3D打印高性能塑料

PEEK(聚醚醚酮)是一種半晶態(tài)聚合物，綜合性能優(yōu)良的特種工程塑料。具有高熔點(343°C)和優(yōu)異的力學性能。PEEK自1978年由ICI公司開發(fā)以來，一直被作為重要的戰(zhàn)略性國防軍工材料。近年來，隨著3D打印技術(shù)的興起與應(yīng)用，PEEK憑借高溫性能、機械強度、生物相容性以及優(yōu)異的耐化學性，使其成為適用3D為熱門的3D打印材料。圖為：PEEK材料什么是PEEK？總部位于英國的帝國化學工業(yè)公司（ICI）在20世紀80年代推出了聚醚醚酮（PEEK）純度聚合物，其包含兩個醚基團和一個酮基的重復(fù)單體。（PAEK）家族，其家族成員還有PEK、PEEKK、PEKK或PEKEKK等。由于其優(yōu)異的性能和廣泛的可用性，它的光芒較家族其他成員更勝一籌，使其成為該特定聚合物群中應(yīng)用最廣泛的一種。PEEK優(yōu)異性能PEEK具有一些格外引人注目的性能，主要表現(xiàn)在：耐高溫性：PEEK具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg=143℃）和熔點（Tm=334℃），其負載熱變形溫度高達316℃期使用溫度為260℃，瞬時使用溫度可達300℃。自潤滑性：PEEK墨、PTFE改性的PEEK耐磨性非常優(yōu)越。耐腐蝕性：除濃硫酸外，PEEK不溶于任何溶劑，具有很高的化學穩(wěn)定性。阻燃性：PEEK具有自熄性，即使不加任何阻燃劑，可達到UL標準的94V-0級。易加工性：由于PEEK型、模壓成型及熔融紡絲等。圖為：PEEK顆粒機械特性：PEEK具有良好的韌性和剛性，它具備與合金材料媲美的優(yōu)良耐疲勞性。電性能：PEEK強，保持良好的絕緣性能。的機械性能。耐候性：優(yōu)良的耐候性能，聚合物可用于制造工作環(huán)境要求嚴格或需要經(jīng)常耐殺菌處理的組件。PEEK的缺點和其他材料一樣，PEEK也有一些不容忽視的缺點需要注意。PEEK的熔點為343°C（649.4°F），決定了其必須在非常高的溫度下進行處理，這也會導致變形出現(xiàn)。PEEK是半結(jié)晶聚件內(nèi)的殘余應(yīng)力，擠出機、加熱室的溫度環(huán)境非常重要。PEEK難以抵抗氯/溴、濃硫酸和硝酸以及酮類和硝基苯。PEEK也會受到鹵素和鈉的侵蝕，限制了它在某些工業(yè)領(lǐng)域的使用。此外，PEEK的紫外線穩(wěn)定性，可用于需要更高抗紫外線性質(zhì)的某些應(yīng)用。PEEK發(fā)展歷程及性能提升總體而言，PEEK材料經(jīng)過三個發(fā)展階段。年，是PEEK的初始孕育階段，英國ICI開發(fā)研制出PEEK，申請專利并將其工業(yè)化。此時，PEEK的主要性能體現(xiàn)在耐高溫性、自潤滑性、耐腐蝕性等，主要用于國防軍工領(lǐng)域。年，處于PEEK的壟斷發(fā)展及瓦解階段，英國威格斯（Victrex）公司從ICI收購PEEK業(yè)務(wù)，呈現(xiàn)壟斷式發(fā)展態(tài)勢，并不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模，應(yīng)用領(lǐng)域也從最初的軍用拓展至工業(yè)及生物醫(yī)療等民用領(lǐng)域。由于PEEK發(fā)出具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的PEEK地位的公司，并進一步提升了PEEK材料的性能，與碳纖維、玻璃纖維、晶須等復(fù)合增強，形成性能更優(yōu)越的復(fù)合材碳纖增強系列、PEEK玻纖增強系列以及按照客戶要求配方改性PEEK系列，這些改良后的PEEK力學性能優(yōu)異，耐磨、耐輻照、耐剝離性能更顯著。