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PEKK网2024-04-24 14:40:00130

研究亮点：

PEKK 的可调谐性影响结晶能力，使其与 PEEK 不同。

PEKK 和 CF/PEKK 的热历史对其结晶度起着重要作用。

在一些增强的 PEKK 系统中已经观察到了横结晶性。

PEKK 和 CF/PEKK 的结晶动力学表现出双重结晶机制。

将实验室规模的研究与工业制造场景相关联是关键。

摘要

聚醚酮酮（PEKK）是一种热塑性塑料，是聚（芳基醚酮）（PAEK）聚合物家族的一部分，具有优异的机械性能和耐化学性能，使其成为高性能复合材料的基质。深入了解材料性能在高性能应用中至关重要，而在热塑性塑料的情况下，结晶度起着至关重要的作用。本文综述了 PEKK 和 CF/PEKK 复合材料的结晶形态和结构，等温和动态条件下的结晶行为和动力学，以及不同对苯二甲酸/间苯二甲酸比例的不同等级 PEKK 的结晶行为与动力学。在 CF/PEKK 复合材料的情况下，讨论了纤维-基体界面处的跨结晶发展的影响，以及碳纤维夹杂物对结晶动力学的影响。介绍并讨论了文献中可用的几种结晶动力学和跨结晶模型。还考虑了 CF/PEKK 复合材料的当前限制和未来方向，包括热压罐、自动胶带放置和 3D 打印等制造技术。本文将其与研究和建立得更好的聚醚醚酮（PEEK）进行了相关比较，以补充文献稀少的地方对 PEKK 和 CF/PEKK 的讨论。

介绍

聚芳基乙酮（PAEK）是一类热塑性塑料，广泛用作碳纤维（CF）增强复合材料的基体，作为航空结构材料，用于机翼襟翼、检修面板和地板等部件中。这些具有良好的性能，如良好的冲击性、耐化学性和抗氧化性、高温性能和低密度，使其适合担任该角色；并且在不制冷的情况下也具有延长的保质期，可回收并具有高修复潜力，这是热固性基质所不具备的有利品质。没有固化反应也可能导致更短的加工时间，使不同特征和材料的组合和剪裁能够满足任何特定应用的要求。然而，由于较高的粘度，导致纤维-基体界面较差、孔隙率和生产过程中的部分浸渍，因此在纤维浸渍方面出现了困难。此外，在高性能应用中，实现所需的结晶度水平对于实现强度和韧性的最佳组合至关重要，这需要具有最佳热循环的受控加工条件。

PAEK 在醚/酮比率方面彼此不同，如第2.1 节所述。

在过去的 30 年里，聚醚醚酮（PEEK）得到了广泛的研究，在过去的十年里，人们越来越关注 PEEK 基复合材料的加工。另一方面，聚醚酮酮（PEKK）的研究范围要小得多，仅在最近几年才引起人们对其作为复合结构件基体的兴趣。其优异的机械性能和比 PEEK 更低的加工温度使其成为高性能应用的有趣候选者，从而在工业上开发出新的 PEKK 牌号和基体系列。

PEKK 中不同的对苯二甲酸/间苯二甲酸含量（T/I比）导致不同的结晶动力学和性能：由于材料的熔融温度和粘度，较高的 T/I 比将需要更高的加工温度，但与 T/I 比较低的 PEKK 相比，结晶动力学更快。高结晶度是性能所需的，因为这提高了材料的强度、刚度、韧性和耐化学性。在更好理解的 PEEK 的情况下，其链结构允许快速结晶动力学；然而，对于 PEKK 来说，不同 T/I比的可用性要求全面了解每种情况下的动力学，以优化制造。此外，了解复合材料形式的材料的动力学也非常重要，因为已经观察到聚合物在纤维存在下具有不同的结晶动力学。

本文分析了 PEKK 的结晶形态和动力学，影响这一点的因素，以及碳纤维的加入如何影响这些行为。接下来是用于纯 PEKK 和复合 PEKK 结晶动力学的最相关模型的概述，以及一些相关的跨结晶模拟的概述。在考虑未增强 PEKK 作为复合材料的一部分的行为之前，对其进行理解是很重要的，因此，在讨论 CF/PEKK 复合材料之前，本文尽可能对未增强 PEKK 进行综述。此外，由于关于 PEKK 的文献有限，无论何时相关，都可以从更广泛的 PEEK 和 CF/PEEK 文献中进行比较。

章节片段

结晶形态和结构

PEKK 和任何其他 PAEK 的性能都是分子量、聚合物骨架、固化时的分子组织以及随后热暴露过程中发生的任何形态变化的直接结果。聚合物结晶的模式也影响形态，影响所得半结晶结构的热稳定性。本节将介绍 PAEK 结构和不同等级 PEKK 的差异……

结晶动力学

如上所述，PEKK 和任何半结晶热塑性聚合物的性能取决于结晶度及其形态。在高性能热塑性材料的情况下，对结晶机制的理解至关重要，并在复合材料加工中发挥着重要作用。因此，本节将回顾未增强 PEKK 的等温和非等温结晶动力学，以及碳……

结晶动力学建模

在 PEKK 中发生的双重结晶机制对于理解动力学至关重要。当绘制与时间的关系图时，可以观察到结晶度的演变呈 S 形曲线。在结晶的初始阶段，球晶开始成核和生长，随后是更快的球晶生长期，即初级结晶。一旦球晶开始相互碰撞，结晶就会减慢，但甚至……

未来方向

虽然人们似乎已经对 PEKK 的形态、结构和结晶行为有了深入的了解，但对碳纤维增强对 PEKK 的影响的研究远没有定论。正如本综述中所报道的，很明显，纤维表面的性质会对表面的结晶产生影响。然而，如果没有……

结论

了解 CF/PEKK 复合材料的结晶度发展对于确定此类产品在航空航天或石油和天然气行业等高性能应用中的可靠性至关重要。研究了 PEKK 的结晶形态、对苯二甲酸/间苯二甲酸的含量比及其对结晶的影响。还明确了影响结晶的外部因素，如结晶模式和热历史及其影响。