聚醚醚酮,英文名稱polyetheretherketone(簡稱PEEK),它是分子主鏈中含有鏈節(jié)的線性芳香族高分子化合物。其構成單位為氧-對亞基-氧-羰-對亞基,是半結晶性、熱塑性塑料。
PEEK(聚醚醚酮)塑膠原料是芳香族結晶型熱塑性高分子材料,其熔點為334℃,具有機械強度高、耐高溫、耐沖擊、阻燃、耐酸堿、耐水解、耐磨、耐疲勞、耐輻照及良好的電性能。PEEK是一種耐高溫、高性能的熱塑性特種工程塑料。它有著良好的機械性能和耐化學品、耐磨損、耐水解等性能;它比重輕,自潤滑性能好,由于具有非常好的加工性能,可以填充碳纖維、二硫化鉬等進一步提高潤滑性能和機械強度。 PEEK工程塑料廣闊的應用空間涉及到航空、機械、電子、化工、汽車等高科技工業(yè)領域,可制造高要求的機械零部件,如齒輪、軸承、活塞環(huán)、支撐環(huán)、密封環(huán)(函)、閥片、耐磨圈等。
耐高溫
PEEK樹脂具有較高的熔點(334℃)和玻璃化轉變溫度(1 43℃),連續(xù)使用溫度為260℃,其30%GF或CF增強牌號的負載熱變型溫度高達316℃。
機械特性
PEEK(聚醚醚酮)塑膠原料樹脂具有良好的韌性和剛性,它具備與合金材料媲美的對交變應力的優(yōu)良耐疲勞性。
阻燃性
材料的易燃性即從氧、氮混合劑獲得高能量點燃后維持燃燒的能力。測量易燃性的公認標準為UL94,方法是先點燃預定形狀的垂直樣品,然后測得該材料自動熄滅所用的時間。PEEK檢測結果為V-0,這是阻燃性的優(yōu)等級。
發(fā)煙性
測量由塑料燃燒所產生煙塵的標準為ASTM E662,此標準是采用美國國家標準局(NBS)的煙塵實驗室,以比光學密度為單位,測量由標準形狀樣品燃燒生產的煙塵的可見光暗淡程度,該測試可以在持續(xù)燃燒(有火焰)或燃燒中斷(無火焰)的情況下進行,在塑料中PEEK具有低發(fā)煙性。
毒氣逸散性
PEEK與很多有機材料相同,在高溫分解時,PEEK主要產生二氧化碳和一氧化碳,使用英國航行器測試標準BSS 7239可以檢測到極低濃度的毒氣逸散,這種檢測過程需要在1立方米的空間內完全燃燒100克樣品,然后分析其中所產生的毒氣,毒性指數定義為在正常情況下產生的毒氣濃度綜合與30分鐘可以使人致命的劑量之比,PEEK450G的指數為0.22,且沒有檢測到酸性氣體。
穩(wěn)定性
PEEK塑膠原料具有優(yōu)越的尺寸穩(wěn)定特性,這對某些應用來說有的很重要。溫度、濕度等環(huán)境條件的變化對PEEK零件的尺寸影響不大,可以滿足對尺寸精度要求比較高工況下的使用要求。
1.PEEK塑膠原料注塑成型收縮率小,這對控制PEEK注塑零件的尺寸公差范圍非常有好處,使PEEK零件的尺寸精度比通用塑料高很多;
2. 熱膨脹系數小,隨著溫度的變化(可由環(huán)境溫度的變化或運轉過程中摩擦生熱引起),PEEK零件的尺寸變化很?。?/div>
3. 尺寸穩(wěn)定性好,塑料的尺寸穩(wěn)定性是指工程塑料制品在使用或存放過程中尺寸穩(wěn)定的性能,這種尺寸的變化主要是因為聚合物分子的活化能提高后,使鏈段有某種程度的卷曲導致的;
4.PEEK耐熱水解特性突出,在高溫高濕環(huán)境下吸水性很低,不會出現類似尼龍等通用塑料因吸水而使尺寸發(fā)生明顯變化的情況;
絕緣穩(wěn)定性
PEEK(聚醚醚酮)塑膠原料樹脂具有良好的電絕緣性能,并保持到很高的溫度范圍。其介電損耗在高頻情況下也很小
耐輻照性和耐剝離性
PEEK(聚醚醚酮)塑膠原料樹脂有良好的耐輻照性和耐剝離性,因此可 以用來制成特殊用途的電磁線.
