Peek materyali & Özellikler

1. giriiş

1.1 Peek Materyalinin Tanımı

Polieteretherketon (Peek materyali) poliaryleKetketon'a ait yarı kristalin termoplastik bir polimer (Paek) aile.

Peek olağanüstü termal stabilite sunar, mekanik güç, ve kimyasal direnç, Mühendislik uygulamalarını talep etmek için ideal.

Performansı aşırı koşullar altında tutma yeteneği, onu yüksek performanslı polimerler sınıfına yükseltir.

1.2 PEEK'in tarihi ve gelişimi

Peek ilk olarak sentezlendi 1978 ICI tarafından (İmparatorluk kimyasal endüstrileri), Şimdi Victrex Plc'nin bir parçası.

Başlangıçta havacılık ve otomotiv endüstrileri için geliştirildi, Peek o zamandan beri tıbbi hale geldi, elektronik, ve eşsiz mülk profili nedeniyle enerji sektörleri.

Son kırk yılda, Sentez ve İşleme Tekniklerinde Sürekli Yenilik, Peek'i ileri üretimde bir temel taşı malzemesi haline getirdi.

1.3 Yüksek performanslı mühendislik plastiklerinde PEEK'in durumu

Yüksek performanslı polimerler arasında, Peek, işlenebilirlik ve performans dengesi için öne çıkıyor.

Poliimidler gibi malzemelerle rekabet eder, polis, ve floropolimerler, ancak genellikle termalde daha iyi performans gösterir, kimyasal, ve mekanik alanlar.

Premium statüsü maliyetine yansır, Ancak görev açısından kritik uygulamalarda sağladığı değer yatırımı haklı çıkarır.

2. PEEK'in kimyasal yapısı ve sentezi

2.1 Kimyasal yapı

Peek’in makromoleküler yapısı, aromatik halkalar arasındaki tekrarlayan eter ve keton bağlantılarından oluşur.:

–O–Ph–O–Ph–CO–Ph–

• Ph = Fenilen grubu (aromatik halka)
• O = Eter köprüsü
• Ortak = Keton grubu

Bu yapısal motifler:

• Sertlik (aromatik halkalar)
• Esneklik (eter bağlantıları)
• Termal direnç (keton grupları)

PEEK'in yarı kristalin doğası, omurga simetrisinden sonuçlar, Sertlik için amorf bölgeleri korurken kristal bölgelerde sıkı paketlemeye izin vermek.

2.2 Sentez yöntemi

Peek malzemesi, bir adım büyütme polikondensasyon reaksiyonu ile sentezlenir, tipik olarak dahil:

• Monomerler: 4,4′-Diflorobenzofenon (DFBP) ve hidrokinon (HQ)
• Çözücü: Difenil sülfon
• Katalizör: Sodyum karbonat gibi alkali tuzlar

Reaksiyona Genel Bakış:

DFBP + HQ → PEEK + HF (byproduct)

Reaksiyon yüksek sıcaklıklarda meydana gelir (300–400 ° C) Yüksek moleküler ağırlıklı polimerler elde etmek için kontrollü koşullar altında.

3. PEEK'in temel performans özellikleri

3.1 Fiziksel Özellikler

Yoğunluk

Yoğunluğu ile 1.30 g/cm³, Peek malzemesi çoğu geleneksel plastikten daha yoğun ancak metallerden daha hafiftir, İyi bir güç / ağırlık oranı sunmak.

Renk ve görünüm

Peek doğal olarak bej, pürüzsüz, yarı parlak görünüm. Pigmentlenebilir, renklendiriciler kristalliği ve özellikleri etkileyebilir.

Sertlik

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

Peek malzemesi, aşınma ve aşınma direncine uygun mükemmel yüzey sertliği gösterir.

Termal özellikler

• Erime Noktası: 343°C
• Cam geçişi (Tg): 143°C
• Termal deformasyon: 260 ° C'ye kadar minimal

Boyutsal stabilite

Peek çok düşük nem emilimi sergiliyor (<0.1%), olağanüstü boyutsal stabilite ile sonuçlanır, Nemli veya yüksek sıcaklık ortamlarında bile.

3.2 Kimyasal özellikler

Kimyasal direnç

Peek çok çeşitli kimyasallara direnir, içermek:

• Asitler (sülfürik, nitrik)
• Üs (sodyum hidroksit, amonyak)
• Hidrokarbonlar
• Alkoller

Çoğu çözücü tarafından saldırıya uğramıyor, kimyasal işleme ekipmanı için ideal.

