聚醚醚酮（PEEK）是聚芳醚酮家族中的代表性材料，以半结晶性、芳香族结构和优异的综合性能成为工程塑料中的佼佼者。分子链中的苯环赋予其卓越的耐热性、耐磨性和耐化学腐蚀性，而醚键与羰基则提供了良好的柔韧性和加工性能。这些特性使PEEK在石油化工、机械制造和医疗植入等领域备受青睐。然而，PEEK的纯树脂存在脆性大、抗剪切能力弱、使用温度上限相对较低以及成本高昂等问题，限制了其在极端工况和高性能需求领域的应用。
为克服这些局限，研究人员通过多种改性手段优化PEEK的性能。改性方法主要分为2类：聚合物共混改性和无机填料改性。聚合物共混改性通过与其他高性能聚合物【如聚苯硫醚（PPS）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚醚酰亚胺（PEI）】共混，利用协同效应提升PEEK的力学性能、热稳定性和摩擦学性能。
无机填料改性则通过引入纤维（碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维）或纳米粒子【ZnO、SiO2、羟基磷灰石（HA）】来增强PEEK的机械性能、导热性、生物活性等。碳纤维和玻璃纤维的加入显著提升了PEEK的刚性和耐热性，而纳米粒子则通过高比表面积和界面效应优化PEEK的结晶行为和功能特性。此外，新型纳米填料（石墨烯、碳纳米管、SiC）的引入进一步拓展了PEEK在电子器件、热管理和高端医疗领域的应用潜力。
尽管改性研究取得了显著进展，但仍面临填料分散性、工艺稳定性及成本控制等挑战。本文中系统综述了PEEK改性复合材料的最新研究进展，分析了各类改性方法的机理与效果，并探讨了未来发展方向，旨在为高性能PEEK复合材料的设计与应用提供理论依据和技术参考。
1．聚醚醚酮与聚合物共混改性
PEEK属于聚芳醚酮家族的核心，是一种线型分子链构成的半结晶热塑性芳香族聚合物。其分子链富含苯环，赋予它卓越的综合性能，包括优异的耐热性、耐磨性、耐疲劳性、耐辐照性、耐剥离性和抗蠕变性。同时，分子链中的醚键与羰基提供了必要的柔韧性和良好的加工性能，使其在石油、化工、机械等领域的特种材料应用中备受青睐。然而，PEEK也存在局限：纯树脂脆性大、抗剪切能力弱、使用温度上限相对不高，且成本高昂，这限制了其在要求极高耐磨、抗冲击和耐腐蚀领域的应用。为此，国内外研究人员正致力于改性PEEK，旨在降低成本，并提升其相容性、绝缘性、冲击强度和压缩强度等性能。2无机填料改性聚醚醚酮
2．无机填料改性聚醚醚酮
树脂填充改性就是将填料与树脂复合，可以改善树脂的性能，如刚性、耐热性、成型加工性等，以提高制品及部件尺寸的稳定性。常见填充增强体有纤维、纳米粒子、石墨烯等。
2.1 纤维增强改性
PEEK改性当前最普遍的方法是进行纤维增强，大量研究发现，利用玻璃纤维（GF）、碳纤维（CF）、芳纶纤维（AF）增强的PEEK材料，具有较高的热变形温度和较低的收缩率，在各种高科技领域具有广阔的应用前景。碳纤维具有高比强度、比模量，还具有耐腐蚀、抗氧化、耐水、耐油等优异的化学性能。
玻璃纤维（GF）具有高强度、高模量、耐热性好和成本低等优势，是理想的聚合物增强填料。作为PEEK的改性填料，玻纤能显著提升复合材料的力学性能，如拉伸强度和刚性；同时改善尺寸稳定性和耐热性，降低热膨胀系数。此外，玻纤的加入还能优化PEEK的加工流动性，并赋予材料更好的耐磨性，使其在保持PEEK原有优异性能的基础上，进一步拓展在汽车、电子和航空航天等领域的应用潜力。
芳纶纤维的加入可以显著提升复合材料的约束效应，通过诱导界面结晶提高PEEK基体的分子运动受限程度，从而增强材料的耐热性和机械性能，同时芳纶的绝缘特性使其适用于介电性能研究。
2.2 无机纳米粒子增强改性
无机纳米粒子（如纳米ZnO、SiO2、BN、羟基磷灰石等）可有效增强PEEK的综合性能。其高比表面积和界面效应能提升力学性能并保持轻质特性，同时改善加工流动性和成型性。纳米粒子还能增强耐磨性、尺寸稳定性和抗疲劳性能，部分粒子还可赋予PEEK生物活性，扩展其医疗应用。这种改性在保留PEEK原有优点的同时实现多性能协同提升。
氧化锌（ZnO）改性PEEK可以显著提升材料的电学性能，如击穿电场强度和非线性系数，同时避免了高温烧结对聚合物结构的破坏，为开发高性能功能复合材料提供了新思路。