年至今，PEEK進入全面發(fā)展階段，業(yè)內(nèi)收購重組劃分市場。贏創(chuàng)（Evonik）收購了吉大高新，索爾維（Solvay）收購了印度Garda的PEEK業(yè)務(wù)。2009年，我國金發(fā)科技股份有限公司、盤錦中潤特塑有限公司等進入該領(lǐng)域。這一階PEEK的改性復(fù)合及加工技術(shù)逐步發(fā)展，PEEK與聚合物如聚四氟乙烯、聚醚砜、液晶聚合物、聚醚酰亞胺等共混，還可以填充微米、納米級無機顆粒，以改善其摩擦學性能，同時提高PEEK的剛性、尺寸穩(wěn)定性及沖擊強性等性能。從最初的晶體聚合物，到融入碳纖維、玻璃纖維形成更優(yōu)越的復(fù)合材料，再到填充微米、納米級無機顆粒，PEEK能隨著與其他材料的融合進一步提升，應(yīng)用范圍也在進一步擴大。PEEK的應(yīng)用領(lǐng)域瑕不掩瑜，基于PEEK制造的物體和零部件，其性能和可塑性早已超過材料本身的局限性，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展。在許多特殊領(lǐng)域可以替代金屬、陶瓷等傳統(tǒng)材料，使之成為當今最熱門的高性能工程塑料之一，在航空航天、汽車工業(yè)、電子電氣和醫(yī)療機械等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。數(shù)顯顯示，汽車等（包括航空）運輸業(yè)市場約占PEEK樹脂消費量的50%，半導體制造設(shè)備占20%機械零部件制品占30%，醫(yī)療器械和分析儀器等其他市場占10%。汽車等運輸機械領(lǐng)域PEEK向零部件等都選用了PEEK要求，PEEK樹脂的需求仍將不斷增長。PEEK(聚醚醚酮)是一種半晶態(tài)聚合物，綜合性能優(yōu)良的特種工程塑料。具有高熔點(343°C)和優(yōu)異的力學性能。PEEK自1978年由ICI公司開發(fā)以來，一直被作為重要的戰(zhàn)略性國防軍工材料。近年來，隨著3D打印技術(shù)的興起與應(yīng)用，PEEK憑借高溫性能、機械強度、生物相容性以及優(yōu)異的耐化學性，使其成為適用3D為熱門的3D打印材料。圖為：PEEK材料制造的汽車周邊零部件半導體制造以及電子電器行業(yè)有望成為PEEK樹脂應(yīng)用的另一個增長點。在半導體行業(yè)，為了達到高功能化、低成本，的特殊要求，這將是PEEK樹脂大顯身手的地方。辦公用機械零部件領(lǐng)域圖為：peek材料的齒輪對于復(fù)印機的分離爪、特殊耐熱軸承、鏈條、齒輪等，用PEEK耐疲勞，并能夠做到無油潤滑。電線包覆領(lǐng)域3D打印高性能塑料——PEEK-3D打印/手板模型-機械社區(qū)-百萬機械行業(yè)人士網(wǎng)絡(luò)家園圖為：PEEK材料應(yīng)用于電線包覆PEEK包覆層有很好的阻燃性，不加任何阻燃劑，其阻燃級別即可達UL94V-0級。PEEK樹脂也具有耐剝離性、耐輻照性（109拉德）等優(yōu)點，因此用在軍工以及核能等相關(guān)領(lǐng)域的特種電線。纖維領(lǐng)域圖為：PEEK應(yīng)用于工業(yè)濾布纖維（包括單絲）可用于工業(yè)濾布、工業(yè)用刷等制品中。在復(fù)合材料領(lǐng)域，PEEK纖維的魅力在于其熱塑性且耐高溫。在工業(yè)濾布和工業(yè)用刷方面除耐熱性外，其魅力還在于它的耐化學藥品性和耐磨性。