Çözücü direnci

Peek sabit kalır:

• Aseton
• Toluen
• Etanol
• Metilen klorür (Sınırlı şişlik meydana gelebilir)

Korozyon Direnci

Peek’in inert omurgası, korozyona karşı doğal direnç sağlar, agresif ortamlar için uygun hale getirmek.

Alev geciktirme

• UL 94 derecelendirme: V-0 (kendini söndürme)
• Düşük duman ve toksik gaz emisyonu
• Havacılık ve demiryolu endüstrisi standartlarını karşılıyor

Elektrik Yalıtımı

Peek iyi bir elektrik izolatörüdür, Yüksek sıcaklıklarda ve frekanslarda özellikleri koruma.

Biyouyumluluk

Tıbbi sınıf PEEK ile uyumludur:

• ISO 10993
• USP Sınıf VI
• Uzun süreli implantlar ve cerrahi araçlar için uygun

3.3 Mekanik Özellikler

Çekme Dayanımı

Peek malzemesi yüksek gerilme mukavemeti sergiler (~ 100 MPa), Yük altında sertliği korumak.

Bükülme ve basınç mukavemeti

Bükülme modülü (~ 4 GPA) ve sıkıştırıcı mukavemet, yük taşıyan parçalara uygunluğunu güçlendirir.

Etki ve yorgunluk direnci

Peek, çatlamadan tekrarlanan etkilere ve döngüsel yüklemeye direnir, Havacılık ve Tıbbi Uygulamalarda Kritik.

3.4 Termal özellikler

Yüksek sıcaklık performansı

Peek, mekanik özellikleri korur:

• Sürekli kullanım sıcaklığı: 260 ° C'ye kadar
• 300 ° C'ye kadar kısa süreli zirveler

Sürünme direnci

Peek çok düşük sürün, Yüksek sıcaklıklarda yüksek yük altında bile.

Isı İletkenliği

• Yaklaşık olarak 0.25 W/m·K

İyi bir iletken olmasa da, Termal stabilite, ısıya maruz kalan bileşenler için uygun hale getirir.

3.5 Giyin Özellikler

Peek mükemmel aşınma direnci sunar, özellikle karbon fiberle doldurulduğunda, grafit, veya PTFE.

3.6 Elektrik Yalıtımı

Peek’in yalıtım özellikleri geniş bir sıcaklık ve frekans aralığında sabittir.

3.7 Elektromanyetik ekranlama

Doldurulmamış Peek malzemesi EMI koruması sunmaz, Karbon dolu notlar (örneğin, CF-Peek) Orta derecede ekranlama etkinliği sağlayın, onları elektronik muhafazalar için uygun hale getirmek.

4. PEEK'in işleme yöntemleri

4.1 Enjeksiyon kalıplama

Peek enjeksiyon kalıplama kullanılarak işlenebilir, karmaşık şekiller ve bileşenler üretmek için yaygın bir yöntem.

İşlem, peek peletlerini eritmeyi ve erimiş malzemenin yüksek basınç altında bir kalıba enjekte edilmesini içerir..

Enjeksiyon kalıplama, tutarlı boyutlar ve özelliklere sahip yüksek hassasiyetli parçaların üretilmesine izin verir.

4.2 Ekstrüzyon kalıplama

Ekstrüzyon kalıplama, çubuklar şeklinde bir göz atmak için kullanılır, tüpler, ve çarşaflar.

Süreç, gözü eritmeyi ve istenen şekli oluşturmak için bir kalıptan zorlamayı içerir. Ekstrüzyon özellikle sürekli enine kesitlere sahip sürekli profiller ve bileşenler üretmek için yararlıdır..

4.3 CNC işleme ve 3D baskı

Peek CNC kullanılarak işlenebilir (Bilgisayar Sayısal Kontrolü) hassas ve karmaşık parçalar üretmek için teknikler.

Yüksek sertliği ve aşınma direnci CNC işleme Dönüş gibi operasyonlar, frezeleme, ve sondaj.

Ek olarak, Peek FDM kullanılarak işlenebilir (Kaynaşmış biriktirme modellemesi) 3D baskı, Karmaşık tasarımlarla özel parçaların üretilmesine izin vermek.

4.4 Isıl işlem ve tavlama

PEEK, mekanik özelliklerini iyileştirmek ve içsel stresleri azaltmak için ısıl işlem görebilir veya tavlanmış olabilir..

Isıl işlemi, yüksek boyutlu stabilite ve sürünmeye karşı direnç gerektiren bileşenler için özellikle yararlıdır..