改性
PEEK純料的性能難以滿足不同行業(yè)領域的不同需求,故在特種工作環(huán)境需要對PEEK進行改性,其主要手段有共混改性、共聚改性、復合增強改性、填實改性、納米改性和表面改性等技術。通過改性可以增加PEEK的某方面性能,如耐磨性、沖擊強度等,從而擴展了PEEK的應用范圍,降低了材料的使用成本,改良了PEEK的加工性能。
PEEK常用改性
波纖改性:10%波纖改性、20%波纖改性、30%波纖改性
碳纖改性:10%碳纖改性、20%碳纖改性、30%碳纖改性
應用領域
由于PEEK(聚醚醚酮)塑膠原料樹脂具有以上眾多優(yōu)點,因此在石油化工、電子電氣、儀器儀表、機械汽車、醫(yī)療衛(wèi)生、航天航空、軍工核能等諸多領域得到了廣泛的應用。
聚醚醚酮(PEEK)樹脂是一種性能優(yōu)異的特種工程塑料,與其他特種工程塑料相比具有諸多顯著優(yōu)勢,耐高溫、機械性能優(yōu)異、自潤滑性好、耐化學品腐蝕、阻燃、耐剝離性、耐輻照性、絕緣性穩(wěn)定、耐水解和易加工等,在航空航天、汽車制造、電子電氣、醫(yī)療和食品加工等領域得到廣泛應用。 性能優(yōu)異應用廣PEEK樹脂早在航空航天領域獲得應用,替代鋁和其他金屬材料制造各種飛機零部件。汽車工業(yè)中由于PEEK樹脂具有良好的耐摩擦性能和機械性能,作為制造發(fā)動機內罩的原材料,用其制造的軸承、墊片、密封件、離合器齒環(huán)等各種零部件在汽車的傳動、剎車和空調系統(tǒng)中被廣泛采用。
PEEK樹脂是理想的電絕緣體,在高溫、高壓和高濕度等惡劣的工作條件下,仍能保持良好的電絕緣性能,因此電子信息領域逐漸成為PEEK樹脂第二大應用領域,制造輸送超純水的管道、閥門和泵,在半導體工業(yè)中,常用來制造晶圓承載器、電子絕緣膜片以及各種連接器件。作為一種半結晶的工程塑料,PEEK不溶于濃外的幾乎所有溶劑,因而常用來制作壓縮機閥片、活塞環(huán)、密封件和各種化工用泵體、閥門部件。 PEEK樹脂還可在134℃下經受多達3000次的循環(huán)高壓滅菌,這一特性使其可用于生產滅菌要求高、需反復使用的手術和牙科設備。PEEK不僅具有質量輕、無毒、耐腐蝕等優(yōu)點,還是目前與人體骨骼接近的材料,可與肌體有機結合,所以用PEEK樹脂代替金屬制造人體骨骼是其在醫(yī)療領域的又一重要應用。
由于聚醚醚酮PEEK具有優(yōu)良的綜合性能,在許多特殊領域可以替代金屬、陶瓷等傳統(tǒng)材料。該塑料的耐高溫、自潤滑、耐磨損和抗疲勞等特性,使之成為當今熱門的高性能工程塑料之一,它主要應用于航空航天、汽車工業(yè)、電子電氣和醫(yī)療器械等領域。
(1)航空航天領域聚醚醚酮:PEEK可加工成各種高精度的飛機零部件,由于其耐水解、耐腐蝕和阻燃性能好,可加工成飛機的內/外部件及火箭發(fā)動機的許多零部件。
(2)汽車制造聚醚醚酮:PEEK一直成功地用于汽車制造業(yè),由于它具有良好耐摩擦性能,可以替代金屬(包括不銹鋼、鈦)制造發(fā)動機內罩、汽車軸承、密封件和剎車片等。
