Aperçu & Propriétés

1. Introduction

1.1 Définition du matériau dedages

Polyéthernethketone (Aperçu) est un polymère thermoplastique semi-cristallin appartenant à la polyaryletherketone (Pyek) famille.

Powek offre une stabilité thermique exceptionnelle, résistance mécanique, et résistance chimique, Le rendre idéal pour les applications d'ingénierie exigeantes.

Sa capacité à conserver les performances dans des conditions extrêmes l'élève à la classe des polymères haute performance.

1.2 Histoire et développement du coup d'œil

Peek a d'abord été synthétisé dans 1978 par ICI (Industries chimiques impériales), fait maintenant partie de Victrex plc.

Initialement développé pour les industries aérospatiales et automobiles, Peek s'est depuis étendu à Medical, électronique, et les secteurs de l'énergie en raison de son profil de propriété inégalé.

Au cours des quatre dernières décennies, L'innovation continue dans les techniques de synthèse et de traitement a fait du coup d'œil un matériau de pierre angulaire dans la fabrication avancée.

1.3 Statut du coup d'œil dans les plastiques d'ingénierie haute performance

Parmi les polymères haute performance, Powek se démarque de son équilibre de processeur et de performance.

Il est en concurrence avec des matériaux comme les polyimides, polysulfones, et les fluoropolymères mais les surpassent souvent en thermique, chimique, et des domaines mécaniques.

Son statut premium se reflète dans son coût, Mais la valeur qu'elle fournit dans les applications critiques de mission justifie l'investissement.

2. Structure chimique et synthèse du coup d'œil

2.1 Structure chimique

La structure macromoléculaire de Peek consiste à répéter des unités d'éther et de liaisons cétone entre les anneaux aromatiques:

–O–Ph–O–Ph–CO–Ph–

• PH = Groupe de phénylène (bague aromatique)
• O = Pont éther
• CO = Groupe de cétone

Ces motifs structurels contribuent à:

• Rigidité (anneaux aromatiques)
• Flexibilité (liens éther)
• Résistance thermique (Groupes de cétone)

La nature semi-cristalline du coup d'œil résulte de sa symétrie d'écran, Permettre l'emballage serré dans les régions cristallines tout en maintenant les régions amorphes pour la ténacité.

2.2 Méthode de synthèse

Le matériau PEEK est synthétisé par une réaction de polycondensation à la croissance étape, impliquant généralement:

• Monomère: 4,4′-Difluorobenzophénone (Dfbp) et hydroquinone (Siège social)
• Solvant: Diphényl sulfone
• Catalyseur: Les sels alcalins comme le carbonate de sodium

Aperçu de la réaction:

DFBP + HQ → PEEK + HF (byproduct)

La réaction se produit à des températures élevées (300–400 ° C) dans des conditions contrôlées pour atteindre des polymères de poids moléculaire élevé.

3. Caractéristiques de performance de base du coup d'œil

3.1 Propriétés physiques

Densité

Avec une densité de 1.30 g/cm³, Le matériau de Peek est plus dense que la plupart des plastiques conventionnels mais plus légers que les métaux, offrant un bon rapport force / poids.

Couleur et apparence

Peek est naturellement beige, avec un lisse, Apparence semi-brillante. Il peut être pigmenté, Bien que les colorants puissent affecter la cristallinité et les propriétés.

Dureté

• Dureté rockwell: R126 - R130
• Vickers dureté: ~ 250 HV

Le matériau PEEK montre une excellente dureté de surface adaptée à l'usure et à la résistance à l'abrasion.

Propriétés thermiques

• Point de fusion: 343°C
• Transition de verre (Tg): 143°C
• Déformation thermique: Minimal jusqu'à 260 ° C

Stabilité dimensionnelle

Peek présente une très faible absorption d'humidité (<0.1%), entraînant une stabilité dimensionnelle exceptionnelle, Même dans des environnements humides ou à haute température.