5. PEEK'in modifikasyonu ve kompozit malzemeleri

5.1 Cam Elyaf Ekleme (Gf-peek)

Cam Elyaf Takviyeli Peek (Gf-peek) PEEK'in mekanik mukavemetini ve sertliğini arttıran kompozit bir malzemedir..

Cam liflerin eklenmesi gerilme mukavemetini geliştirir, bükülme mukavemeti, ve malzemenin darbe direnci.

GF-Peek yüksek mukavemetli ve boyutsal stabilite sağlar, Havacılık ve uzay bileşenleri ve endüstriyel makineler için ideal.

5.2 Karbon fiber eklemek (CF-Peek)

Karbon fiber takviyeli bakış (CF-Peek) PEEK'in mekanik özelliklerini önemli ölçüde artıran başka bir kompozit malzemedir..

CF-Peek üstün güç sunuyor, sertlik, ve doldurulmamış bakışlara kıyasla aşınma direnci.

Bu PEEK Materyali hem hafiflik hem de gücü talep eden uygulamalara hakim, özellikle havacılık ve otomotiv bileşenlerinde.

5.3 Yağlamacılar eklemek (grafit gibi, PTFE)

Peek Materyali, aşınma direncini artırmak ve sürtünmeyi en aza indirmek için grafit veya PTFE gibi yağlayıcı değişikliklerini kabul eder.

Bu değişiklikler, kayma veya dönen parçaları içeren uygulamalarda özellikle yararlıdır., rulmanlar ve contalar gibi.

5.4 Performans Karşılaştırma Tablosu

Aşağıdaki tablo, doldurulmamış gözünün özelliklerini karşılaştırıyor, Gf-peek, ve CF-Peek:

6. PEEK materyalinin uygulama alanları

6.1 Havacılık

• Motor Bileşenleri: PEEK, yüksek sıcaklık direnci ve hafif özellikleri nedeniyle jet motoru bileşenlerinde kullanılır.
• Yapısal Parçalar: Peek malzemesi parantez gibi yapısal bileşenlerde kullanılır, bağlantı elemanları, ve konektörler.
• Elektronik Bileşenler: Peek, elektrik yalıtımı ve alev geciktirmesi nedeniyle havacılık ve elektroniklerde kullanılır.

6.2 Medikal Endüstrisi

• İmplantlar: Peek, omurga kafesleri ve eklem değiştirmeler gibi tıbbi implantlar için ideal bir malzeme görevi görür, Olağanüstü biyouyumluluk ve mekanik güç sunmak.
• Cerrahi Aletler: Peek, sterilizasyon direnci ve aşınma direnci nedeniyle cerrahi aletlerde kullanılır.
• Tıbbi Ekipman: Peek, kimyasal direnci ve biyouyumluluk nedeniyle pompalar ve vanalar gibi tıbbi cihazlarda kullanılır.

6.3 Endüstriyel alanlar

• Yüksek sıcaklıklı contalar: Peek, buhar türbinleri ve kimyasal işleme ekipmanları için yüksek sıcaklıklı contalarda güvenilir bir performans sergiliyor.
• Rulmanlar: Peek, düşük sürtünme ve aşınma direnci nedeniyle yataklarda kullanılır.
• Pompa ve Valf Bileşenleri: Peek malzemesi, kimyasal direnci ve boyutsal stabilitesi nedeniyle pompa ve valf bileşenlerinde mükemmeldir.

6.4 Elektronik ve elektrik

• Yalıtım malzemeleri: Peek, elektrik bileşenleri için mükemmel bir yalıtım malzemesi görevi görür, olağanüstü dielektrik gücü sayesinde.
• Konektörler: Peek, elektrik yalıtımı ve alev gecikmesi nedeniyle konektörlerde kullanılır.
• Devre kartı destekleri: Peek, üstün boyutlu stabilitesi ve termal direnci nedeniyle devre kartı destek malzemesi olarak mükemmel.

6.5 Diğer uygulamalar

• Gıda işleme: PEEK, kimyasal direnci ve biyo -uyumluluğu nedeniyle gıda işleme ekipmanlarında kullanılır.
• Otomotiv Endüstrisi: Peek, otomotiv sensörleri ve konektörlerinde hizmet vermektedir, Hafif doğasını ve yüksek sıcaklık direnciden yararlanmak.
• Nükleer sektör: Peek, olağanüstü radyasyon direnci ve kimyasal stabilitesi nedeniyle nükleer uygulamalarda güvenilir bir performans sergiliyor.

