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和瑞璐塑业一起了解特种工程塑料PEEK的改性和应用


聚醚醚酮( PEEK) 作为典型的特种工程塑料,具有优异的物理力学性能。与其它耐高温塑料相比,PEEK 是目前特种工程塑料中耐热等级非常高、综合性能非常好的品种,长期耐热温度超过 250℃。此外,PEEK 还具有优异的自润滑性、阻燃性和耐化学性。PEEK 综合性能优异,广泛应用于汽车、航空、电子信息、输送管道等领域。

PEEK 实际应用过程中存在以下问题:

(1) 表面附着力差,与填料界面附着力弱,导热性差,易引起热膨胀、热变形和热疲劳;?

(2) 支架材料、密封圈、阀门等耐磨性仍不能满足工程需要;

(3) 成型加工难度大,PEEK 熔融温度为 334℃熔融粘度大,加工温度高,加工工艺不稳定。

随着各领域技术的发展,对材料性能的要求越来越高 PEEK 扩大其应用范围已成为行业研究的热点。

PEEK 主要的改性方法

目前,PEEK 聚合物共混改性、纤维增强改性、晶须改性、无机粒子填充改性及协同改性等主要改性方法。

聚合物共混改性

PEEK与其他工程塑料或一些特殊工程塑料混合,虽然混合复合材料可以降低成本,优化耐磨性等一些性能,但会导致PEEK 其他性能大大降低。

纤维增强改性

常用于纤维增强改性 PEEK 纤维材料为碳纤维( CF) 和玻璃纤维(和玻璃纤维(和玻璃纤维( GF) 然而,随着材料技术的发展,出现了大量其他纤维材料,如 PTFE 纤维、钢纤维等。

在聚合物中添加纤维增强材料可以有效改进 PEEK 复合材料的耐磨性降低了生产成本。但纤维增强 PEEK 在热压工艺中,纤维和复合材料对生产工艺有一定的限制 PEEK 纤维在混合过程中容易团结,导致混合料均匀性差。

晶体必须增强改性

晶须是一种盐或金属氧化物,具有一定的长径比,价格低,宏观为粉末,其微结构为纤维,填充聚合物,不同于一般粉末填料,具有显著的增强效果。

但晶须的表面处理技术还不成熟,需要不断改进,因此工业化生产的实现性较低。此外,晶须增强 PEEK 虽然材料可以提高复合材料的耐磨性,但它可以降低其他性能,如冲击性能。

无机颗粒填充改性

颗粒尺寸减小到纳米尺寸后,材料的各种性能和性能都会发生质的变化,耐磨性也会显著提高。目前,应用广泛 Al2O三颗粒填充增强 PEEK材料。

另外,还有其他的例子 Si3N4、SiO2、MoS2、Cu 提高复合材料的加工性能和制造工艺性能。

PEEK的应用

油田领域

增强改性后的PEEK进一步提高了机械性能、耐化学腐蚀性、耐辐射性和耐高温性,因此广泛应用于一些特殊领域。例如,30% 玻璃纤维增强 的PEEK 能耐 200℃ 温度和140MPa 石油勘探中使用的钻探材料具有优异的耐化学性、电气性和辐射性。

电子电器领域

PEEK 在高温、高压、高湿度等恶劣环境下,仍能保持良好的电绝缘,在较宽的温度范围内不易变形,因此逐渐应用于电子电器领域作为理想的电绝缘材料。

PEEK 铝电解容器外壳采用材料制造,能满足电子行业对无铅焊接技术的要求;采用 PEEK 材料制成的晶圆卡箱可以控制静电荷的消耗,保护晶圆免受损坏,减少和防止静电积聚,保护晶圆免受静电吸引造成的污染。

汽车领域

德国 Karcoma-Armaturen UmbH 公司牌号450 GL 30 的 30% GF增强 PEEK 复合材料生产卡车滤油网,成功用于梅赛德斯-奔驰卡车,由于其在较宽的温度范围内可以保持突出的机械和疲劳性能,被选为一级方程式赛车的发动机端盖,其赛车分配器齿轮的质量低于青铜合金齿轮 81% 。?

另外,Robert Bosch UmbH 公司用PEEK/CF替代金属 ABS 对于功能部件,较轻的复合材料部件降低了旋转惯性,从而小化了反应时间,大大提高了整个系统的反应性能,降低了与以前使用的金属部件相比的成本。

此外,还有一些经过无机和有机的增强改性 PEEK 广泛应用于汽车齿轮、轴承、活塞环、离合器齿环等摩擦部件。

医疗领域

PEEK 树脂具有无毒、重量轻、耐磨等优点,是非常接近人体骨骼的材料,可与人体有机结合,因此PEEK近年来,树脂及其复合材料被深入研究并应用于脊柱和关节。

航空航天领域

由于 PEEK 材料的特殊优异性能使其广泛应用于航空航天领域 PEEK 热塑性塑料不仅能提高燃油效率,满足环保要求,还能使装配更快、更可靠,降低运营商和制造成本,代表未来的性能发展趋势。

目前,PEEK 材料已广泛应用于雷达天线罩、燃料箱、盖板、管道和紧固系统。2017年,欧空局推出PEEK 材料的 3D 打印 CubeSat 三维小卫星项目正在逐步推动微卫星投入商业应用。




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