Kurkistusmateriaali & Ominaisuudet

1. Esittely

1.1 Määritelmä kurkistusmateriaali

Polyetheretherketon (Kurkistusmateriaali) on puolikiteinen kestomuovinen polymeeri, joka kuuluu polyaryletherketoniin (Paeka) perhe.

Peek tarjoaa poikkeuksellisen lämmönvakauden, mekaaninen lujuus, ja kemiallinen resistenssi, Tekemäresovellusten vaatimiseen se on ihanteellinen.

Sen kyky säilyttää suorituskyky äärimmäisissä olosuhteissa nostaa sen korkean suorituskyvyn polymeerien luokkaan.

1.2 Peekin historia ja kehitys

Peek syntetisoitiin ensin 1978 kirjoittanut ICI (Keisarillinen kemianteollisuus), nyt osa Victrex plc: tä.

Alun perin kehitetty ilmailu- ja autoteollisuudelle, Peek on sittemmin laajentunut lääketieteelliseksi, elektroniikka, ja energia -ala sen vertaansa vailla olevan ominaisuusprofiilin vuoksi.

Viimeisen neljän vuosikymmenen aikana, Jatkuva innovaatio synteesi- ja prosessointitekniikoissa on tehnyt Peek -kulmakivimateriaalista edistyneessä valmistuksessa.

1.3 Peekin tila korkean suorituskyvyn tekniikan muoveissa

Suorituskykyisten polymeerien joukossa, Peek erottuu prosessoitavuuden ja suorituskyvyn tasapainosta.

Se kilpailee materiaalien, kuten polyimidien kanssa, polysulfonit, ja fluoropolymeerit, mutta ylittää ne usein lämpöä, kemikaali-, ja mekaaniset alueet.

Sen premium -asema heijastuu sen kustannuksiin, Mutta se, jonka se tarjoaa operaatiokriittisissä sovelluksissa, oikeuttaa sijoituksen.

2. Peekin kemiallinen rakenne ja synteesi

2.1 Kemiallinen rakenne

Peekin makromolekyylinen rakenne koostuu eetterin toistuvista yksiköistä ja ketonisidoksista aromaattisten renkaiden välillä:

–O–Ph–O–Ph–CO–Ph–

• PHE = Fenyleeniryhmä (aromaattirengas)
• N = Eetterisiilta
• Yhteistyö = Ketoniryhmä

Nämä rakenteelliset aiheet edistävät:

• Jäykkyys (aromaattiset renkaat)
• Joustavuus (eetterilinkit)
• Lämmönkestävyys (ketoniryhmät)

Peekin puolikiteinen luonne johtaa sen selkärangan symmetriasta, sallii tiukan pakkauksen kiteisillä alueilla ylläpitäen samalla amorfisia alueita sitkeyden vuoksi.

2.2 Synteesimenetelmä

Peek-materiaali syntetisoidaan askelkasvun polykondensaatioreaktion kautta, tyypillisesti:

• Monomeerit: 4,4'-Difluorobentsofenoni (DFBP) ja hydrokinoni (Pääkonttori)
• Liuotin: Difenyylisulfoni
• Katalyytti: Alkalisuolat, kuten natriumkarbonaatti

Reaktiokatsaus:

DFBP + HQ → PEEK + HF (byproduct)

Reaktio tapahtuu korkeissa lämpötiloissa (300–400 ° C) Kontrolloiduissa olosuhteissa korkean molekyylipainon polymeerien saavuttamiseksi.

3. Peekin ydinsuorituskykyominaisuudet

3.1 Fyysiset ominaisuudet

Tiheys

Tiheällä 1.30 g/cm³, Peek -materiaali on tiheämpi kuin useimmat tavanomaiset muovit, mutta kevyempi kuin metallit, Tarjoaa hyvän vahvuuspainosuhteen.

Väri ja ulkonäkö

Peek on luonnollisesti beige, sileällä, puolikiiltävä ulkonäkö. Se voidaan pigmentoitua, Vaikka värjätykset voivat vaikuttaa kiteisyyteen ja ominaisuuksiin.

