PEEK特性及應(yīng)用

1、PEEK的特性及用張澤華2013034227 聚醚醚酮 (PEEK)是英國(guó) ICI公司于 1977年開發(fā)成功 并于 80年代初期由英國(guó) Victrex公司實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的一 種高性能特種工程塑料,被稱為塑料工業(yè)的金字塔尖。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更多顯著優(yōu)勢(shì)，耐正高溫260度、機(jī)械性能優(yōu)異、自潤(rùn)滑性好、耐化學(xué)品腐蝕、阻燃、耐剝離性、耐磨性、不耐強(qiáng)硝酸、濃硫酸、抗輻射、超強(qiáng)的機(jī)械性能可用于高端的機(jī)械、核工程和航空等科技。PEEK特性 PEEK是芳香族結(jié)晶性熱塑性聚合物 ,是由聚芳醚酮的 重復(fù)單元構(gòu)成的。PEEK的熔點(diǎn)為 334,玻璃化轉(zhuǎn)

2、變溫度 (Tg )為 143,可能達(dá)到的最大結(jié)晶度約為 48% ,通常為 20%30% ,它在無定形狀態(tài)下的密度為 1 . 265 g/cm3 ,而在 最大結(jié)晶度下的密度為 1 . 32 g /cm3。PEEK具有如下突出 的性能 : (1)極高的耐熱性?？稍?250長(zhǎng)期使用 ,瞬間使用溫 度可達(dá) 300,在 400短時(shí)間內(nèi)幾乎不分解。與其它耐高 溫塑料如聚酰亞胺 (PI)、 聚苯硫醚 ( PPS)、 聚四氟乙烯 ( PT2F E)、 聚苯醚 (PPO)等相比 ,使用溫度上限高出近 50。 (2)優(yōu)良的力學(xué)性能及尺寸穩(wěn)定性。其與幾種典型的 耐高溫塑料性能對(duì)比PEEK在高溫下能保持較高的強(qiáng)度 ,

3、 200時(shí)的彎曲強(qiáng)度仍可達(dá) 24 MPa, 250時(shí)的彎曲強(qiáng) 度和壓縮強(qiáng)度可達(dá) 12-13 MPa,特別適于制造在高溫下能 連續(xù)工作的構(gòu)件。PEEK的剛性高、 尺寸穩(wěn)定性好及線脹系 數(shù)小 ,非常接近于金屬鋁。另外 , PEEK還具有良好的耐蠕 變性能 ,可以在使用期內(nèi)承受極大的應(yīng)力 ,不會(huì)因時(shí)間的延 長(zhǎng)而產(chǎn)生明顯延伸。PEEK與幾種典型的耐高溫塑料性能對(duì)比 (3)優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性。即使在高溫下 PEEK也能很好地抵抗大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)的腐蝕 ,耐腐蝕性與鎳鋼相近。在通常情況下唯一能溶解 PEEK的是濃硫酸。 (4)耐水解性能好?？梢缘钟蚋邏核魵猱a(chǎn)生的 化學(xué)破壞。在高溫和高壓條件下 , PE

4、EK構(gòu)件可在水環(huán)境中 連續(xù)工作而仍能保持良好的力學(xué)性能。如在 100的水中 連續(xù)浸泡 200 d,強(qiáng)度幾乎保持不變(5)阻燃性能好。可達(dá)到 UL 94 V - 0級(jí) ,有自熄性 ,在 火焰條件下釋放的煙和有毒氣體少。 (6)電性能好。在很寬的頻率和溫度范圍內(nèi) , PEEK可 保持電性能不變。 (7)耐輻射能力強(qiáng)。PEEK具有非常穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu) , 在高劑量電離輻射下 PEEK部件也可以正常工作。 (8)韌性好。對(duì)交變應(yīng)力的耐疲勞性是所有塑料中最 出眾的 ,可與合金材料相媲美。 (9)優(yōu)良的耐摩擦和耐磨損性能?？稍?250保持很高 的耐磨性和低的摩擦系數(shù)。 (10)加工性能好。易于擠出和注塑 ,

