1。2  PEEK及其性能

聚醚醚酮(Polyetheretherketone，简称PEEK)是一种半结晶性芳香族热塑性工程塑料。由于其大分子链上含有刚性的苯环、柔性的醚键及能够增强分子间作用力的羰基，并且结构规整，因而具有耐高温、耐化学腐蚀、自身阻燃、绝缘、耐水解等特点，而且它的摩擦系数低，耐磨性能也好，是一种优良的低摩耐磨材料，广泛应用于航空航天和核工业等领域[1]。后来人们发现PEEK还具有良好的生物相容性，抗生物反应能力也很好，不仅质量轻，无毒，而且还是目前最接近人体骨骼的材料，可以和人体有机结合，因此利用PEEK制造树脂来代替原有的金属人工关节是医学材料的又一重要课题，人们逐渐认识到PEEK在临床医学领域具有很大的发展潜力。

但是由于单一的PEEK材料本身强度较差，其性能难以满足人工关节的临床应用。PEEK的改性成为人们近年来研究的热点，为了增强PEEK的摩擦学性能、提高其组织生物相容性，PEEK改性的主要手段有纤维增强、无机颗粒填充、PEEK表面改性、与聚合物共混等[2]。

1。3  PEEK改性的方法

1。3。1  纤维增强改性PEEK 

PEEK可以与玻璃纤维（GF）、碳纤维（CF）、晶须等纤维复合增强。由于碳纤维、玻璃纤维以及各种其他的晶须与PEEK具有较好的亲和性，可作为填料来增强PEEK制成具有高性能的复合材料，纤维增强PEEK不仅可以提高材料的力学性能和热力学性能，同时还可以改善材料的摩擦学性能。这是由于当CF增强的PEEK复合材料在摩擦表面滑动时，在摩擦面之间会产生磨损的卷装CF磨屑和材料基体表面碎屑，这些中间物质可以减少摩擦面之间的直接接触，从而减少了表明压力、降低了表面的摩擦系数；同时由于摩擦界面之间由于摩擦使其温度升高，一些磨损下来的CF受热转化为层状石墨颗粒，使其材料表面具有较好的润滑功能，因此CF在材料摩擦过程中承担了很大一部分作用力，减缓了PEEK与金属表面的直接接触，降低其相互作用力。但是GF的性能增强却明显不及CF，150℃时30%CF增强的PEEK复合材料的拉伸强度则超过100Mpa，而30%GF增强的PEEK复合材料拉伸强度只有75MPa。

1。3。2  无机填料填充改性PEEK

PEEK可以与Al2O3、CuO、SiC、Si3N4、SiO2、ZrO2等微米与纳米级颗粒填充改性。通过添加这些各种无机填料、金属粉末和纳米粒子等可以增强PEEK的韧性，改善材料的摩擦性能，同时也提高了材料的力学性能和耐热性。纳米粒子作为聚合物填料时具有以下特点：小尺寸效应、化学活性、与聚合物界面有强相互作用等。使得在低填充量下，纳米颗粒比微粒相比，展现出了更好地减摩抗磨性能，同时较低的填充量可使复合材料密度更小。例如纳米SiC和微米SiC，两者相比纳米SiC能更有效地降低PEEK复合材料的摩擦系数和磨损率[3]。Wang Q。H等人系统地研究了纳米级颗粒对复合材料摩擦磨损性能的研究，研究发现，材料的摩擦性能随着纳米颗粒填充量的增加，摩擦性能先上升后下降。其中填充PEEK复合材料的摩擦系数随着纳米填充量的增加而降低，而材料的磨损率随着纳米填充的增加呈现先下降后上升的趋势。考虑摩擦系数和磨损的双重因素，我们不难得出一个结论：纳米粒子填充PEEK复合材料的摩擦性能会有一个临界值，其对应的即为最优的纳米粒子填充量。当纳米颗粒的填充量小于最优值时，复合摩擦性能随着纳米粒子的增加而增加，当填充量超过最优值时，复合摩擦性能随着纳米粒子增加而降低。

1。3。3  聚合物共混改性PEEK

利用聚合物共混改性得到PEEK复合材料的原理：结合无机粒子优良的力学性能和聚合物自身良好的润滑性能来得到具有良好摩擦磨损性能的复合材料。