Blandt plastmaterialer er Polyetheretherketon (PEEK) en meget speciel ingeniørplast. Dens høje - temperaturresistens, korrosionsbestandighed, slidstyrke og hydrolysemodstand gør det meget efterspurgt i rumfart, bilindustri, medicinsk, energi og strøm samt maskiner. Nedenfor forklarer vi detaljeret, hvad Peek Plastic er.
Definition af polyetheretherketonmateriale
Polyetheretherketon eller peek er en termoplastisk polymer, der kun er delvist krystallinsk. Det har aromatiske ringe, ether -forbindelser og ketongrupper. Det er det mest kommercielt succesrige medlem af Familien PolyaryLetherketone (Paek). Etherbindingerne (- o -) og ketongrupper (- c (o) -), der forbinder dens molekylære kæder danner en meget organiseret krystallinsk struktur, der giver den stor mekanisk og termisk stabilitet. Victrex købte det relaterede firma fra ICI i 1981, hvilket gjorde det til den mest populære High - performance Engineering Plastic i verden. ICI kom først i Storbritannien i 1978.
Fordele ved molekylær struktur
Etherforbindelsen gør molekylet mere fleksibelt, mens benzenringen gør den mere stiv. Ketongruppen gør de intermolekylære kræfter stærkere. Disse tre ting fungerer sammen for at holde Peek's struktur stabile ved et smeltepunkt på 343 grader og en lang - betegnelse driftstemperatur på op til 260 grader. Denne usædvanlige struktur lader den holde mere end 90% af sin oprindelige styrke, selv på meget varme steder som Nacelles of Aircraft -motorer.
Regler for navngivning af kemikalier
Det fulde navn "Polyetherherketon" beskriver den molekylære kædestruktur: poly (polymer) + ether (etherbinding) × 2 + keton (ketongruppe).
Denne navneordning gør det klart, hvad den kemiske makeup er, og det er en almindelig måde at navngive ting i materialevidenskab.
Kernepræstationsparametre for polyetheretherketonmateriale
Fysiske og mekaniske egenskaber
| Ejendom | Værdiområde | Teknisk betydning |
|---|---|---|
| Densitet | 1,3-1,35 g/cm³ | Kun halvdelen af densiteten af aluminiumsens tæthed, hvilket reducerer udstyrets vægt betydeligt |
| Trækstyrke | 90-100 MPa (ufyldt harpiks) | Sammenlignelig med aluminiumslegering (6061-T6 har en trækstyrke på 290 MPa) |
| Bøjningsmodul | 3,6 GPA (ufyldt harpiks) | Kan nå 20 GPA med forstærkning af kulfiber, der overgår de fleste tekniske plastik |
| Forlængelse ved pause | 30%-150% | Kombinerer stivhed og sejhed, der er i stand til at modstå komplekse spændinger |
Termisk præstation
Glasovergangstemperatur (TG): 143 grad, højere end almindelig ingeniørplast (f.eks. POM, som er -60 grad).
Varmeafbøjningstemperatur (HDT): 157 grad (under en belastning på 1,8 MPa). Forbedret krystallinitet efter injektionsstøbning kan skubbe HDT over 200 grad.
Temperaturresistens: Modstands kort - term temperaturer på 300 grader og kan fungere kontinuerligt ved 250 grader i 10.000 timer uden betydelig nedbrydning.
Kemisk og miljømæssig modstand
Korrosionsresistens: helt inert til 98% af organiske opløsningsmidler (f.eks. Acetone, toluen) og sure og alkaliske opløsninger (pH 1-14), undtagen koncentreret svovlsyre. Ingen hævelse efter nedsænkning i en 30% KOH -løsning i tre år.
Hydrolysebestandighed: Modstod 3.000 steriliseringscyklusser ved 134 grader med autoklavedamp med et vægttab på <0,1%, hvilket langt overstiger standarden for medicinsk - rustfrit stål.
Flammehæmmende egenskaber: Det kan opnå UL 94 V-0-rating uden at tilføje flammehæmmere, og mængden af røg, der frigives, når den brænder, er kun 1/5 af den af traditionelle plast.
