PEEK特性及应用

1、PEEK的特性及用张泽华2013034227 聚醚醚酮 (PEEK)是英国 ICI公司于 1977年开发成功 并于 80年代初期由英国 Victrex公司实现工业化生产的一 种高性能特种工程塑料,被称为塑料工业的金字塔尖。聚醚醚酮( (PEEK)树脂是一种性能优异的特种工程塑料，与其他特种工程塑料相比具有更多显著优势，耐正高温260度、机械性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃、耐剥离性、耐磨性、不耐强硝酸、浓硫酸、抗辐射、超强的机械性能可用于高端的机械、核工程和航空等科技。PEEK特性 PEEK是芳香族结晶性热塑性聚合物 ,是由聚芳醚酮的 重复单元构成的。PEEK的熔点为 334,玻璃化转

2、变温度 (Tg )为 143,可能达到的最大结晶度约为 48% ,通常为 20%30% ,它在无定形状态下的密度为 1 . 265 g/cm3 ,而在 最大结晶度下的密度为 1 . 32 g /cm3。PEEK具有如下突出 的性能 : (1)极高的耐热性。可在 250长期使用 ,瞬间使用温 度可达 300,在 400短时间内几乎不分解。与其它耐高 温塑料如聚酰亚胺 (PI)、 聚苯硫醚 ( PPS)、 聚四氟乙烯 ( PT2F E)、 聚苯醚 (PPO)等相比 ,使用温度上限高出近 50。 (2)优良的力学性能及尺寸稳定性。其与几种典型的 耐高温塑料性能对比PEEK在高温下能保持较高的强度 ,

3、 200时的弯曲强度仍可达 24 MPa, 250时的弯曲强 度和压缩强度可达 12-13 MPa,特别适于制造在高温下能 连续工作的构件。PEEK的刚性高、 尺寸稳定性好及线胀系 数小 ,非常接近于金属铝。另外 , PEEK还具有良好的耐蠕 变性能 ,可以在使用期内承受极大的应力 ,不会因时间的延 长而产生明显延伸。PEEK与几种典型的耐高温塑料性能对比 (3)优良的耐化学药品性。即使在高温下 PEEK也能很好地抵抗大多数化学物质的腐蚀 ,耐腐蚀性与镍钢相近。在通常情况下唯一能溶解 PEEK的是浓硫酸。 (4)耐水解性能好。可以抵御水或高压水蒸气产生的 化学破坏。在高温和高压条件下 , PE

4、EK构件可在水环境中 连续工作而仍能保持良好的力学性能。如在 100的水中 连续浸泡 200 d,强度几乎保持不变(5)阻燃性能好。可达到 UL 94 V - 0级 ,有自熄性 ,在 火焰条件下释放的烟和有毒气体少。 (6)电性能好。在很宽的频率和温度范围内 , PEEK可 保持电性能不变。 (7)耐辐射能力强。PEEK具有非常稳定的化学结构 , 在高剂量电离辐射下 PEEK部件也可以正常工作。 (8)韧性好。对交变应力的耐疲劳性是所有塑料中最 出众的 ,可与合金材料相媲美。 (9)优良的耐摩擦和耐磨损性能。可在 250保持很高 的耐磨性和低的摩擦系数。 (10)加工性能好。易于挤出和注塑 ,

5、且成型效率高。(11)自润滑性PEEK在所有塑料中具有出众的滑动特性，适合于严格要求低摩擦系数和耐摩耗用途使用。特别是碳纤、石墨各占一定比例混合改性的PEEK自润滑性能更佳。PEEK的成型加工 注射成型 PEEK可采用螺杆式或柱塞式注塑机加工成型 ,注塑机须满足的条件为: 料筒可升温至 400; 料筒内没有熔料死角。由于 PEEK熔体粘度高 ,不会自动流淌 ,所以喷嘴不需要加断流阀。 为确保 PEEK具有良好的注塑特性及在成型过程中形成高度结晶 ,注射成型时 ,模具温度应保持在 160-200。 这样即使不再对 PEEK制品进行热处理也能得到性能很好 的制品。如模具温度无法达到要求 ,可将制品

6、在 200热处理 1 h。挤出成型PEEK的热 稳定性非常好 ,但在加工过程中会形成凝胶 ,导致形成砂砾 状表面。网筛可以有效地分离这些凝胶 ,在挤出薄片时推荐 使用 2层 38m (400目 )不锈钢网筛。为降低制品的表面 粗糙度 ,模口温度应维持在 (380 2) 。下表列出 PEEK薄膜的挤出成型工艺条件PEEK的应用 由于PEEK(聚醚醚酮)塑胶原料树脂具有以上众多优点，因此在石油化工、电子电气、仪器仪表、机械汽车、医疗卫生、航天航空、军工核能等诸多领域得到了广泛的应用。现在国内比较成熟的应用有：空压机的活塞环、止推环、阻流环，阀片，菌型阀，星轮，密封环，球阀阀座，轴承保持架，无油润滑

7、轴承，磁力泵隔离套，电极，齿轮，螺丝，电磁线，辐射护窗，微波消解罐，晶圆承载器等。聚醚醚酮(PEEK)树脂是一种性能优异的特种工程塑料，性能优异应用广PEEK树脂最早在航空航天领域获得应用，替代铝和其他金属材料制造各种飞机零部件。汽车工业中由于PEEK树脂具有良好的耐摩擦性能和机械性能，作为制造发动机内罩的原材料，用其制造的轴承、垫片、密封件、离合器齿环等各种零部件在汽车的传动、刹车和空调系统中被广泛采用。 PEEK树脂还可在134下经受多达3000次的循环高压灭菌，这一特性使其可用于生产灭菌要求高、需反复使用的手术和牙科设备。PEEK不仅具有质量轻、无毒、耐腐蚀等优点，还是目前与人体骨骼最接

8、近的材料，可与肌体有机结合，所以用PEEK树脂代替金属制造人体骨骼是其在医疗领域的又一重要应用。随着对PEEK了解的深入，其在医学应用由最初的椎间融合器扩展到骨科、颅颌面外科、口腔修复及众多创新植入产品。PEEK的应用举举例 航天航空的应用 PEEK取代金属应用于飞机机门零部件 空中巴士直升机公司(Airbus Helicopters)在Airbus A350-900机门的一个配件上以高模量、碳纤增强PEEK树脂替代铝材。据悉，这款PEEK树脂由英国威格斯公司提供。由Victrex PEEK 90HMF40制成的支架目前已经量产，进行商业应用。以此取代金属件使飞机的重量和成本下降了40%。 A350XWB机门的纤维增强聚合物(FRP)结构采用了外部表层+内部支撑结构。新配件将外部表层和内部支撑结构点状连接在一起。两个配件形成了一个盒状结构，可以将断面惯性矩最大化。 空中巴士直升机机门研究和技术主管Christian Wolf解释了PEEK配件的重要性：“按照标准负荷情况，比如内舱压力，这种点状连接降低了外部表层的变形，从而维持机门空气动力特性。机门的每一个零部件都有各自的备用设计，如果支架旁边的零部件坏了，支架将会提供一个备用通道来转移结构负载