Kovuus

• Rockwell -kovuus: R126 - R130
• Vickers -kovuus: ~ 250 HV

Peek -materiaali osoittaa erinomaisen pinnan kovuuden, joka sopii kulumiseen ja kulutukseen.

Lämpöominaisuudet

• Sulamispiste: 343°C
• Lasin siirtymä (Tg): 143°C
• Lämmön muodonmuutos: Minimaalinen jopa 260 ° C

Ulottuvuusvakaus

Peekillä on erittäin alhainen kosteuden imeytyminen (<0.1%), mikä johtaa erinomaiseen ulottuvuuteen, Jopa kosteisissa tai korkean lämpötilan ympäristöissä.

3.2 Kemialliset ominaisuudet

Kemiallinen vastustuskyky

Peek vastustaa laajaa valikoimaa kemikaaleja, mukaan lukien:

• Hapot (rikki-, typpinen)
• Pohjat (natriumhydroksidi, ammoniakki)
• Hiilivety
• Alkoholit

Useimmat liuottimet eivät hyökkää siihen, Tekee siitä ihanteellisen kemiallisen prosessointilaitteen kanssa.

Liuotinkestävyys

Peek pysyy vakaana vuonna:

• Asetoni
• Tolueeni
• Etanoli
• Metyleenikloridi (Rajoitettu turvotus voi tapahtua)

Korroosionkestävyys

Peekin inertti runko tarjoaa luonnollisen resistenssin korroosiolle, tehdä siitä sopivan aggressiivisiin ympäristöihin.

Liekinesto

• Ul 94 luokitus: V-0 (itsensä poistuminen)
• Matala savu ja myrkyllinen kaasupäästö
• Täyttää ilmailu- ja rautatieteollisuuden standardit

Sähköeristys

Peek on hyvä sähköeriste, Ominaisuuksien säilyttäminen korkeilla lämpötiloissa ja taajuuksissa.

Biologinen yhteensopivuus

Lääketieteellisen kurssin noudattaa:

• ISO 10993
• USP -luokka VI
• Sopii pitkäaikaisiin implantteihin ja kirurgisiin työkaluihin

3.3 Mekaaniset ominaisuudet

Vetolujuus

Peek -materiaalilla on suuri vetolujuus (~ 100 MPa), Jäykkyyden ylläpitäminen kuorman alla.

Taivutus- ja puristuslujuus

Sen taivutusmoduuli (~ 4 GPA) ja puristuslujuus vahvistavat sen soveltuvuutta kuormitusosiin.

Vaikutus- ja väsymiskestävyys

Peek vastustaa toistuvia iskuja ja syklistä kuormitusta ilman halkeilua, Kriittinen ilmailu- ja lääketieteellisissä sovelluksissa.

3.4 Lämpöominaisuudet

Korkean lämpötilan suorituskyky

Peek säilyttää mekaaniset ominaisuudet:

• Jatkuva käyttölämpötila: jopa 260 ° C
• Lyhytaikaiset piikit jopa 300 ° C: seen

Ryömintäkestävyys

Peek näyttää erittäin matalan virumisen, jopa korkealla kuormalla kohonneissa lämpötiloissa.

Lämmönjohtavuus

• suunnilleen 0.25 W/m·K

Vaikka ei ole hyvä kapellimestari, Lämpöstabiilisuus tekee siitä sopivan lämmön altistuneille komponenteille.

3.5 Kuluttaa ominaisuuksia

Peek tarjoaa erinomaisen kulutuskestävyyden, varsinkin hiilikuitua täytettäessä, grafiitti, tai ptfe.

3.6 Sähköeristys

Peekin eristysominaisuudet ovat vakaita laajan lämpötilan ja taajuusalueen yli.

