Заглядывая материал & Характеристики

1. Введение

1.1 Определение материала PEEK

Полиэфишеттон (Заглядывая материал) полукристаллический термопластичный полимер, принадлежащий полиарлиэфиркетону (PAEK) семья.

Peek обеспечивает исключительную тепловую стабильность, механическая прочность, и химическая устойчивость, Сделать его идеальным для требования инженерных приложений.

Его способность сохранять производительность в экстремальных условиях повышает его до класса высокопроизводительных полимеров.

1.2 История и развитие PEEK

Peek был впервые синтезирован в 1978 от ICI (Имперская химическая промышленность), Теперь часть Victrex plc.

Первоначально разработан для аэрокосмической и автомобильной промышленности, Peek с тех пор расширился в медицинский, электроника, и энергетические секторы из -за его непревзойденного профиля свойства.

За последние четыре десятилетия, Непрерывные инновации в методах синтеза и обработки заставили взглянуть краеугольным материалом в передовом производстве.

1.3 Статус Peek в высокопроизводительных инженерных пластмассах

Среди высокопроизводительных полимеров, Peek выделяется своим балансом процесса и производительности.

Он конкурирует с такими материалами, как полиимиды, Полисульфоны, и фторолимеры, но часто превосходят их в термическом, химический, и механические области.

Его премиальный статус отражается в его стоимости, Но ценность, которую он предоставляет в критически важных приложениях, оправдывает инвестиции.

2. Химическая структура и синтез взгляда

2.1 Химическая структура

Макромолекулярная структура Peek состоит из повторяющихся единиц эфира и кетоновых связей между ароматическими кольцами:

–O–Ph–O–Ph–CO–Ph–

• PH = Фениленская группа (ароматическое кольцо)
• О = Эфирный мост
• Сопутствующий = Кетоновая группа

Эти структурные мотивы способствуют:

• Жесткость (ароматические кольца)
• Гибкость (эфирные связи)
• Тепловое сопротивление (Кетоновые группы)

Полукристаллическая природа PEEK происходит от его симметрии основы, разрешение плотной упаковки в кристаллических областях при сохранении аморфных областей для вязкости.

2.2 Метод синтеза

Материал PEEK синтезируется с помощью реакции поэтапной поликонденсации, Обычно с участием:

• Мономеры: 4,4′ -Дифлуорубензофенон (DFBP) и гидрохинон (Штаб -квартира)
• Растворитель: Дифенилсульфон
• Катализатор: Щелочные соли, такие как карбонат натрия

Обзор реакции:

DFBP + HQ → PEEK + HF (byproduct)

Реакция возникает при высоких температурах (300–400 ° C.) в контролируемых условиях для достижения полимеров с высокой молекулярной массой.

3. Основные характеристики PEEK

3.1 Физические свойства

Плотность

С плотностью 1.30 г/см³, Материал Peek более плотнее, чем большинство обычных пластмасс, но легче, чем металлы, Предлагая хорошее соотношение силы к весу.

Цвет и внешний вид

Peek естественно бежевый, с гладким, Полу-глянцевая внешность. Это может быть пигментирован, хотя цвета могут влиять на кристалличность и свойства.

Твердость

• Роквелл твердость: R126 - R130
• Виккерс твердость: ~ 250 HV

Материал Peek демонстрирует превосходную поверхностную твердость, подходящую для износа и истирания.

Тепловые свойства

• Точка плавления: 343°С
• Стеклянный переход (Тг): 143°С
• Тепловая деформация: Минимальное до 260 ° C

Размерная стабильность

Peek демонстрирует очень низкое поглощение влаги (<0.1%), в результате нерешенной стабильности размеров, Даже во влажной или высокотемпературной среде.

3.2 Химические свойства

Химическая устойчивость

Peek сопротивляется широкому диапазону химических веществ, включая:

• Кислоты (серная, азот)
• Базы (Гидроксид натрия, аммиак)
• Углеводороды
• Спирты

На него не нападают большинство растворителей, Сделать его идеальным для химического обработки оборудования.

Сопротивление растворителю

Peek остается стабильным в:

• Ацетон
• Толуол
• Этанол
• Метиленхлорид (может произойти ограниченная набухания)

Коррозионная стойкость

Инертный магистраль Peek обеспечивает естественную устойчивость к коррозии, сделать его подходящим для агрессивных средств.

Пламенная задержка

• UL 94 рейтинг: В-0 (Самоэкспонент)
• Низкий дым и токсичный газ выбросы
• Соответствует стандартам аэрокосмической и железнодорожной промышленности

Электрическая изоляция

Peek - хороший электрический изолятор, удерживающие свойства при высоких температурах и частотах.

Biocompatibility

Medical Grade Peek соответствует:

• Iso 10993
• USP класс VI
• Подходит для долгосрочных имплантатов и хирургических инструментов

3.3 Механические свойства

Предел прочности

Материал Peek демонстрирует высокую прочность на растяжение (~ 100 МПа), поддержание жесткости под нагрузкой.

