子显微镜 : Hitachi SU5000: 型，日本日立
聚醚矾（PES）等 [4] 。它们和 PEEK 基复合可有效提 公司。
高材料的综合力学性能。李博澜等 [5] 研究表明，合适 1.2 实验丝材制备
的热处理条件可诱导 PEEK 在 CF 表面异相成核，形 以 PEEK 为基体，CF 和 GF 为增强材料，设计了
成界面横晶结构，提高复合材料的整体研究性能。候
磊磊等 [6] 研究表明，GF 降低了复合材料的结晶度 ； 作者简介 ：余威佑（1999-），男，硕士研究生在读，主要
从事聚合物加工工艺与设备方面的研究。

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