3.2 Propriétés chimiques

Résistance chimique

Peek résiste à un large éventail de produits chimiques, y compris:

• Acides (sulfurique, nitrique)
• Bases (hydroxyde de sodium, ammoniac)
• Hydrocarbures
• Alcools

Il n'est pas attaqué par la plupart des solvants, Le rendre idéal pour l'équipement de traitement chimique.

Résistance au solvant

Peek reste stable dans:

• Acétone
• Toluène
• Éthanol
• Chlorure de méthylène (Un gonflement limité peut se produire)

Résistance à la corrosion

Le squelette inerte de Peek fournit une résistance naturelle à la corrosion, Le rendre adapté à des environnements agressifs.

Retard de flamme

• Ul 94 notation: V-0 (auto-extincteur)
• Basse fumée et émission de gaz toxique
• Répond aux normes de l'industrie aérospatiale et ferroviaire

Isolation électrique

Peek est un bon isolant électrique, Rétention des propriétés à des températures et des fréquences élevées.

Biocompatibilité

Le coup d'œil de qualité médicale est conforme à:

• ISO 10993
• Classe VI USP
• Convient aux implants à long terme et aux outils chirurgicaux

3.3 Propriétés mécaniques

Résistance à la traction

Le matériau de Peek présente une résistance à la traction élevée (~ 100 MPa), Maintenir la rigidité sous charge.

Résistance à la flexion et à la compression

Son module de flexion (~ 4 GPA) et la résistance à la compression renforce son aptitude aux pièces porteuses.

Résistance à l'impact et à la fatigue

Peek résiste aux impacts répétés et à la charge cyclique sans craquer, critique dans l'aérospatiale et les applications médicales.

3.4 Propriétés thermiques

Performance à haute température

Powek conserve des propriétés mécaniques à:

• Température d'utilisation continue: jusqu'à 260 ° C
• Des pics à court terme jusqu'à 300 ° C

Résistance au fluage

Peek montre un fluage très bas, même sous une charge élevée à des températures élevées.

Conductivité thermique

• Environ 0.25 W/m·K

Bien que ce ne soit pas un bon chef d'orchestre, La stabilité thermique le rend adapté aux composants exposés à la chaleur.

3.5 Propriétés de l'usure

Peek offre une excellente résistance à l'usure, surtout lorsqu'il est rempli de fibre de carbone, graphite, ou ptfe.

3.6 Isolation électrique

Les propriétés d'isolation de Peek sont stables à travers une large température et une plage de fréquences.

3.7 Blindage électromagnétique

Tandis que le matériel de peek non rempli n'offre pas le blindage EMI, grades remplies de carbone (par ex., CF-Peek) Fournir une efficacité de blindage modérée, les rendre adaptés aux enceintes électroniques.

4. Méthodes de traitement du coup d'œil

4.1 Moulage par injection

Powek peut être traité à l'aide de moulage par injection, qui est une méthode courante pour produire des formes et des composants complexes.

Le processus consiste.

Le moulage par injection permet la production de pièces de haute précision avec des dimensions et des propriétés cohérentes.

4.2 Moulure d'extrusion

La moulure d'extrusion est utilisée pour produire un aperçu sous forme de tiges, tubes, et des draps.

Le processus implique de faire fondre un aperçu et de le forcer à travers un dé à former la forme souhaitée. L'extrusion est particulièrement utile pour produire des profils et des composants continus avec des sections transversales uniformes.

4.3 Usinage CNC et impression 3D

Powek peut être usiné à l'aide de CNC (Commande numérique par ordinateur) Techniques pour produire des pièces précises et complexes.

Sa forte dureté et sa résistance à l'usure le rendent adapté à Usinage CNC des opérations telles que le virage, fraisage, et forage.

En plus, Powek peut être traité à l'aide de FDM (Modélisation des dépôts fusionnés) 3D Impression, permettant la production de pièces personnalisées avec des conceptions complexes.

4.4 Traitement thermique et recuit

PEEK peut être traité à la chaleur ou recuit pour améliorer ses propriétés mécaniques et réduire les contraintes internes.