SiO2加入能够调控PEEK的结晶行为，通过降低分子链段迁移率减少结晶度，同时细化球晶尺寸，从而优化材料的力学性能和热稳定性，适用于对结晶特性敏感的高性能工程应用。
通过BN纳米片（BNNSs）的定向排列显著提升PEEK的导热性能，同时保持优异电绝缘性和机械强度，适用于高功率电子器件的热管理。
羟基磷灰石（HA）改性PEEK的优点在于显著提升了材料的生物活性和亲水性，使其能够更好地与骨组织结合，促进骨细胞附着和生长，同时保持了PEEK原有的优异力学性能和化学稳定性。这种改性有效解决了PEEK生物惰性导致的骨整合不足问题，为骨科植入物提供了更优的表面性能。
2.3 新型纳米材料增强改性
新型纳米增强技术，特别是以石墨烯（GO）、碳纳米管（CNTs）、碳化硅（SiC）等为代表的新型纳米填料，为PEEK的改性开辟了广阔前景。选择填料种类、进行改性和优化分散工艺，PEEK复合材料可以在力学强度/模量、硬度/耐磨性、韧性、高温性能、导热/导电性、摩擦学性能、尺寸稳定性、功能性等多个方面获得显著甚至突破性的提升，从而极大地拓展了PEEK在极端工况、精密部件、电子电气、高端医疗植入物等高精尖领域的应用潜力。不过，新型纳米填料的成本、分散难度以及大规模生产的工艺稳定性仍是需要持续研究和解决的问题。
石墨烯改性PEEK复合材料结合了石墨烯的高导热性和PEEK的轻质、易加工特性，可以显著提升材料的导热性能，同时增强了机械强度，适用于高集成电子器件的散热需求。
CNTs的引入可以显著提升材料的界面结合强度和力学性能，归因于CNTs的高比表面积和优异力学性能可有效改善PEEK与其他物质界面结合，可通过化学接枝和物理锚定的协同作用增强应力传递效率。
纳米SiC的高硬度和耐磨性可有效降低PEEK的摩擦系数并改善其抗磨损能力，同时保持PEEK的耐高温和机械强度特性。
3．结 论
PEEK经共混、无机填料及新型纳米材料改性后，综合性能显著提升，拓展了其在医疗植入、电子器件等高端领域的应用潜力。共混改性中，PEEK与其他高性能聚合物结合，优化了其力学、热稳定和摩擦学性能。无机填料改性引入纤维和纳米粒子，不仅增强了PEEK的机械强度，还赋予其生物活性和功能性。新型纳米材料的引入突破了PEEK在力学、导热导电和耐磨性等方面的性能极限。但目前，填料分散性、工艺稳定性及规模化生产成本仍是挑战。未来，通过优化改性工艺、开发新型填料及结合数字化加工技术，PEEK复合材料有望在更多极端工况和高性能需求领域规模化应用，成为下一代高性能工程材料的核心。
中华人民共和国国家发展和改革委员会 中华人民共和国工业和信息化部 中华人民共和国应急管理部 中华人民共和国生态环境部 中华人民共和国科学技术部 中华人民共和国财政部 中华人民共和国商务部 中国石油和化学工业联合会
江苏省发展和改革委员会 江苏省工业和信息化厅 江苏省财政厅 江苏省生态环境厅 江苏省科学技术厅 江苏省商务厅 江苏省应急管理厅 江苏省市场监督管理局 江苏省统计局
北京市化学工业协会 天津市石油和化工协会 辽宁省石油和化学工业协会 内蒙古石油和化学工业协会 重庆市石油与天然气学会 河北省石油和化学工业协会 山西省化学工业协会 吉林省能源协会 黑龙江省石化行业协会 浙江省石油和化学工业行业协会 安徽省石油和化学工业协会 福建省石油和化学工业协会 江西省石油和化学工业协会 河南省石油和化学工业协会 湖北省石化行业协会 湖南省石油化学工业协会 广东省石油和化学工业协会 海南省石油和化学工业行业协会 四川省化工行业协会 贵州省化学工业协会 云南省化工行业协会 陕西省经济联合会 甘肃省石化工业协会 青海省化工协会
电话：协会：025-8799064 学会：025-86799482
会员服务部：025-86918841
信息部：025-86910067
传真：025-83755381
邮箱：jshghyxh@163.com
邮编：210019
地址：南京市梦都大街50号东楼(省科技工作者活动中心)5楼
苏公网安备 32010502010057号
备案号：苏ICP备2026013520号-2 “坚决打赢禁毒人民战争”专栏—法律法规
电话：025-8799064
会员服务部：86918841
信息部：86910067
传真：025-83755381
邮箱：jshghyxh@163.com
邮编：210019
地址：南京市梦都大街50号东楼(省科技工作者活动中心)5楼
苏公网安备32010502011424号