Прочность на изгиб и сжатие

Его изгиб модуль (~ 4 GPA) и прочность на сжима.

Воздействие и устойчивость к усталости

Peek сопротивляется повторным ударам и циклической нагрузке без трещин, Критические в аэрокосмической и медицинской приложениях.

3.4 Тепловые свойства

Высокотемпературная производительность

Peek сохраняет механические свойства в:

• Температура непрерывного использования: до 260 ° C.
• Краткосрочные пики до 300 ° C

Сопротивление ползучести

Peek показывает очень низкий ползучи, Даже при высокой нагрузке при повышенных температурах.

Теплопроводность

• Примерно 0.25 Вт/м·К

Хотя это и не хороший дирижер, Термическая стабильность делает его подходящим для воздействия на тепловой.

3.5 Носить свойства

Peek предлагает отличную износостойкость, Особенно, когда наполнится углеродным волокном, графит, или ptfe.

3.6 Электрическая изоляция

Изоляционные свойства Peek стабильны в широком диапазоне температуры и частот.

3.7 Электромагнитное экранирование

В то время как незаполненные материалы Peek не предлагают экранирования EMI, Заполненные углеродами (например, CF-Peek) обеспечить умеренную экранирующую эффективность, сделать их подходящими для электронных корпусов.

4. Методы обработки взгляда

4.1 Инъекционное формование

Peek можно обработать с помощью литья под давлением, который является распространенным методом для производства сложных форм и компонентов.

Процесс включает в себя таяние осадки и впрыскивание расплавленного материала в форму под высоким давлением.

Инъекционное формование позволяет создавать высокие детали с последовательными размерами и свойствами.

4.2 Экструзиовая литья

Экструзионное формование используется для получения взгляда в виде стержней, трубки, и простыни.

Процесс включает в себя таяние взгляда и принудительное его через матрицу, чтобы сформировать желаемую форму. Экструзия особенно полезна для производства непрерывных профилей и компонентов с однородными поперечными сечениями.

4.3 Обработка ЧПУ и 3D -печать

Peek может быть обработан с помощью ЧПУ (Компьютерное числовое управление) методы производства точных и сложных деталей.

Его высокая твердость и стойкость к износу делают его подходящим для обработка с ЧПУ такие операции, как поворот, фрезерование, и бурение.

Кроме того, PEEK можно обработать с помощью FDM (Моделирование сплавленного осаждения) 3D Печать, разрешение производства пользовательских деталей со сложными конструкциями.

4.4 Термообработка и отжиг

PEEK можно обработать тепло или отжженное, чтобы улучшить его механические свойства и уменьшить внутренние напряжения.

Тепловая обработка особенно полезна для компонентов, которые требуют высокой стабильности и устойчивости к ползучести.

5. Модификация и композитные материалы Peek

5.1 Добавление стеклянного волокна (GF-Peek)

Стеклянное волокно, заглядываемое (GF-Peek) это композитный материал, который усиливает механическую прочность и жесткость взгляда.

Добавление стеклянных волокон улучшает прочность на растяжение, прочность на гибкость, и воздействие сопротивления материала.

GF-Peek обеспечивает высокую и размерную стабильность, Сделать его идеальным для аэрокосмических компонентов и промышленного механизма.

5.2 Добавление углеродного волокна (CF-Peek)

Углеродное волокно, заправленное (CF-Peek) это еще один композитный материал, который значительно повышает механические свойства PEEK.

CF-Peek предлагает превосходную силу, жесткость, и устойчивость к износу по сравнению с незаполненным взглядом.

Этот материал Peek доминирует в приложениях, требующих как легкость, так и прочности, особенно в аэрокосмической и автомобильной компонентах.

5.3 Добавление смазочных материалов (такие как графит, PTFE)

Материал PEEK принимает модификации смазки, такие как графит или PTFE, чтобы повысить устойчивость к износу и минимизировать трение.

Эти модификации особенно полезны в приложениях, включающих скользящие или вращающиеся детали, такие как подшипники и печати.

5.4 Таблица сравнения производительности

Следующая таблица сравнивает свойства незаполненного взгляда, GF-Peek, и CF-Peek:

6. Области применения материала PEEK

6.1 Аэрокосмическая промышленность

• Компоненты двигателя: Peek используется в компонентах реактивного двигателя из-за его высокотемпературного сопротивления и легких свойств.
• Structural Parts: Материал Peek используется в структурных компонентах, таких как кронштейны, крепеж, и разъемы.
• Электронные компоненты: Peek используется в аэрокосмической электронике из -за ее электрической изоляции и задержки пламени.

6.2 Медицинская промышленность

• Implants: Peek служит идеальным материалом для медицинских имплантатов, таких как позвоночные клетки и замены суставов, предлагая исключительную биосовместимость и механическую прочность.
• Хирургические инструменты: Peek используется в хирургических инструментах из -за сопротивления стерилизации и устойчивости к износу.
• Медицинское оборудование: Peek используется в медицинских устройствах, таких как насосы и клапаны из -за его химической устойчивости и биосовместимости.