Le traitement thermique est particulièrement utile pour les composants qui nécessitent une stabilité et une résistance de dimension élevée au fluage.

5. Modification et matériaux composites du coup d'œil

5.1 Ajout de fibres de verre (Gf-pick)

Verbe à fibre de verre Peek (Gf-pick) est un matériau composite qui améliore la résistance mécanique et la rigidité du coup d'œil.

L'ajout de fibres de verre améliore la résistance à la traction, résistance à la flexion, et la résistance à l'impact du matériau.

GF-Peek offre une résistance élevée et une stabilité dimensionnelle, Le faire idéal pour les composants aérospatiaux et les machines industrielles.

5.2 Ajout de fibre de carbone (CF-Peek)

Coup d'œil renforcé de fibre de carbone (CF-Peek) est un autre matériau composite qui améliore considérablement les propriétés mécaniques du coup d'œil.

CF-Peek offre une force supérieure, rigidité, et la résistance à l'usure par rapport à un aperçu non rempli.

Ce matériau dedage domine les applications exigeant à la fois la légèreté et la force, en particulier dans les composants aérospatiaux et automobiles.

5.3 Ajout de lubrifiants (comme le graphite, PTFE)

Le matériau PEEK accepte les modifications du lubrifiant comme le graphite ou le PTFE pour améliorer la résistance à l'usure et minimiser la friction.

Ces modifications sont particulièrement utiles dans les applications impliquant des pièces de glissement ou de rotation, comme les roulements et les phoques.

5.4 Table de comparaison des performances

Le tableau suivant compare les propriétés du coup d'œil non rempli, Gf-pick, et CF-Peek:

6. Zones d'application du matériau de Peek

6.1 Aérospatial

• Composants du moteur: Powek est utilisé dans les composants du moteur à réaction en raison de sa résistance à haute température et de ses propriétés légères.
• Pièces structurelles: Le matériau PEEK est utilisé dans des composants structurels tels que les supports, attaches, et connecteurs.
• Composants électroniques: Powek est utilisé dans l'électronique aérospatiale en raison de son isolation électrique et de son retard de flamme.

6.2 Industrie médicale

• Implants: Powek sert de matériau idéal pour les implants médicaux comme les cages vertébrales et les remplacements articulaires, offrant une biocompatibilité exceptionnelle et une résistance mécanique.
• Instruments chirurgicaux: Powek est utilisé dans des instruments chirurgicaux en raison de sa résistance à la stérilisation et de la résistance à l'usure.
• Équipement médical: Powek est utilisé dans des dispositifs médicaux tels que les pompes et les vannes en raison de sa résistance chimique et de sa biocompatibilité.

6.3 Champs industriels

• Joints à haute température: Powek fonctionne de manière fiable dans des joints à haute température pour les turbines à vapeur et l'équipement de traitement chimique.
• Roulements: Powek est utilisé dans les roulements en raison de sa faible résistance à la friction et à l'usure.
• Composants de pompe et de vanne: Le matériau PEEK excelle dans les composants de la pompe et de la vanne en raison de sa résistance chimique et de sa stabilité dimensionnelle.

6.4 Électronique et électricité

• Matériaux isolants: Powek sert d'excellent matériau isolant pour les composants électriques, Merci à sa force diélectrique exceptionnelle.
• Connecteurs: Powek est utilisé dans les connecteurs en raison de son isolation électrique et de son retard de flamme.
• Prise en charge des cartes de circuit imprimé: Peek excelle en tant que matériau de support de la carte de circuit imprimé en raison de sa stabilité dimensionnelle supérieure et de sa résistance thermique.

6.5 Autres applications

• Transformation des aliments: Powek est utilisé dans l'équipement de transformation des aliments en raison de sa résistance chimique et de sa biocompatibilité.
• Industrie automobile: Powek sert des capteurs et connecteurs automobiles, Tiration de sa nature légère et de sa résistance à haute température.
• Industrie nucléaire: Powek fonctionne de manière fiable dans les applications nucléaires en raison de sa résistance aux rayonnements exceptionnelle et de sa stabilité chimique.