(3)工業(yè)領域聚醚醚酮:PEEK由于具有良好機械性能、耐高溫、耐磨耗,并能耐高壓,常用來制造壓縮機閥片、活塞環(huán)、密封件等。
(4)醫(yī)療器械聚醚醚酮:PEEK可在134℃下經受3000次循環(huán)高壓滅菌,這一特性能滿足滅菌要求高、需反覆使用的手術和牙科設備的制造,加上它的抗蠕變和耐水解性,用它可制造需高溫蒸汽消毒的各種醫(yī)療器械。尤為重要的是PEEK無毒、質輕、耐腐蝕,是與人體骨骼接近的材料,因此可采用PEEK代替金屬制造人體骨骼。
(5)絕緣材料:PEEK因具有優(yōu)良的電氣性能,在高溫、高濕等惡劣條件下,聚醚醚酮的絕緣性能仍能保持,是理想的電絕緣材料,特別是在半導體工業(yè)中得到廣泛應用。
(6)是一種新型工程塑料,可用作耐高溫結構材料和電絕緣材料,可與玻璃纖維或碳纖維復合制備增強材料。
(7)改性聚醚醚酮(PEEK),有黑色碳纖增強導電聚醚醚酮(PEEK),有紅色碳纖增強導電聚醚醚酮(PEEK),有礦物增強聚醚醚酮(PEEK),有玻纖增強聚醚醚酮(PEEK),及PEEK樹脂。
雖然聚醚醚酮具有許多優(yōu)良性能,但是價格昂貴,限制了其在一些領域的應用。另外,它的沖擊強度較差,為了進一步提高其性能,以滿足各個領域的綜合性能和多樣化需要,可采用填充、共混、交聯(lián)、接枝等方法對其進行改性,以得到性能更加優(yōu)異的PEEK塑料合金或PEEK復合材料。例如:PEEK與聚醚共混可得到更好的力學性能和阻燃性;PEEK與PTFE共混制成復合材料,具有突出的耐磨性,可用于制造滑動軸承、動密封環(huán)等零部件;PEEK用碳纖維等填充改性,制成增強的PEEK復合材料,可大大提高材料的硬度、剛性及尺寸的穩(wěn)定性等。
PEEK耐高溫熱性能十分突出,可在250℃下長期使用,瞬間使用溫度可達300℃;其剛性大,尺寸穩(wěn)定性,線脹系數較小,接近于金屬鋁材科;PEEK化學穩(wěn)定性好,對酸、堿及幾乎所有的有機溶劑都有很強的抗腐蝕能力,同時具有阻燃、抗輻射等性能;PEEK耐滑動磨損和微動磨損的性能優(yōu)異,尤其是能在250℃下保持高耐磨性和低摩擦因數;此外,PEEK易于擠出和注射成型。憑借這些優(yōu)異的綜合性能,、PEEK主要應用在汽車和航空發(fā)動機箱、頭燈反射器、熱交換制件,閥門襯套以及深海油田制件,機械、石油、化工、核電、軌道交通、電子和醫(yī)學等領域有廣泛的應用。
(8)機械特性:PEEK是韌性和剛性兼?zhèn)洳⑷〉闷胶獾乃芰?。特別是它對交變應力的優(yōu)良耐疲勞是所有塑料中出眾的,可與合金材料媲美。
(9)自潤滑性:PEEK在所有塑料中具有出眾的滑動特性,適合于嚴格要求低摩擦系數和耐摩耗用途使用。特別是碳纖、石墨各占一定比例混合改性的PEEK自潤滑性能更佳。
(10)耐化學藥品性(耐腐蝕性):PEEK具有優(yōu)異的耐化學藥品性.在通常的化學藥品中,能溶解或者破壞它的只有濃 ,它的耐腐蝕性與鎳鋼相近。