5、且成型效率高。(11)自潤(rùn)滑性PEEK在所有塑料中具有出眾的滑動(dòng)特性，適合于嚴(yán)格要求低摩擦系數(shù)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(rùn)滑性能更佳。PEEK的成型加工 注射成型 PEEK可采用螺桿式或柱塞式注塑機(jī)加工成型 ,注塑機(jī)須滿足的條件為: 料筒可升溫至 400; 料筒內(nèi)沒有熔料死角。由于 PEEK熔體粘度高 ,不會(huì)自動(dòng)流淌 ,所以噴嘴不需要加斷流閥。 為確保 PEEK具有良好的注塑特性及在成型過程中形成高度結(jié)晶 ,注射成型時(shí) ,模具溫度應(yīng)保持在 160-200。 這樣即使不再對(duì) PEEK制品進(jìn)行熱處理也能得到性能很好 的制品。如模具溫度無法達(dá)到要求 ,可將制品

6、在 200熱處理 1 h。擠出成型PEEK的熱 穩(wěn)定性非常好 ,但在加工過程中會(huì)形成凝膠 ,導(dǎo)致形成砂礫 狀表面。網(wǎng)篩可以有效地分離這些凝膠 ,在擠出薄片時(shí)推薦 使用 2層 38m (400目 )不銹鋼網(wǎng)篩。為降低制品的表面 粗糙度 ,模口溫度應(yīng)維持在 (380 2) 。下表列出 PEEK薄膜的擠出成型工藝條件PEEK的應(yīng)用 由于PEEK(聚醚醚酮)塑膠原料樹脂具有以上眾多優(yōu)點(diǎn)，因此在石油化工、電子電氣、儀器儀表、機(jī)械汽車、醫(yī)療衛(wèi)生、航天航空、軍工核能等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)比較成熟的應(yīng)用有：空壓機(jī)的活塞環(huán)、止推環(huán)、阻流環(huán)，閥片，菌型閥，星輪，密封環(huán)，球閥閥座，軸承保持架，無油潤(rùn)滑

7、軸承，磁力泵隔離套，電極，齒輪，螺絲，電磁線，輻射護(hù)窗，微波消解罐，晶圓承載器等。聚醚醚酮(PEEK)樹脂是一種性能優(yōu)異的特種工程塑料，性能優(yōu)異應(yīng)用廣PEEK樹脂最早在航空航天領(lǐng)域獲得應(yīng)用，替代鋁和其他金屬材料制造各種飛機(jī)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(jī)械性能，作為制造發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)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(dòng)、剎車和空調(diào)系統(tǒng)中被廣泛采用。 PEEK樹脂還可在134下經(jīng)受多達(dá)3000次的循環(huán)高壓滅菌，這一特性使其可用于生產(chǎn)滅菌要求高、需反復(fù)使用的手術(shù)和牙科設(shè)備。PEEK不僅具有質(zhì)量輕、無毒、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，還是目前與人體骨骼最接

8、近的材料，可與肌體有機(jī)結(jié)合，所以用PEEK樹脂代替金屬制造人體骨骼是其在醫(yī)療領(lǐng)域的又一重要應(yīng)用。隨著對(duì)PEEK了解的深入，其在醫(yī)學(xué)應(yīng)用由最初的椎間融合器擴(kuò)展到骨科、顱頜面外科、口腔修復(fù)及眾多創(chuàng)新植入產(chǎn)品。PEEK的應(yīng)用舉舉例 航天航空的應(yīng)用 PEEK取代金屬應(yīng)用于飛機(jī)機(jī)門零部件 空中巴士直升機(jī)公司(Airbus Helicopters)在Airbus A350-900機(jī)門的一個(gè)配件上以高模量、碳纖增強(qiáng)PEEK樹脂替代鋁材。據(jù)悉，這款PEEK樹脂由英國(guó)威格斯公司提供。由Victrex PEEK 90HMF40制成的支架目前已經(jīng)量產(chǎn)，進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用。以此取代金屬件使飛機(jī)的重量和成本下降了40%。 A350XWB機(jī)門的纖維增強(qiáng)聚合物(FRP)結(jié)構(gòu)采用了外部表層+內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)。新配件將外部表層和內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)點(diǎn)狀連接在一起。兩個(gè)配件形成了一個(gè)盒狀結(jié)構(gòu)，可以將斷面慣性矩最大化。 空中巴士直升機(jī)機(jī)門研究和技術(shù)主管Christian Wolf解釋了PEEK配件的重要性：“按照標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷情況，比如內(nèi)艙壓力，這種點(diǎn)狀連接降低了外部表層的變形，從而維持機(jī)門空氣動(dòng)力特性。機(jī)門的每一個(gè)零部件都有各自的備用設(shè)計(jì)，如果支架旁邊的零部件壞了，支架將會(huì)提供一個(gè)備用通道來轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)負(fù)載