7. Peek materyalinin avantajları ve sınırlamaları

7.1 Avantajları

• Yüksek sıcaklık performansı: Peek, özelliklerini 250 ° C'ye kadar sıcaklıklarda koruyabilir, Yüksek sıcaklık uygulamaları için uygun hale getirmek.
• Kimyasal direnç: Peek, çok çeşitli kimyasallara dayanıklıdır, Asitler dahil, üs, ve çözücüler.
• Mekanik güç: Peek yüksek gerilme sergiliyor, bükülme, ve basınç güçlü yönleri, zorlu uygulamalar için uygun hale getirmek.
• Biyouyumluluk: Peek malzemesi biyouyumlu ve toksik değildir, tıbbi uygulamalar için ideal hale getirmek.

7.2 Sınırlamalar

• Yüksek maliyet: Peek en pahalı mühendislik plastiklerinden biridir, maliyete duyarlı uygulamalarda kullanımını sınırlayan.
• İşleme Zorluğu: Peek, yüksek işleme sıcaklıkları ve basınçlar gerektirir, bazı üretim süreçleri için zorlayıcı olabilir.
• Yüksek yoğunluk: Peek, diğer mühendislik plastiklerine kıyasla nispeten yüksek bir yoğunluğa sahiptir, Hafif malzemeler gerektiren uygulamalarda bir dezavantaj olabilir.

8. PEEK için alternatif materyaller

8.1 Yüksek sıcaklık plastik ikameleri

• Pei (Poli icat): PEI, mükemmel mekanik ve termal özelliklere sahip yüksek sıcaklıklı bir plastiktir.. Genellikle yüksek sıcaklık direnci gerektiren uygulamalarda PEEK'e alternatif olarak kullanılır.
• Pps (Polifenilen sülfür): PPS, mükemmel kimyasal direnci ve boyutsal stabiliteye sahip bir başka yüksek sıcaklık plastiktir.
• Pai (Poliimid): PAI, olağanüstü termal ve mekanik özelliklere sahip yüksek performanslı bir polimerdir, Genellikle zorlu uygulamalarda kullanılır.

8.2 Metal Yedekleri

• Paslanmaz çelik: Paslanmaz çelik yüksek mukavemet ve korozyon direnci gerektiren uygulamalarda PEEK için ortak bir metal yerine.
• Titanyum alaşımı: Titanyum alaşımları Havacılık ve Tıbbi Uygulamalarda PEEK'i değiştirin, Hafif avantajlar ve yüksek güç sunmak.
• Alüminyum alaşımı: Alüminyum alaşımları hafif malzemeler gerektiren uygulamalarda PEEK yerine kullanılır.

9. PEEK'in sürdürülebilirliği ve çevre koruması

9.1 Üretim sürecinin çevre koruması

PEEK üretimi, çevresel etkiyi en aza indirmek için kontrollü süreçleri içerir.

Üreticiler, çözücüleri ve diğer malzemeleri kurtarmak ve yeniden kullanmak için kapalı döngü sistemlerini kullanır, Atık ve emisyonların azaltılması.

9.2 Geri dönüşüm ve yeniden kullanma

Peek geri dönüştürülebilir, Geri dönüşüm işlemi diğer plastiklere kıyasla daha karmaşık olmasına rağmen.

Geri Dönüşümlü Peek, kritik mekanik veya termal gereksinimler olmadan uygulamalar için iyi çalışır.

9.3 Çevre Düzenlemeleri ve Standartları

Peek çeşitli çevre düzenlemeleri ve standartlarını karşılıyor, ROHS dahil (Tehlikeli maddelerin kısıtlanması) ve uzanmak (Kayıt, Değerlendirme, Yetkilendirme, ve kimyasalların kısıtlanması).

Biyouyumluluk ve toksisitesi olmayan tıbbi cihaz düzenlemelerine uygun hale getirir.

10. Özet

Peek, çeşitli endüstrilerde zorunlu uygulamalar için uygun hale getiren olağanüstü özelliklere sahip yüksek performanslı bir mühendislik plastiktir..

Termal stabilite kombinasyonu, kimyasal direnç, mekanik güç, ve biyouyumluluk onu diğer malzemelerden ayırır.

Peek pahalı ve işlenmesi zor olsa da, Eşsiz özellikleri, havacılık ve uzay gibi kritik uygulamalarda kullanımını haklı çıkarır, tıbbi cihazlar, ve endüstriyel makineler.

Teknoloji ilerledikçe, Peek'in daha da fazla uygulama bulması muhtemeldir, Yüksek performanslı mühendislik plastiklerinde önde gelen bir materyal olarak konumunu daha da sağlamlaştırma.