Fremstilling og forarbejdningsteknologi af polyetheretherketonmateriale
Polymerisationsreaktionsmekanisme
En nukleofil substitutionspolykondensationsmetode anvendes ved anvendelse af 4,4 '- difluorbenzophenon og natriumbisphenol A som råvarer. Høj - temperaturpolymerisation udføres i diphenylsulfonopløsningsmiddel under katalyse af vandfri kaliumcarbonat. Bemærk, at denne reaktion kræver et strengt kontrolleret vandfrit miljø (fugtindhold <50 ppm). Mikrobølgeovn - assisteret polymerisation kan forkorte reaktionstiden fra 24 timer i den traditionelle refluksmetode til 3 timer.
Nøgleformningsprocesparametre
Injektionsstøbning:
Formstemperatur: 160-190 grad (for at fremme krystallisation)
Smeltetemperatur: 370-420 grad (for at undgå termisk nedbrydning)
Injektionstryk: 70-140 MPa (for at sikre påfyldning af komplekse strukturer)
Bemærk: Krympningen af ufyldte kvaliteter er 1,2 - 2,4%, mens den for carbonfiberforstærkede kvaliteter kan reduceres til 0,1-1,1%.
3D -udskrivningsteknologi:
Når du bruger FDM, skal dysetemperaturen kontrolleres mellem 360-400 grad, og den opvarmede seng opretholdes ved 120 grader for at minimere skæv.
Brugen af polyetheretherketonmateriale
Rumfart
Airbus A350 Cargo Hold Drainage System bruger Victrex Peek Composite Material i stedet for aluminiumslegering, hvilket reducerer vægten med 50%. Det modstår også ekstreme temperatursvingninger fra - 50 grader til 120 grader og har bestået 100.000 cyklus træthedstest. Dens lave røg og lav toksicitet (SDR mindre end eller lig med 15) opfylder langt 25.853 brandbeskyttelsesstandarder, hvilket gør det til det foretrukne materiale til næste generations passagerflyinteriør.
Medicinsk
Ortopædi:
Den elastiske modul af carbonfiber - forstærket peek interbody fusionsbure (8-12 GPa) matcher tæt på human kortikal knogler (10-30 GPA), hvilket effektivt reducerer stressafskærmning. Den amerikanske FDA har godkendt det til brug i over 20 typer implantater, inklusive dem i livmoderhalsen og lændehvirvelsøjlen.
Elektrokirurgiske instrumenter:
Solvays Ketaspire® Peek -pulver sprøjtes på overfladen af metalkanuler og opnår en belægningstykkelse på kun 0,0645 mm. Det tåler spændinger, der overstiger 10 kV og 1.000 cyklusser af ethylenoxid -sterilisering. Det bruges allerede i kernekomponenter i Da Vinci Surgical Robot.
Fødevareforarbejdningsmaskinkomponenter
Polyetherherketon (PEEK) er et materiale, der er resistent over for rengøring og desinfektion (frigiver ingen skadelige stoffer), udviser lav overflademigration og slidbestandighed og overholder fødevarekontaktstandarder. Typiske applikationer inkluderer ventilkerner i mejeriproduktionslinjer, transportbåndslink i bagerudstyr og filter supportrammer i saftpresser.
Bøsninger, lejer, sæler og støtteringe
Polyetherherketon (PEEK) erstatter metal og traditionel plast i bevægelige dele takket være dets kombinerede fordele ved lav friktion, høj belastningskapacitet og korrosionsbestandighed.
Bøsninger og lejer: Carbonfiber - Forstærket PEEK kan prale af en friktionskoefficient så lav som 0,15 (tør friktionsbetingelser), 40% lavere end bronzelejer. Ved en belastning på 10 MPa og et miljø på 150 grader er dens slidhastighed kun 0,001 mm³/(n · m), hvilket gør det velegnet til kemiske pumpebøsninger og biltransmissionslejer.
Forseglinger og understøttelsesringe: I det sure miljø med råolieekstraktion (indeholdende H₂s og CO₂) tilbyder PEEK V - ringe en forseglingsliv 10 gange den for nitrilgummi. En producent af hydraulisk udstyr anvendte peek -supportringe til at overvinde problemet med krybfejlproblemet med traditionelle PTFE -ringe ved 30 MPa -tryk, hvilket forlænger deres levetid fra 3.000 timer til 15.000 timer.