(11)阻燃性:PEEK是非常穩(wěn)定的聚合物,1.45mm厚的樣品,不加任何阻燃劑就可達到高阻燃標準。
(12)耐剝離性:PEEK的耐剝離性很好,因此可制成包覆很薄的 或電磁線,并可在苛刻條件下使用。
(13)耐疲勞性:PEEK在所有樹脂中具有好的耐疲勞性。
(14)耐輻照性:耐高輻照的能力很強,超過了通用樹脂中耐輻照性好的聚乙烯??梢宰鞒?gamma;輻照劑量達1100Mrad時仍能保持良好的絕緣能力的高性能 。
(15)耐水解性:PEEK及其復合材料不受水和高壓水蒸氣的化學影響,用這種材料作成的制品在高溫高壓水中連續(xù)使用仍可保持優(yōu)異特性。
耐輻照性、絕緣性穩(wěn)定、耐水解,抗壓,耐腐蝕,其符合材料制作成的機械零件具有自潤滑效果。 其耐溫、熱穩(wěn)定性佳、超高耐熱(較PPS優(yōu)良)、HDT在315攝氏度以上,UL連續(xù)使用溫度為250攝氏度。
目前使用
目前在消毒柜和無線驗證系統(tǒng)上,有時會采用peek,相當不銹鋼的功效。 聚醚醚酮樹脂( Polyether Ether Ketone,簡稱 PEEK樹脂 )是由4,4‘-二氟二甲酮與對二酚在堿金屬碳酸鹽存在下,以二砜作溶劑進行縮合反應制得的一種新型半晶態(tài)芳香族熱塑性工程塑料。它屬耐高溫熱塑性塑料,具有較高的玻璃化轉變溫度( 143℃ )和熔點( 334℃ ),負載熱變型溫度高達316℃( 30%玻璃纖維或碳纖維增強牌號 ),可在250℃下長期使用,與其他耐高溫塑料如PI、PPS、PTFE、PPO等相比,使用溫度上限高出近50℃;PEEK樹脂不僅耐熱性比其他耐高溫塑料優(yōu)異,而且具有高強度、高模量、高斷裂韌性以及優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性;PEEK樹脂在高溫下能保持較高的強度,它在200℃時的彎曲強度達24MPa左右,在250℃下彎曲強度和壓縮強度仍有12~13MPa;PEEK樹脂的剛性較大,尺寸穩(wěn)定性較好,線脹系數較小,非常接近于金屬鋁材料;具有優(yōu)異的耐化學藥品性,在通常的化學藥品中,只有濃能溶解或者破壞它,它的耐腐蝕性與鎳鋼相近,同時其自身具有阻燃性,在火焰條件下釋放煙和有毒氣體少,抗輻射能力強;PEEK樹脂的韌性好,對交變應力的優(yōu)良耐疲勞性是所有塑料中出眾的,可與合金材料媲美;PEEK樹脂具有突出的摩擦學特性,耐滑動磨損和微動磨損性能優(yōu)異,尤其是能在250℃下保持高的耐磨性和低的摩擦系數;PEEK樹脂易于擠出和注射成型,加工性能優(yōu)異,成型效率較高。此外,PEEK還具有自潤滑性好、易加工、絕緣性穩(wěn)定、耐水解等優(yōu)異性能,使得其在航空航天、汽車制造、電子電氣、醫(yī)療和食品加工等領域具有廣泛的應用,開發(fā)利用前景十分廣闊。
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