3.7 Sähkömagneettinen suojaus

Vaikka täyttämätön kurkistusmateriaali ei tarjoa EMI -suojausta, hiilidioksiditilat (esim., Vrt. Peek) tarjoa kohtalainen suojaustehokkuus, tehdä niistä sopivia elektronisiin koteloihin.

4. Kurkistusmenetelmät

4.1 Ruiskuvalu

Peek voidaan jalostaa injektiomuovauksella, joka on yleinen menetelmä monimutkaisten muotojen ja komponenttien tuottamiseksi.

Prosessiin sisältyy Peek -pellettien sulattaminen ja sulan materiaalin injektointi muottiin korkean paineen alla.

Injektiomuovaus mahdollistaa korkean tarkistuksen osien tuotannon, jolla on tasaiset mitat ja ominaisuudet.

4.2 Suulakepuristus

Suulakepuristusmuovausta käytetään kurkistamiseen sauvojen muodossa, putket, ja arkit.

Prosessiin sisältyy kurkistaminen ja sen pakottaminen muotin läpi halutun muodon muodostamiseksi. Suulakepuristus on erityisen hyödyllinen jatkuvien profiilien ja komponenttien tuottamisessa yhtenäisillä poikkileikkauksilla.

4.3 CNC -koneistus ja 3D -tulostus

Peek voidaan koneistaa käyttämällä CNC: tä (Tietokoneen numeerinen ohjaus) tekniikat tarkkojen ja monimutkaisten osien tuottamiseksi.

Sen suuri kovuus ja kulumisvastus tekevät siitä sopivan CNC -koneistus Toiminnot, kuten kääntäminen, jyrsintä, ja poraus.

Lisäksi, Peek voidaan käsitellä FDM: n avulla (Sulatettu laskeutumismallinnus) 3D tulostus, Mukautettujen osien tuotannon mahdollistaminen monimutkaisten mallejen kanssa.

4.4 Lämmönkäsittely ja hehkutus

Peek voidaan hoitaa tai hehkuttaa sen mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi ja sisäisten rasitusten vähentämiseksi.

Lämpökäsittely on erityisen hyödyllinen komponenteille, jotka vaativat korkean ulottuvuuden stabiilisuutta ja virumiskestävyyttä.

5. Peekin muokkaus- ja komposiittimateriaalit

5.1 Lasikuidun lisääminen (Gf-preeki)

Lasikuituvahvistettu kurkistus (Gf-preeki) on komposiittimateriaali, joka parantaa kurkistuksen mekaanista lujuutta ja jäykkyyttä.

Lasikuitujen lisääminen parantaa vetolujuutta, taivutuslujuus, ja materiaalin iskunkestävyys.

GF-Peek tarjoaa suuren lujuuden ja ulottuvuuden vakauden, Tekee siitä ihanteellisen ilmailu- ja teollisuuskoneille.

5.2 Hiilikuitun lisääminen (Vrt. Peek)

Hiilikuituvahvistettu kurkistus (Vrt. Peek) on toinen komposiittimateriaali, joka parantaa merkittävästi kurkistuksen mekaanisia ominaisuuksia.

CF-Peek tarjoaa ylivoimaisen voiman, jäykkyys, ja kulutusvastus verrattuna täyttämättömään kurkistumiseen.

Tämä kurkistusmateriaali hallitsee sovelluksia, jotka vaativat sekä keveyttä että voimaa, etenkin ilmailu- ja autokomponenteissa.

5.3 Voiteluaineita (kuten grafiitti, Ptfe)

Peek Material hyväksyy voiteluaineiden modifikaatiot, kuten grafiitti tai PTFE, kulumiskestävyyden parantamiseksi ja kitkan minimoimiseksi.

Nämä muutokset ovat erityisen hyödyllisiä sovelluksissa, joissa liukuvat tai pyörivät osia, kuten laakerit ja tiivisteet.

