聚醚醚酮
[5]聚醚醚酮是指大分子主鏈由芳基、酮鍵和醚鍵組成的線性聚合物,它是目前可大批量生產(chǎn)的的聚芳醚酮品種,英文名稱為polyetherether ketone,簡稱PEEK,分子結(jié)構(gòu)式為
聚醚醚酮分子式結(jié)構(gòu)
聚醚醚酮具有熱固性塑料的耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱塑性塑料的成型加工性。聚醚醚酮還具有優(yōu)異的耐熱性。其熱變形溫度為160℃,當(dāng)用20%~30%的玻璃纖維增強(qiáng)時,熱變形溫度可提高到280~300℃。聚醚醚酮的熱穩(wěn)定性良好,在空氣中420℃。2h情況下失重僅為2%,500℃時為2.5%,500℃時才產(chǎn)生顯著的熱失重。聚醚醚酮的長期使用溫度約為200℃,在此溫度下,仍可保持較高的拉伸強(qiáng)度和彎曲模量,它還是一種非常堅固的材料,有優(yōu)異的長期耐蠕變性和耐疲勞性能。
聚醚醚酮的電絕緣性能非常優(yōu)異,體積電阻率約為10~10Ω·cm。它在高頻范圍內(nèi)仍具有較小的介電常數(shù)和介電損耗。例如,在10Hz時,在室它的介電常數(shù)僅為3.2,介電損耗僅為0.02。
聚醚醚酮的化學(xué)穩(wěn)定性也非常好,除濃外,幾乎對任何化學(xué)試劑都非常穩(wěn)定,即使在較高的溫度下,仍能保持良好的化學(xué)穩(wěn)定性。另外,它還具有的耐熱水性和耐蒸汽性。在200~250 ℃的蒸汽中可以長時間使用。
聚醚醚酮有很好的阻燃性,在通常的環(huán)境下很難燃燒,即使是燃燒,發(fā)煙量及有害氣體的釋放量也是很低的,甚至低于聚四氟乙烯等低發(fā)煙量的聚合物。此外.它還具有優(yōu)良的耐輻射性。它對α射線、β射線、γ射線的抵抗能力是目前高分子材料中好的。用它包覆的制品可耐1.1×10Gy的γ射線。
聚醚醚酮在熔點以上有良好的熔融流動性和熱穩(wěn)定性。因而具有熱塑性塑料的典型成型加工性能,因此可用注塑、擠出、吹塑、層壓等成型方法,還可紡絲、制膜。雖然聚醚醚酮熔融加工溫度范圍為360~400℃,但是由于它的熱分解溫度在520 ℃以上,因而它仍具有很寬的加工溫度范圍。
盡管聚醚醚酮的發(fā)展歷史僅為短短的二十幾年,但是由于它具有突出的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性、耐輻射性以及高強(qiáng)度、易加工性,使得它目前已在核工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、電子電器、機(jī)械儀表、汽車工業(yè)和宇航領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是作為耐熱性能優(yōu)異的熱塑性樹脂,它可用作高性能復(fù)合材料的基體材料。
改性
PEEK純料的性能難以滿足不同行業(yè)領(lǐng)域的不同需求,故在特種工作環(huán)境需要對PEEK進(jìn)行改性,其主要手段有共混改性、共聚改性、復(fù)合增強(qiáng)改性、填實改性、納米改性和表面改性等技術(shù)。通過改性可以增加PEEK的某方面性能,如耐磨性、沖擊強(qiáng)度等,從而擴(kuò)展了PEEK的應(yīng)用范圍,降低了材料的使用成本,改良了PEEK的加工性能。
PEEK常用改性
波纖改性:10%波纖改性、20%波纖改性、30%波纖改性
碳纖改性:10%碳纖改性、20%碳纖改性、30%碳纖改性[6]PEEK 牌號:
牌號
特點和用途
注塑、擠塑等級,30%碳纖維增強(qiáng),高剛性,耐高溫,潤滑性好,用作工程部件
450G
注塑級,非增強(qiáng),高粘度,混合物粒料,結(jié)晶型,UL94V-0,使用溫度在160℃以上,強(qiáng)度高
450P
注塑級,粉料,特點和用途同450G
450GL20
增強(qiáng)注塑級?;旌衔锪A?,20%玻璃纖維增強(qiáng),耐熱性和彎曲模量比450G牌號高,強(qiáng)度和剛度高,使用
450GL30
溫度在250℃,為UL94V-0。適合機(jī)械、化工、電氣等工程制品,也用于擠塑制品。
D150CA30
注塑增強(qiáng)級,40%鋁屑填充增強(qiáng),耐高溫,剛性和強(qiáng)度好,適合機(jī)械,電氣、汽車、化工等潤滑性好的制品
WC-1006
注塑增強(qiáng)級,30%碳纖維增強(qiáng),耐高溫,剛性和強(qiáng)度好,適合機(jī)械,電氣、汽車、化工等抗靜電制品
Deutsche
30%玻纖增強(qiáng)PEEK
[3]PEEK產(chǎn)品特性
[3]PEEK(聚醚醚酮)塑膠原料是芳香族結(jié)晶型熱塑性高分子材料,其熔點為334℃,具有機(jī)械強(qiáng)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(334℃)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(1 43℃),連續(xù)使用溫度為260℃,其30%GF或CF增強(qiáng)牌號的負(fù)載熱變型溫度高達(dá)316℃。
機(jī)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(yīng)力的優(yōu)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(rèn)標(biāo)準(zhǔn)為UL94,方法是先點燃預(yù)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(jié)果為V-0,這是阻燃性的優(yōu)等級。
發(fā)煙性絕緣穩(wěn)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.
目前在消毒柜和無線驗證系統(tǒng)上,有時會采用peek,相當(dāng)不銹鋼的功效。
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,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。舉例:現(xiàn)在國內(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,無油潤滑軸承,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,與其他特種工程塑料相比具有諸多顯著優(yōu)勢,耐高溫、機(jī)械性能優(yōu)異、自潤滑性好、耐化學(xué)品腐蝕、阻燃、耐剝離性、耐輻照性、絕緣性穩(wěn)定、耐水解和易加工等,在航空航天、汽車制造、電子電氣、醫(yī)療和食品加工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 性能優(yōu)異應(yīng)用廣PEEK樹脂早在航空航天領(lǐng)域獲得應(yīng)用。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、剎車和空調(diào)系統(tǒng)中被廣泛采用。
PEEK樹脂是理想的電絕緣體,在高溫、高壓和高濕度等惡劣的工作條件下,仍能保持良好的電絕緣性能,因此電子信息領(lǐng)域逐漸成為PEEK樹脂第二大應(yīng)用領(lǐng)域,制造輸送超純水的管道、閥門和泵,在半導(dǎo)體工業(yè)中,常用來制造晶圓承載器、電子絕緣膜片以及各種連接器件。作為一種半結(jié)晶的工程塑料,PEEK不溶于濃外的幾乎所有溶劑,因而常用來制作壓縮機(jī)閥片、活塞環(huán)、密封件和各種化工用泵體、閥門部件。 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,還是目前與人體骨骼接近的材料,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。國內(nèi)生產(chǎn)發(fā)展快PEEK樹脂是20世紀(jì)70年代末由英國原ICI公司開發(fā)的,自問世以來,一直被作為一種重要的戰(zhàn)略性國防軍工材料,許多國家均限制出口。