研究亮點：

• PEKK的可調諧性影響結晶能力，使其與PEEK不同。
• PEKK和CF/PEKK的熱歷史對其結晶度起著重要作用。
• 在一些增強的PEKK系統中已經觀察到了橫結晶性。
• PEKK和CF/PEKK的結晶動力學表現出雙重結晶機制。
• 將實驗室規模的研究與工業制造場景相關聯是關鍵。

摘要

聚醚酮酮（PEKK）是一種熱塑性塑料，是聚（芳基醚酮）（PAEK）聚合物家族的一部分，具有優異的機械性能和耐化學性能，使其成為高性能復合材料的基質。深入了解材料性能在高性能應用中至關重要，而在熱塑性塑料的情況下，結晶度起著至關重要的作用。本文綜述了PEKK和CF/PEKK復合材料的結晶形態和結構，等溫和動態條件下的結晶行為和動力學，以及不同對苯二甲酸/間苯二甲酸比例的不同等級PEKK的結晶行為與動力學。在CF/PEKK復合材料的情況下，討論了纖維-基體界面處的跨結晶發展的影響，以及碳纖維夾雜物對結晶動力學的影響。介紹并討論了文獻中可用的幾種結晶動力學和跨結晶模型。還考慮了CF/PEKK復合材料的當前限制和未來方向，包括熱壓罐、自動膠帶放置和3D打印等制造技術。本文將其與研究和建立得更好的聚醚醚酮（PEEK）進行了相關比較，以補充文獻稀少的地方對PEKK和CF/PEKK的討論。

介紹

聚芳基乙酮（PAEK）是一類熱塑性塑料，廣泛用作碳纖維（CF）增強復合材料的基體，作為航空結構材料，用于機翼襟翼、檢修面板和地板等部件中。這些具有良好的性能，如良好的沖擊性、耐化學性和抗氧化性、高溫性能和低密度，使其適合擔任該角色；并且在不制冷的情況下也具有延長的保質期，可回收并具有高修復潛力，這是熱固性基質所不具備的有利品質。沒有固化反應也可能導致更短的加工時間，使不同特征和材料的組合和剪裁能夠滿足任何特定應用的要求。然而，由于較高的粘度，導致纖維-基體界面較差、孔隙率和生產過程中的部分浸漬，因此在纖維浸漬方面出現了困難。此外，在高性能應用中，實現所需的結晶度水平對于實現強度和韌性的最佳組合至關重要，這需要具有最佳熱循環的受控加工條件。

PAEK在醚/酮比率方面彼此不同，如第2.1節所述。在過去的30年里，聚醚醚酮（PEEK）得到了廣泛的研究，在過去的十年里，人們越來越關注PEEK基復合材料的加工。另一方面，聚醚酮酮（PEKK）的研究范圍要小得多，僅在最近幾年才引起人們對其作為復合結構件基體的興趣。其優異的機械性能和比PEEK更低的加工溫度使其成為高性能應用的有趣候選者，從而在工業上開發出新的PEKK牌號和基體系列。

PEKK中不同的對苯二甲酸/間苯二甲酸含量（T/I比）導致不同的結晶動力學和性能：由于材料的熔融溫度和粘度，較高的T/I比將需要更高的加工溫度，但與T/I比較低的PEKK相比，結晶動力學更快。高結晶度是性能所需的，因為這提高了材料的強度、剛度、韌性和耐化學性。在更好理解的PEEK的情況下，其鏈結構允許快速結晶動力學；然而，對于PEKK來說，不同T/I比的可用性要求全面了解每種情況下的動力學，以優化制造。此外，了解復合材料形式的材料的動力學也非常重要，因為已經觀察到聚合物在纖維存在下具有不同的結晶動力學。

本文分析了PEKK的結晶形態和動力學，影響這一點的因素，以及碳纖維的加入如何影響這些行為。接下來是用于純PEKK和復合PEKK結晶動力學的最相關模型的概述，以及一些相關的跨結晶模擬的概述。在考慮未增強PEKK作為復合材料的一部分的行為之前，對其進行理解是很重要的，因此，在討論CF/PEKK復合材料之前，本文盡可能對未增強PEKK進行綜述。此外，由于關于PEKK的文獻有限，無論何時相關，都可以從更廣泛的PEEK和CF/PEEK文獻中進行比較。

章節片段

結晶形態和結構

PEKK和任何其他PAEK的性能都是分子量、聚合物骨架、固化時的分子組織以及隨后熱暴露過程中發生的任何形態變化的直接結果。聚合物結晶的模式也影響形態，影響所得半結晶結構的熱穩定性。本節將介紹PAEK結構和不同等級PEKK的差異……

結晶動力學

如上所述，PEKK和任何半結晶熱塑性聚合物的性能取決于結晶度及其形態。在高性能熱塑性材料的情況下，對結晶機制的理解至關重要，并在復合材料加工中發揮著重要作用。因此，本節將回顧未增強PEKK的等溫和非等溫結晶動力學，以及碳……

結晶動力學建模

在PEKK中發生的雙重結晶機制對于理解動力學至關重要。當繪制與時間的關系圖時，可以觀察到結晶度的演變呈S形曲線。在結晶的初始階段，球晶開始成核和生長，隨后是更快的球晶生長期，即初級結晶。一旦球晶開始相互碰撞，結晶就會減慢，但甚至……

未來方向

雖然人們似乎已經對PEKK的形態、結構和結晶行為有了深入的了解，但對碳纖維增強對PEKK的影響的研究遠沒有定論。正如本綜述中所報道的，很明顯，纖維表面的性質會對表面的結晶產生影響。然而，如果沒有……

結論

了解CF/PEKK復合材料的結晶度發展對于確定此類產品在航空航天或石油和天然氣行業等高性能應用中的可靠性至關重要。研究了PEKK的結晶形態、對苯二甲酸/間苯二甲酸的含量比及其對結晶的影響。還明確了影響結晶的外部因素，如結晶模式和熱歷史及其影響。

注：根據網上資料匯總整理。

楊超凡 2024.4.24