7. Avantages et limitations du matériau aperçu

7.1 Avantages

• Performance à haute température: Powek peut maintenir ses propriétés à des températures jusqu'à 250 ° C, Le rendre adapté aux applications à haute température.
• Résistance chimique: Peek est résistant à une large gamme de produits chimiques, y compris les acides, bases, et solvants.
• Résistance mécanique: Powek présente une traction élevée, flexion, et forces compressives, Le rendre adapté aux applications exigeantes.
• Biocompatibilité: Le matériau de Peek est biocompatible et non toxique, Le rendre idéal pour les applications médicales.

7.2 Limites

• Coût élevé: Peek est l'un des plastiques d'ingénierie les plus chers, qui limite son utilisation dans les applications sensibles aux coûts.
• Difficulté de traitement: Peek nécessite des températures de traitement élevées et des pressions, ce qui peut être difficile pour certains processus de fabrication.
• Densité élevée: Peek a une densité relativement élevée par rapport à d'autres plastiques d'ingénierie, ce qui peut être un inconvénient dans les applications nécessitant des matériaux légers.

8. Matériaux alternatifs pour voir

8.1 Substituts en plastique à haute température

• PEI (Poly utimide): PEI est un plastique à haute température avec d'excellentes propriétés mécaniques et thermiques. Il est souvent utilisé comme alternative à jeter un œil dans les applications nécessitant une résistance à haute température.
• PPS (Sulfure de polyphénylène): PPS est un autre plastique à haute température avec une excellente résistance chimique et une stabilité dimensionnelle.
• Pai (Polyimide): Pai est un polymère haute performance avec des propriétés thermiques et mécaniques exceptionnelles, Souvent utilisé dans des applications exigeantes.

8.2 Substituts métalliques

• Acier inoxydable: Acier inoxydable est un substitut métallique commun à un aperçu des applications nécessitant une résistance élevée et une résistance à la corrosion.
• Alliage en titane: Alliages en titane Remplacez le coup d'œil dans les applications aérospatiales et médicales, offrant des avantages légers et une forte résistance.
• Alliage en aluminium: Alliages en aluminium sont utilisés comme substituts du coup d'œil dans les applications nécessitant des matériaux légers.

9. Durabilité et protection de l'environnement du coup d'œil

9.1 Protection environnementale du processus de production

La production de PEEK implique des processus contrôlés pour minimiser l'impact environnemental.

Les fabricants utilisent des systèmes en boucle fermée pour récupérer et réutiliser les solvants et autres matériaux, Réduire les déchets et les émissions.

9.2 Recyclage et réutilisation

Peek est recyclable, Bien que son processus de recyclage soit plus complexe par rapport aux autres plastiques.

Le Powek recyclé fonctionne bien pour les applications sans exigences mécaniques ou thermiques critiques.

9.3 Règlements et normes environnementales

Powek répond à divers réglementations et normes environnementales, y compris Rohs (Restriction des substances dangereuses) et atteindre (Inscription, Évaluation, Autorisation, et restriction des produits chimiques).

Sa biocompatibilité et sa non-toxicité le rendent conforme aux réglementations des dispositifs médicaux.

10. Résumé

Powek est un plastique d'ingénierie haute performance avec des propriétés exceptionnelles qui le rendent adapté à des applications exigeantes dans diverses industries.

Sa combinaison de stabilité thermique, résistance chimique, résistance mécanique, et la biocompatibilité le distingue des autres matériaux.

Alors que Peek est cher et difficile à traiter, Ses propriétés uniques justifient son utilisation dans des applications critiques telles que l'aérospatiale, dispositifs médicaux, et machines industrielles.

À mesure que la technologie progresse, Powek est susceptible de trouver encore plus d'applications, Sensifier davantage sa position de matériau leader dans les plastiques d'ingénierie haute performance.