5.4 Suorituskyvyn vertailutaulukko

Seuraavassa taulukossa verrataan täyttämättömän kurkistuksen ominaisuuksia, Gf-preeki, ja vrf-preek:

6. Peek -materiaalin levitysalueet

6.1 Ilmailu

• Moottorin komponentit: PEEK: ta käytetään suihkumoottorin komponenteissa sen korkean lämpötilan vastus- ja kevyiden ominaisuuksien vuoksi.
• Rakenteelliset osat: Peek -materiaalia käytetään rakenteellisissa komponenteissa, kuten suluissa, kiinnittimet, ja liittimet.
• Elektroniset komponentit: PEEK: ta käytetään ilmailualan elektroniikassa sen sähköeristyksen ja liekinestokyvyn vuoksi.

6.2 Lääketeollisuus

• Implantit: Peek toimii ihanteellisena materiaalina lääketieteellisille implantteille, kuten selkärangan häkit ja nivelkorvaukset, Tarjoaa poikkeuksellista biologista yhteensopivuutta ja mekaanista lujuutta.
• Kirurgiset instrumentit: PEEK: ta käytetään kirurgisissa instrumenteissa sen sterilointikestävyyden ja kulutuskestävyyden vuoksi.
• Lääketieteelliset laitteet: PEEK: ta käytetään lääkinnällisissä laitteissa, kuten pumput ja venttiilit sen kemiallisen resistenssin ja biologisen yhteensopivuuden vuoksi.

6.3 Teollisuuskentät

• Korkean lämpötilan tiivisteet: Peek toimii luotettavasti korkean lämpötilan tiivisteissä höyryturbiineille ja kemiallisille prosessointilaitteille.
• Laakerit: PEEK: ta käytetään laakereissa sen alhaisen kitkan ja kulutuskestävyyden vuoksi.
• Pumppu- ja venttiilikomponentit: Peek -materiaali on erinomainen pumppu- ja venttiilikomponenteissa sen kemiallisen vastus- ja mitta -stabiilisuuden vuoksi.

6.4 Elektroniikka ja sähköinen

• Eristävä materiaali: Peek toimii erinomaisena eristävänä materiaalina sähkökomponenteille, Erinomaisen dielektrisen lujuuden ansiosta.
• Liittimet: PEEK: ta käytetään liittimissä sen sähköeristyksen ja liekinestokyvyn vuoksi.
• Piirilevy tukee: Peek on erinomainen piirilevyn tukimateriaalina sen ylemmän mittaisen stabiilisuuden ja lämpövastuksen vuoksi.

6.5 Muut sovellukset

• Elintarvikekäsittely: PEEK: ta käytetään elintarvikkeiden jalostuslaitteissa sen kemiallisen resistenssin ja biologisen yhteensopivuuden vuoksi.
• Autoteollisuus: Peek palvelee auto -antureita ja liittimiä, Hyödyntämällä sen kevyttä luonnetta ja korkean lämpötilan vastustuskykyä.
• Ydinteollisuus: Peek suorittaa luotettavasti ydinsovelluksissa poikkeuksellisen säteilyvastuksen ja kemiallisen stabiilisuuden vuoksi.

7. Peek -materiaalin edut ja rajoitukset

7.1 Edut

• Korkean lämpötilan suorituskyky: Peek voi ylläpitää ominaisuuksiaan lämpötiloissa jopa 250 ° C, tehdä siitä sopivan korkean lämpötilan sovelluksiin.
• Kemiallinen vastustuskyky: Peek on kestävä monille kemikaaleille, mukaan lukien hapot, pohjat, ja liuottimet.
• Mekaaninen lujuus: Peekillä on korkea vetolujuus, taivutus-, ja puristusvahvuudet, tehdä siitä sopivan hakemusten vaativiin.
• Biologinen yhteensopivuus: Peek-materiaali on biologisesti yhteensopiva ja myrkytön, Tekee siitä ihanteellisen lääketieteellisiin sovelluksiin.

