聚醚醚酮是一種性能優異的特種工程塑料,與其他工程塑料、特種工程塑料相比具有更多明顯優勢,自研發問世以來,在軍工、航天、機械、醫療器械、能源、電子等領域得到越來越廣泛應用。PEEK塑膠原料是芳香族結晶型熱塑性高分子材料,其熔點為343℃,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良耐疲勞性。
聚醚醚酮/聚合物PEEK
聚醚醚酮是一種性能優異的特種工程塑料,與其他工程塑料、特種工程塑料相比具有更多明顯優勢,自研發問世以來,在軍工、航天、機械、醫療器械、能源、電子等領域得到越來越廣泛應用。PEEK塑膠原料是芳香族結晶型熱塑性高分子材料,其熔點為343℃,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良耐疲勞性。
聚醚醚酮(英文poly-ether-ether-ketone,簡稱PEEK)是在主鏈結構中含有一個酮鍵和兩個醚鍵的重復單元所構成的高聚物,屬特種高分子材料。具有耐高溫、耐化學藥品腐蝕等物理化學性能,是一類半結晶高分子材料,熔點343℃,軟化點168℃,拉伸強度132~148MPa,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。一般采用與芳香族二元酚縮合而得的一類聚芳醚類高聚物。這種材料在航空航天領域、醫療器械領域(作為人工骨修復骨缺損)和工業領域有大量的應用。
聚醚醚酮(PEEK)是一種性能優異的特種工程塑料,與其他工程塑料、特種工程塑料相比具有更多明顯優勢,自研發問世以來,在軍工、航天、機械、醫療器械、能源、電子等領域得到越來越廣泛應用。
聚醚醚酮的產品特性:
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343℃,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。
耐高溫
PEEK樹脂具有較高的熔點(343℃)和玻璃化轉變溫度(143℃),連續使用溫度為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,這是阻燃性的最優等級。
發煙性
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具有最低發煙性。
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。
穩定性
PEEK塑膠原料具有優越的尺寸穩定特性,這對某些應用來說有的很重要。溫度、濕度等環境條件的變化對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??;
3. 尺寸穩定性好,塑料的尺寸穩定性是指工程塑料制品在使用或存放過程中尺寸穩定的性能,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生明顯變化的情況。
絕緣穩定性
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.
在消毒柜和無線驗證系統上,有時會采用PEEK,相當于不銹鋼的功效。
聚醚醚酮的制備:
由4,4'-二氟苯酮、對苯二酚和碳酸鉀為原料,以二苯砜為溶劑合成制得。
聚醚醚酮(PEEK)釆用親核取代法制備。由4,4'-二氟二苯甲酮與對苯二酚在二苯砜溶劑中,在堿金屬碳酸鹽作用下進行縮聚反應制得。
縮聚反應在150℃到340℃溫度下進行。起始反應溫度要低,以免損失對苯二酚,并減少副反應。然后緩慢升溫,聚合物溶解在溶劑中,反應在320℃下進行完全。
聚合物分子量取決于二氟二苯甲酮和對苯二酚的摩爾比。兩者通常為等摩爾比,若前者稍過量,則聚合物含有氟端基。氟端基比酚端基的熱穩定性更好。
堿金屬碳酸鹽通常為碳酸鉀和碳酸鈉的混合物,用量是lmol對苯二酚至少有2mol(堿金屬碳酸鹽相應于一個輕基至少對應一個堿金屬原子)。若堿金屬碳酸鹽與對苯二酷的比值過低,則聚合物呈脆性;若比值過高,則會引發一系列副反應而影響產品性能。
縮聚反應在帶有攪拌裝置的不銹鋼反應器中進行。將原料二氟二苯甲酮、對苯二酚及溶劑二苯砜(量約為二氟二苯甲酮的2到3倍)加入聚合反應器中,通氮氣并加熱升溫至180℃,加入無水碳酸鉀碳酸鈉的混合物,升溫至200℃保溫lh,爾后再升溫至250℃保溫15min,最終升溫至320℃ 保溫2.5h。反應物從反應器中放出,經冷卻后至滯留罐。聚合物與無機鹽、氟化鈉、氟化鉀、二苯砜一起結晶析出。反應中生成的二氧化碳與氮氣經冷凝后放空。
罐中的聚合物粉碎后,用500pm 孔徑的細篩篩選,然后送入萃取器,用丙酮萃取,懸浮液經第一及第二壓濾機壓濾,并用丙酮洗滌沉淀,以除去二苯砜。濾液送至結晶器,回收二苯砜與丙酮;濾餅送至水洗罐,用水洗滌,以除去聚合物中的無機鹽。懸浮液經第三、第四壓濾機壓濾后,濾液送溶劑回收,壓濾后的濾餅送至干燥器經干燥后制得產品。
聚醚醚酮的應用:
由于聚醚醚酮PEEK具有優良的綜合性能,在許多特殊領域可以替代金屬、陶瓷等傳統材料。該塑料的耐高溫、自潤滑、耐磨損和抗疲勞等特性,使之成為當今最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、電子電氣和醫療器械等領域。
(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,由于它具有良好耐摩擦性能,可以替代金屬(包括不銹鋼、鈦)制造發動機內罩、汽車軸承、密封件和剎車片等。
(3)工業領域: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、密封件等。
(4)醫療器械:聚醚醚酮PEEK可在134℃下經受3000次循環高壓滅菌,這一特性能滿足滅菌要求高、需反復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療器械。尤為重要的是PEEK無毒、質輕、耐腐蝕,是與人體骨骼最接近的材料,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、接枝等方法對其進行改性,以得到性能更加優異的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,尺寸穩定性,線脹系數較小,接近于金屬鋁材科;PEEK化學穩定性好,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。憑借這些優異的綜合性能,PEEK主要應用在汽車和航空發動機箱、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、電子和醫學等領域有廣泛的應用。
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