学点PEKK知识

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。

------  完  ------ 注：根据网上资料汇总整理。

杨超凡   2024.4.24