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带你了解屹立金字塔尖的PEEK特性及后续应用

发表时间:2023-12-02 16:30:29  作者:超级管理员 阅读数:110

  PEEK学名聚醚醚酮,英文全称polyetherether ketone,所以被简称PEEK,是一种处于金字塔顶端的树脂材料,由芳基、酮键、醚键组成大分子主链的线性聚合物。

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  PEEK特性

  PEEK塑胶原料是芳香族结晶型热塑性高分子材料,熔点在334℃,具有非常好的热稳定性、耐腐蚀性、耐冲击、耐疲劳性的特点。

  机械性能上面PEEK具有非常高的韧性以及刚性,在面对交变应力的时候表现更为出色,优秀的抗疲劳性足以媲美众多合金材料。

  耐热性上,研究发现PEEK热变形温度在160℃,加入20%-30%的玻璃纤维增强体后热变形温度可提高到280~300℃;增强体选择碳纤维热变形温度则又会更高。这只是其热变形的温度,PEEK的熔点在334℃。

  PEEK还具备非常好的耐腐蚀性,耐化学药品性能,除了浓硫酸之外,基本上对所有化学试剂都非常温度,整个的耐腐蚀性跟镍钢相近。

  PEEK的耐水解性能也非常优异,它不受水和高压水蒸气的化学影响具有极佳的耐热水性和耐蒸汽性。在200~250 ℃的蒸汽中可以长时间使用。

  PEEK还有很好的阻燃性,在通常的环境下很难燃烧,即使是燃烧,发烟量及有害气体的释放量也是很低的,甚至低于聚四氟乙烯等低发烟量的聚合物。此外它还具有优良的耐辐射性。它对α射线、β射线、γ射线的抵抗能力是目前高分子材料中最好的。用它包覆的电线制品可耐1.1×10Gy的γ射线。

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  PEEK的应用领域

  型材领域

  PEEK具有良好的机械加工性,优越的尺寸稳定性,耐高温性,耐蠕变性和耐水解性,可使用车、刨、铣、磨等方式进行加工,并能够精准的控制公差。

  医疗领域

  PEEK具有良好的生物相容性,无毒,低密度,耐辐射,兼具很好的机械性能,其弹性模量与人体骨骼十分接近,可以用常规的方式(包括乙醇、蒸汽热力、紫外线)循环消毒,X射线可穿透,是人造骨和医疗器械的优选材料。

  电子电气领域

  PEEK是C级绝缘材料,在高温高压高湿等环境下也能保证优异的绝缘性能,同事兼具透波性,尺寸稳定性和自润滑性,在各种频率下都能保证很低的介电常数和损耗因子。

  能源领域

  PEEK具有良好的耐腐蚀性、耐辐射性、耐高温性、耐低温性、耐水解性和优异的电性能,适用于高温高压高辐射等严苛的工况条件下,提供稳定的性能,降低部件失效和停机的风险,在石油、核能、水电、火电、太阳能、风电领域都有广泛的应用。

  汽车领域

  为了适应汽车轻量化的行业趋势,提高燃油的经济性,耐受更高的使用温度,PEEK材料因其卓越的机械强度,耐动态疲劳性,耐高温,耐蠕变性,自润滑性和跟金属相当的热膨胀系数,未来将更多的替代汽车上的金属及其他工程塑料制件。

  航空航天领域

  PEEK通过了飞行材料防火阻燃的认证,具有耐高温、耐低温、耐盐雾、耐腐蚀、耐水解、比重小、阻燃等性能,并且容易加工成公差极小的零部件,正在逐步取代金属及其他材料。

  机械领域

  PEEK是一种兼具刚性和韧性的材料,具有优异的机械性能,耐磨性,自润滑性,耐高温性,耐蠕变性和耐动态疲劳性,可以广泛的应用在润滑耐磨制件、密封件和纺织机械上,帮助设备减重,降低噪音指数,增加耐磨部件的使用寿命,减少甚至避免使用润滑剂。

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  PEEK改性

  PEEK的性能已经很好,但纯PEEK部分性能还是不能在所有领域中都能应用。尤其是特殊的环境应用中,对于材料性能上有着多方面的要求。

  在针对PEEK改性中,常用的有共混改性、共聚改性、复合增强改性、填实改性、纳米改性和表面改性等技术。通过改性可以增加PEEK的某方面性能,如耐磨性更高、耐腐蚀性更好等,目的就是使得PEEK才能能够在多领域应用中得到应用。

  PEEK常见的改性方式:玻纤改性:10%玻纤改性、20%玻纤改性、30%玻纤改性以及当下备受关注的20%碳纤改性、30%碳纤改性。

  尤其是30%连续碳纤维+PEEK的复合材料成为了全球科研的重要项目,能够使得PEEK的高性能得到更高的提升,被应用在众多的高性能行业中,比如碳纤维增强PEEK复合材料被用于制造杀灭病菌用元器件的材料以及气相和液相色谱仪等的零部件。也凭借着更轻强度更高,超高的耐高温性,被应用于航空航天、飞机的发动机部件,波音757-200飞机上就有该材料。连续碳纤维和聚醚醚酮树脂基体有较强的相互作用,连续碳纤维丝束排列整齐,断裂规整,PEEK树脂基体中未出现气孔,只要二者结合紧密,在外力作用下材料就不容易断裂,就能成功实现较大幅度提高复合材料的力学性能。


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