Sammenligning mellem polyetheretherketonmateriale og lignende materialer
| Præstationsindikator | Kig | Ptfe | Pei | Pi |
|---|---|---|---|---|
| Lang - Termtemperatur | 260 grad | 250 grader | 210 grad | 300 grader |
| Trækstyrke | 90-100 MPa | 25-35 MPa | 100-110 MPa | 80-100 MPa |
| Friktionskoefficient | 0.35-0.45 | 0.03-0.05 | 0.25-0.35 | 0.2-0.3 |
| Dielektrisk styrke | 50 kV/mm | 50-150 kV/mm | 30-40 kV/mm | 20-30 kV/mm |
| Behandlingsomkostninger | Ekstremt høj | Moderat | Moderat | Ekstremt høj |
Anbefalet valg:
For høj - temperatur og høj - trykapplikationer: PEEK (varme- og hydrolysemodstand) foretrækkes.
For ultra - krav til lav friktion: PTFE foretrækkes, men styrke kompromitteres.
For høj - frekvensisolering: PEI tilbyder en mere omkostning - effektiv mulighed, men dens temperaturmodstand er begrænset.
FAQ
Spørgsmål: Kan du kigge efter?
A: I øjeblikket er genanvendelseshastigheden mindre end 10%, primært på grund af det høje energiforbrug af høj - temperaturbehandling og en 30% nedbrydning i egenskaberne for det genanvendte materiale. Victrex udvikler lukket - loop genvindingsteknologi, der bruger superkritisk væske depolymerisation til at øge genvindingsgraden til 85%.
Spørgsmål: Hvordan er PEEK bundet til metal?
A: Kemiske ankre (såsom 3M DP460 Epoxy -klæbemiddel) eller fysiske indsatser (støbte metalindsatser) kan anvendes. En bilproducent bruger en PEEK -stempelenhed med en interferens, der passer i en aluminiumslegeringscylinder, der har opereret på 200 grader i 10.000 timer uden at løsne.
Spørgsmål: Hvad er begrænsningerne for kig i halvlederindustrien?
A: Although it can achieve 99.999% purity, particle release (>0,1 um) skal kontrolleres til<100 particles/g. Currently, it is only used in non-critical processes such as wafer carriers. Toray Industries' newly developed ultra-clean grade PEEK, with a particle content of less than 10 particles/g, has entered testing on 14nm chip production lines.
Spørgsmål: Er peek velegnet til lang - udtryk udendørs brug?
A: Pure Peek har gennemsnitlig UV -modstand og kan lide af overfladekalkning (ca. 10% nedbrydning over 5 år) efter langvarig eksponering for sollys. Tilsætningen af carbon sort eller UV-absorbere kan imidlertid forbedre vejrmodstand med 3 - 5 gange, hvilket gør det velegnet til høje - temperaturstik i fotovoltaiske kraftværker og udendørs højspændingsafbrydere.
Spørgsmål: Kan du peek svejset? Hvad er nogle almindelige svejsemetoder?
A: Ja, det kan svejses. Almindelige metoder inkluderer: ① Hot Plate -svejsning (egnet til flade komponenter, hvor svejsestyrke når 80% af forældrematerialet); ② Laser svejsning (med nøjagtighed op til 0,1 mm, egnet til sterile sømme i medicinsk udstyr); og ③ ultralydsvejsning (meget effektiv, brugt til elektronisk komponentemballage). Svejsningstemperaturen skal kontrolleres mellem 343-380 grader (over smeltepunktet, men under nedbrydningstemperaturen).
Spørgsmål: Hvad er forskellen mellem mad - Klasse og standard kig?
A: Mad - PEEK skal bestå strenge migrationstest (såsom EU -direktiv 10/2011, der bestemmer en fuld migrationsgrænse på <10 mg/dm²). Heavy Metal -katalysatorer er forbudt under produktionen, og renheden er højere (ASH -indhold <0,01%). Almindelig kig er muligvis ikke egnet til applikationer til madkontakt på grund af resterende tilsætningsstoffer.
Spørgsmål: Vil ydelsen af genanvendt peek -materiale nedbrydes?
A: Trækstyrken af genanvendt peek falder med 15 - 20%, og dens krystallinitet med 5 - 8%, primært på grund af molekylærkædes brud forårsaget af tunge behandling ved høje temperaturer. I øjeblikket bruges genanvendt materiale kun i ikke-kritiske strukturelle dele (såsom beskyttelsesdæksler og parentes). High-end-applikationer (såsom medicinsk og luftfart) kræver stadig jomfrueligt materiale.