醫(yī)療分析器械領(lǐng)域圖為：PEEK應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域PEEK可耐反復(fù)的高壓滅菌，在醫(yī)療器械中可用于制造內(nèi)窺鏡零件、牙科用的去垢器等。另外，由于PEEK的高強度和低溶出性，已用在儀器分析的液相色譜柱、管、附件等。而且，由于PEEK與人體具有很好的相融性，作為人工骨材料已經(jīng)成功地替代了傳統(tǒng)的鈦金屬。PEEK材料廠商作為重要的特種工程塑料，其對生產(chǎn)過程和材料性能有著嚴格的要求。英國威格斯（Victrex）維(Solvay)、德國贏創(chuàng)(Evonik)是全球三大PEEK生產(chǎn)商。英國威格斯（Victrex）圖為：Victrex品牌標識英國威格斯公司(Victrexplc)，原為英國ICI高級材料公司的分公司，于1993年被管理層收購并獨立發(fā)展，如今為全球領(lǐng)先創(chuàng)新型高性能聚芳醚酮材料制造商。威格斯是全世界最早生產(chǎn)PEEK的廠家，從事PEEK研發(fā)生產(chǎn)銷售30多年。威格斯公司專門從事高性能聚芳醚酮的開發(fā)和生產(chǎn)。威格斯的PEEK聚合物已經(jīng)在長絲熔融和粉料激光燒結(jié)的3D案。比利時索爾維(Solvay)圖為:索爾維(Solvay)品牌標識索爾維是一家總部位于比利時首都布魯塞爾的跨國性化工集團。索爾維集團的產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)領(lǐng)域，旗下90%品、特種化學品、特種聚合物、新興生物化學等業(yè)務(wù)領(lǐng)域占據(jù)重要地位。索爾維的PEEK材料用于3D打印已經(jīng)獲得了一系列的成功案例，其中，傳奇性汽車創(chuàng)新者MattiHoltzberg領(lǐng)導的Polimotor2項目，配備了索爾維KetaSpire?聚醚醚酮增強等級生產(chǎn)的3D打印燃油進氣歧管。德國贏創(chuàng)(Evonik)圖為：德國贏創(chuàng)(Evonik)品牌標識贏創(chuàng)在高性能聚合物開發(fā)與生產(chǎn)方面擁有超過40案。憑借極為出色的耐熱性與耐化學性，贏創(chuàng)VESTAKEEP?特殊聚合物可替代金屬部件，滿足輕量化結(jié)構(gòu)件應(yīng)用的需求。VESTAKEEP?EasySlideI是一款PEEK改性產(chǎn)品，具有優(yōu)越的耐磨性與較低的滑動摩擦，能夠用于生產(chǎn)體積更小且更為強韌的結(jié)構(gòu)部件，例如真空泵。而VESTAKEEP?5000HCM（熱壓成型）級產(chǎn)品能夠提高定制PEEK密封件的生產(chǎn)效率，使這些應(yīng)用于石油天然氣行業(yè)的密封件具有出色的機械特性和卓越的表現(xiàn)。國內(nèi)PEEK主要生產(chǎn)企業(yè)中研高性能工程塑料有限公司圖為：中研高性能工程塑料有限公司吉林中研高性能工程塑料有限公司成立于2006年，公司現(xiàn)有生產(chǎn)能力為年產(chǎn)PEEK樹脂1000家采用5000升反應(yīng)釜進行生產(chǎn)的PEEK專利企業(yè)，是集PEEK研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的現(xiàn)代化高端的科技企業(yè)。吉大特塑工程研究有限公司圖為：吉大特塑工程研究有限公司長春吉大特塑工程研究有限公司成立于2002年，是一家從事特種工程塑料及高性能改性專用料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售及相關(guān)的二次制品生產(chǎn)和銷售的高科技股份制企業(yè)。