将多壁碳纳米管（MWCNTs）添加到聚醚醚酮（PEEK）塑胶中，可以显著改善 PEEK 的力学性能、电学性能和热性能等。然而，添加比例并非固定，而是需要依据不同的应用场景和性能需求来进行调整。以下为你详细介绍：
改善力学性能
- 增强目的：MWCNTs 具有极高的强度和模量，添加到 PEEK 中可形成有效的增强相，显著提高复合材料的拉伸强度、弯曲强度和模量等力学性能。
- 建议比例：当主要目的是增强 PEEK 的力学性能时，MWCNTs 的添加比例通常在 1% - 5%（质量分数，下同）之间。在这个范围内，MWCNTs 能够在 PEEK 基体中较好地分散，与基体形成良好的界面结合，从而有效地传递应力，提高复合材料的力学性能。例如，研究表明，当 MWCNTs 的添加量为 3% 时，PEEK 复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别比纯 PEEK 提高了 20% 和 30% 左右 。
提高电学性能
- 导电目的：虽然 MWCNTs 本身具有良好的导电性，但在 PEEK 基体中，只有当 MWCNTs 形成连续的导电网络时，复合材料才会表现出明显的导电性能。
- 建议比例：为了使 PEEK 复合材料具有较好的电学性能，MWCNTs 的添加比例通常需要达到 5% - 15%。当添加比例较低时，MWCNTs 在 PEEK 基体中分散较为孤立，难以形成有效的导电网络，复合材料的电学性能改善不明显。随着添加比例的增加，MWCNTs 之间的相互作用增强，逐渐形成连续的导电网络，复合材料的电导率显著提高。例如，当 MWCNTs 的添加量达到 10% 时，PEEK 复合材料的电导率可提高几个数量级，从而使其具有良好的抗静电性能或导电性能 。
提升热性能
- 导热目的：MWCNTs 具有较高的热导率，将其添加到 PEEK 中可以提高复合材料的热导率，改善其散热性能。此外，MWCNTs 还可以在一定程度上提高 PEEK 的热稳定性，使其在高温环境下能够保持较好的性能。
- 建议比例：当希望通过添加 MWCNTs 来提升 PEEK 的热性能时，添加比例一般在 3% - 10% 之间。在这个比例范围内，MWCNTs 能够在 PEEK 基体中均匀分散，形成有效的热传导通道，从而提高复合材料的热导率。同时，MWCNTs 与 PEEK 基体之间的相互作用也能够增强基体的热稳定性，提高复合材料的热分解温度。例如，研究发现，当 MWCNTs 的添加量为 5% 时，PEEK 复合材料的热导率比纯 PEEK 提高了 30% 左右，热分解温度也提高了 20 - 30℃ 。
其他需要考虑的因素
- 分散性问题：MWCNTs 的直径非常小，比表面积大，容易发生团聚现象。在添加到 PEEK 中时，如果分散不均匀，会导致复合材料内部出现应力集中点，降低材料的力学性能和其他性能。因此，在确定添加比例时，需要充分考虑如何保证 MWCNTs 在 PEEK 基体中的良好分散。通常可以采用物理分散方法（如超声分散、机械搅拌等）或化学分散方法（如对 MWCNTs 进行表面改性，使其与 PEEK 基体具有更好的相容性）来提高 MWCNTs 的分散性。
- 成本因素：MWCNTs 的制备成本相对较高，随着添加比例的增加，复合材料的成本也会显著上升。在实际应用中，需要在满足性能要求的前提下，尽量降低成本。因此，在确定添加比例时，需要综合考虑性能提升和成本增加之间的平衡。例如，如果对材料的力学性能要求不是特别高，可以适当降低 MWCNTs 的添加比例，同时通过优化其他工艺参数或添加少量其他助剂来弥补力学性能的损失，从而在保证一定性能的前提下降低成本。
- 加工工艺的影响：PEEK 本身是一种高性能工程塑料，具有较高的熔点和熔体粘度，加工难度较大。添加 MWCNTs 后，复合材料的熔体粘度会进一步增加，流动性变差，对加工工艺提出了更高的要求。例如，在注塑成型过程中，需要提高注塑压力和温度，以保证复合材料能够顺利填充模具型腔。同时，过高的加工温度和压力可能会导致 MWCNTs 的结构破坏或与 PEEK 基体之间的界面结合变差，从而影响复合材料的性能。因此，在确定添加比例时，需要充分考虑加工工艺对复合材料性能的影响，通过优化加工工艺参数（如加工温度、压力、时间等）来保证复合材料在加工过程中的稳定性和性能一致性。