7.2 Rajoitukset

• Korkeat kustannukset: Peek on yksi kalleimmista teknisistä muoveista, joka rajoittaa sen käyttöä kustannusherkissä sovelluksissa.
• Käsittelyvaikeus: Peek vaatii korkeat prosessointilämpötilat ja paineet, joka voi olla haastava joillekin valmistusprosesseille.
• Suuritiheys: Peekillä on suhteellisen suuri tiheys verrattuna muihin tekniikan muoveihin, joka voi olla haitta sovelluksissa, jotka vaativat kevyitä materiaaleja.

8. Vaihtoehtoiset materiaalit kurkistamaan

8.1 Korkean lämpötilan muoviset korvikkeet

• PEI (Poly -utimidi): PEI on korkean lämpötilan muovi, jolla on erinomaiset mekaaniset ja lämpöominaisuudet. Sitä käytetään usein vaihtoehtona kurkistamiseen sovelluksissa, jotka vaativat korkean lämpötilan vastustuskykyä.
• PPS (Polyfenyleenisulfidi): PPS on toinen korkean lämpötilan muovi, jolla on erinomainen kemiallinen vastus ja mittakaavaisuus.
• Pai (Polyimidi): PAI on korkean suorituskyvyn polymeeri, jolla on poikkeukselliset lämpö- ja mekaaniset ominaisuudet, Käytetään usein vaativissa sovelluksissa.

8.2 Metallikorvikkeet

• Ruostumaton teräs: Ruostumaton teräs on yleinen metallikorvike kurkistukselle sovelluksissa, jotka vaativat suurta lujuutta ja korroosionkestävyyttä.
• Titaaniseos: Titaaniseokset Korvaa kurkistus ilmailu- ja lääketieteellisissä sovelluksissa, Tarjoaa kevyitä etuja ja suurta lujuutta.
• Alumiiniseos: Alumiiniseokset käytetään kurkistuksen korvikkeina sovelluksissa, jotka vaativat kevyitä materiaaleja.

9. Peekin kestävyys ja ympäristönsuojelu

9.1 Tuotantoprosessin ympäristönsuojelu

Peekin tuotantoon sisältyy kontrolloituja prosesseja ympäristövaikutusten minimoimiseksi.

Valmistajat käyttävät suljetun silmukan järjestelmiä liuottimien ja muiden materiaalien palauttamiseen ja käyttämiseen, jätteiden ja päästöjen vähentäminen.

9.2 Kierrätys ja uudelleenkäyttö

Peek on kierrätettävä, Vaikka sen kierrätysprosessi on monimutkaisempi verrattuna muihin muoveihin.

Kierrätetty PEEK toimii hyvin sovelluksissa ilman kriittisiä mekaanisia tai lämpövaatimuksia.

9.3 Ympäristömääräykset ja standardit

Peek täyttää erilaisia ​​ympäristömääräyksiä ja -standardeja, mukaan lukien ROHS (Vaarallisten aineiden rajoitus) ja tavoittaa (Rekisteröinti, Arviointi, Valtuutus, ja kemikaalien rajoitus).

Sen biologinen yhteensopivuus ja myrkyllisyys tekevät siitä lääketieteellisten laitteiden säännösten mukaisia.

10. Yhteenveto

PEEK on korkean suorituskyvyn tekniikan muovi, jolla on poikkeukselliset ominaisuudet, jotka tekevät siitä sopivan vaativiin sovelluksiin eri toimialoilla.

Sen yhdistelmä lämpövakautta, kemiallinen vastustuskyky, mekaaninen lujuus, ja biologinen yhteensopivuus erottaa sen muista materiaaleista.

Vaikka Peek on kallis ja haastava prosessoinnille, Sen ainutlaatuiset ominaisuudet oikeuttavat sen käytön kriittisissä sovelluksissa, kuten ilmailu-, lääketieteelliset laitteet, ja teollisuuskoneet.

Kun tekniikka kehittyy, Peek todennäköisesti löytää vielä enemmän sovelluksia, edelleen vahvistamalla sen asemaa johtavana materiaalina korkean suorituskyvyn tekniikan muoveissa.