公司具備年產(chǎn)100噸PEEK、100噸聚芳砜等專用材料生產(chǎn)及其改性塑料的生產(chǎn)能力，擁有高耐熱等級特種工程塑料、特種工程塑料基增強材料、特種工程塑料專用樹脂等4大系列60盤錦中潤特塑有限公司圖為：盤錦中潤特塑有限公司遼寧盤錦中潤特塑有限公司成立于2009年，擁有4醚醚砜、聯(lián)苯聚醚醚砜及共聚醚醚酮的合成技術(shù)。公司一期工程建設(shè)1000噸/年P(guān)EEK的生產(chǎn)裝置。金發(fā)科技股份有限公司圖為：金發(fā)科技股份有限公司金發(fā)科技股份有限公司是國內(nèi)改性塑料龍頭企業(yè)，采用了獨特的技術(shù)生產(chǎn)PEEK樹脂，牌號為VisPEEK級中試線，年產(chǎn)能在300噸左右，在建設(shè)千噸級生產(chǎn)線。江蘇君華特種工程塑料制品有限公司圖為：江蘇君華特種工程塑料制品有限公司產(chǎn)品展示江蘇君華特種工程塑料制品有限公司是國內(nèi)領(lǐng)先行業(yè)的PEEK型材批量擠出企業(yè)。其從在2007年首次擠出PEEK型材至今，已有12年P(guān)EEK生產(chǎn)及研發(fā)經(jīng)驗，開發(fā)及和生產(chǎn)的PEEK零件達兩千余種。適用PEEK材料的3D打印設(shè)備的熔點，對于能夠打印PEEK這種超高溫材料的3D打印設(shè)備提出了要求。業(yè)內(nèi)很多企業(yè)專門針對PEEK材料推出專業(yè)3D打印設(shè)備，如德國EOS、意大利Roboze、荷蘭Tractus3D等企業(yè)。圖為：EOS公司的P8003D打印機EOS公司的P800工業(yè)級3D打印機是基于激光燒結(jié)技術(shù)的快速制造，公司還推出基于聚芳醚酮的PEEKHP3高性能聚合物材料，利用激光燒結(jié)技術(shù)制造PEEKHP3材料的部件和產(chǎn)品，提供高效、低成本PEEK復(fù)雜產(chǎn)品制造方案。EOSP800工業(yè)級3D打印機系統(tǒng)內(nèi)部操作溫度為385攝氏度，在此溫度下，PEEKHP3新舊粉末混合比例以及冷卻過程都會導致燒結(jié)部件與產(chǎn)品的性能不同。圖為：obozeOne+4003D打印機總部設(shè)在意大利Bari的Roboze公司，其RobozeOne+4003D打印機可以支持12種不同的材料，包括PEEK、PEI、PC/ABS、TPU、碳-PA等。Roboze的機器特點在于耐用、穩(wěn)定性高，擠出嘴可達到400℃度的高溫，關(guān)鍵的打印部件是通過機加工來獲得極高的精度的，棄用皮帶傳輸動力，Roboze的桌面機X軸和Y從而達到25微米的精度，確保了高速進給所需要的順暢和低摩擦系數(shù)。圖為：TractusT35003D打印機Tractus3D建造了一個高達3.5米的大型3D打印機——T3500，該打印機能夠滿足各個行業(yè)的特定需求，在改進后，該打印機的打印溫度可以達到450攝氏度，可以打印PEEK滿足醫(yī)療甚至航空航天領(lǐng)域的要求。T3500的分辨率可以達到3微米，而且根據(jù)所打印的材料不同，該3D打印機的速度可以達到最高每秒400毫米。圖為:恒通peek耐高溫3D打印機在國內(nèi)，陜西恒通智能機器有限公司于2016年推出國內(nèi)首臺PEEK材料耐高溫3D打印機,噴頭溫度可達400℃,用PEEK材料打印出機械、核工程和航空等科技領(lǐng)域需要的零部件。圖為：FU