6.3 Промышленные поля

• Высокие температурные уплотнения: Peek выполняет надежно в высокотемпературных уплотнениях для паровых турбин и химического обработки.
• Подшипники: Peek используется в подшипниках из -за его низкого трения и износа.
• Компоненты насоса и клапана: Материал Peek превосходит в компонентах насоса и клапана из -за его химической стойкости и размерной стабильности.

6.4 Электроника и электрическая

• Изолирующие материалы: Peek служит отличным изоляционным материалом для электрических компонентов, Благодаря его выдающейся диэлектрической прочности.
• Разъемы: Peek используется в разъемах из -за электрической изоляции и задержки пламени.
• Окружная плата поддерживает: Peek превосходит как опорный материал для опорной платы из -за его превосходной стабильности и термического сопротивления.

6.5 Другие приложения

• Пищевая промышленность: Peek используется в пищевой переработке из -за его химической устойчивости и биосовместимости.
• Автомобильная промышленность: Peek служит в автомобильных датчиках и разъемах, Используя его легкую природу и высокотемпературное сопротивление.
• Ядерная промышленность: Peek выполняет надежно в ядерных применениях из -за его исключительной радиационной устойчивости и химической стабильности.

7. Преимущества и ограничения материала PEEK

7.1 Преимущества

• Высокая температура: Peek может сохранить свои свойства при температуре до 250 ° C, сделать его подходящим для высокотемпературных приложений.
• Химическая устойчивость: Peek устойчив к широкому диапазону химических веществ, в том числе кислоты, базы, и растворители.
• Механическая прочность: Peek демонстрирует высокую растяжение, изгиб, и сильные стороны сжатия, сделать его подходящим для требовательных приложений.
• Biocompatibility: Материал Peek является биосовместимым и нетоксичным, Сделать его идеальным для медицинского применения.

7.2 Ограничения

• Высокая стоимость: Peek - один из самых дорогих инженерных пластмассов, который ограничивает его использование в чувствительных к стоимости приложений.
• Сложность обработки: Peek требует высоких температур обработки и давления, что может быть сложным для некоторых производственных процессов.
• Высокая плотность: Peek имеет относительно высокую плотность по сравнению с другими инженерными пластиками, который может быть недостатком в приложениях, требующих легких материалов.

8. Альтернативные материалы для взгляда

8.1 Высокие температурные пластические заменители

• Пей (Политимид): PEI-это высокотемпературный пластик с превосходными механическими и термическими свойствами. Он часто используется в качестве альтернативы заглянуть в приложения, требующие высокотемпературного сопротивления.
• Ппс (Полифениленсульфид): PPS-еще один высокотемпературный пластик с превосходной химической стойкостью и размерной стабильностью.
• Пай (Полиимид): PAI-это высокопроизводительный полимер с исключительными термическими и механическими свойствами, часто используется в требовательных приложениях.

8.2 Металлические заменители

• Нержавеющая сталь: Нержавеющая сталь Обычная замена металлов для Peek в приложениях, требующих высокой прочности и коррозионной стойкости.
• Титановый сплав: Титановые сплавы Замените Peek в аэрокосмической и медицинской приложениях, предлагая легкие преимущества и высокую прочность.
• Алюминиевый сплав: Алюминиевые сплавы используются в качестве заменителей для Peek в приложениях, требующих легких материалов.

9. Устойчивость и защита окружающей среды PEEK

9.1 Экологическая защита производственного процесса

Производство PEEK включает контролируемые процессы для минимизации воздействия на окружающую среду.

Производители используют системы с замкнутым контуром для восстановления и повторного использования растворителей и других материалов, сокращение отходов и выбросов.

9.2 Переработка и повторное использование

Peek подлежен переработке, Хотя его процесс переработки более сложный по сравнению с другими пластиками.

Recycled Peek хорошо работает для применений без критических механических или тепловых требований.

9.3 Экологические правила и стандарты

Peek соответствует различным экологическим нормам и стандартам, в том числе Rohs (Ограничение опасных веществ) и достичь (Регистрация, Оценка, Авторизация, и ограничение химикатов).

Его биосовместимость и нетоксичность делают его соответствием правилам медицинского оборудования.

10. Краткое содержание

Peek-это высокопроизводительный инженерный пластик с исключительными свойствами, которые делают его подходящим для требовательных применений в различных отраслях промышленности.

Его сочетание тепловой стабильности, химическая устойчивость, механическая прочность, и биосовместимость отличает его от других материалов.

Пока Peek дорого и сложно обрабатывать, Его уникальные свойства оправдывают его использование в критических приложениях, таких как аэрокосмическая промышленность, медицинское оборудование, и промышленное оборудование.

По мере развития технологий, Peek, вероятно, найдет еще больше приложений, Дальнейшее укрепление его позиции в качестве ведущего материала в высокопроизводительных инженерных пластмассах.