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PEEK的應用前景
聚醚醚酮樹脂( Polyether Ether Ketone,簡稱 PEEK樹脂 )是由4,4‘-二氟二苯甲酮與對苯二酚在堿金屬碳酸鹽存在下,以二苯砜作溶劑進行縮合反應制得的一種新型半晶態芳香族熱塑性工程塑料。它屬耐高溫熱塑性塑料,具有較高的玻璃化轉變溫度( 143℃ )和熔點( 334℃ ),負載熱變型溫度高達316℃( 30%玻璃纖維或碳纖維增強牌號 ),可在250℃下長期使用,與其他耐高溫塑料如PI、PPS、PTFE、PPO等相比,使用溫度上限高出近50℃;PEEK樹脂不僅耐熱性比其他耐高溫塑料優異,而且具有高強度、高模量、高斷裂韌性以及優良的尺寸穩定性;PEEK樹脂在高溫下能保持較高的強度,它在200℃時的彎曲強度達24MPa左右,在250℃下彎曲強度和壓縮強度仍有12~13MPa;PEEK樹脂的剛性較大,尺寸穩定性較好,線脹系數較小,非常接近于金屬鋁材料;具有優異的耐化學藥品性,在通常的化學藥品中,只有濃硫酸能溶解或者破壞它,它的耐腐蝕性與鎳鋼相近,同時其自身具有阻燃性,在火焰條件下釋放煙和有毒氣體少,抗輻射能力強;PEEK樹脂的韌性好,對交變應力的優良耐疲勞性是所有塑料中最出眾的,可與合金材料媲美;PEEK樹脂具有突出的摩擦學特性,耐滑動磨損和微動磨損性能優異,尤其是能在250℃下保持高的耐磨性和低的摩擦系數;PEEK樹脂易于擠出和注射成型,加工性能優異,成型效率較高。此外,PEEK還具有自潤滑性好、易加工、絕緣性穩定、耐水解等優異性能,使得其在航空航天、汽車制造、電子電氣、醫療和食品加工等領域具有廣泛的應用,開發利用前景十分廣闊。

   在航空航天方面,PEEK樹脂可以替代鋁和其它金屬材料制造各種飛機零部件,利用其優異的阻燃性能,可用來制造飛機內部部件,以降低飛機發生火災時的危害程度。

   在電子電器方面,PEEK樹脂具有優良的電氣性能,是理想的電絕緣體,在高溫、高壓和高濕度等惡劣的工作環境條件下,仍能保持良好的電絕緣性。因此電子電器領域逐漸成為PEEK樹脂的第二大應用領域。由于PEEK樹脂本身純度很高,機械和化學性能穩定,這使得硅片加工過程中的污染得到降低。PEEK樹脂在很大的溫度范圍內不變形,用其制作的零部件可經受熱焊處理的高溫環境。根據這一特性,在半導體工業中,PEEK樹脂常用來制造晶圓承載器、電子絕緣膜片以及各種連接器件,此外還可用于晶片承載片( Wafer Carriers )絕緣膜、連接器、印刷電路板、高溫接插件等。另外,PEEK樹脂還可應用于μg/L級超純水的輸送、貯存設備,如管道、閥門、泵和容積器等。現在日本等國的超大規模集成電路的生產已經在使用PEEK樹脂材料。

   在醫療方面,PEEK樹脂除用于生產滅菌要求高、需反復使用的手術和牙科設備和制作一些精密醫療儀器外,最重要的應用是可以替代金屬制作的人造骨。用PEEK樹脂制作的人造骨除具有質輕、無毒、耐腐蝕性強等優點外,還是塑料材料中與人體骨骼最接近的材料,可與肌體有機結合,所以用PEEK樹脂代替金屬制造人體骨骼是其在醫療領域方面一個非常重要的應用,具有深遠的意義和價值,其潛在的應用前景將是非常喜人的。

   在燃源電力方面,PEEK樹脂具有耐高溫性,又不容易水解,并且還耐輻射,所以用其制作的電線電纜線圈骨架等已成功應用于核電站。

   在石油勘探與開采工業中,可用于制造開采機械涉及的特殊幾何尺寸的探頭。

   在機械工業方面,PEEK樹脂常用來制作壓縮機閥片、活塞環、密封件和各種化工用泵體、閥門部件。用該樹脂代替不銹鋼制作渦流泵的葉輪,可明顯降低磨損程度和噪音級別,延長其使用壽命。除此之外,由于PEEK樹脂符合管組工件材料的規格要求,在高溫下仍可使用各種粘合劑進行粘接,所以現代連接器將是其另一個潛在的應用市場。

   在汽車和其他工業方面,利用PEEK樹脂良好的耐摩擦性能和機械性能,可以作為金屬不銹鋼和鈦的替代品用于制造發動機內罩、汽車軸承、墊片、密封件、離合器齒環等各種零部件,另外也可用在汽車的傳動、剎車和空調系統中。目前波音飛機、AMD、尼桑、NEC、夏普、克萊斯勒、通用、奧迪、空中客車公司已開始大量使用這種材料;在涂料方面,將PEEK樹脂的精細粉末涂料覆蓋在金屬表面,可以得到具有絕緣性好、耐腐蝕性強、耐熱、耐水的金屬PEEK粉體涂裝制品,廣泛應用于化工防腐蝕、家用電器、電子、機械等領域。此外,PEEK樹脂還可用于制造液體色譜分析儀用填充柱和連接用的超細管。

   為了滿足制造高精度、耐熱、耐磨損、抗疲勞和抗沖擊零部件的要求,對PEEK樹脂進行共混、填充、纖維復合等增強改性處理,可以得到性能更加優異的PEEK塑料合金或PEEK復合材料。如PEEK與聚醚酮共混可以得到具有特定熔點和特定玻璃化溫度的復合材料,該材料的加工成型性能得到改善;PEEK與聚醚砜共混后的復合材料在具有良好力學性能的同時,又使阻燃性能得到了提高;在PEEK中加入專用酚醛樹脂制成的材料具有特殊的抗摩擦性能;PEEK與聚四氟乙烯共混制成的復合材料,在保持PEEK的高強度、高硬度的同時,還具有突出的耐磨性,可用于制造滑動軸承、密封環等機械零部件;PEEK可與碳纖維和玻璃纖維等多種纖維進行改性增強,制成高性能的復合材料,纖維增強的PEEK復合材料具有優異的抗蠕變、耐濕熱、耐老化和抗沖擊性能。在PEEK中加入碳纖維或玻璃纖維,還可大幅度提高材料的拉伸和彎曲強度;在PEEK中加入晶須材料,可提高材料的硬度、剛性及尺寸穩定性,用于制造大型石化生產線上的氫氣壓縮機和石油氣壓縮機的環狀、網狀閥片等。用無機納米材料增強改性的PEEK復合材料,是集有機樹脂和高性能無機納米粒子的諸多特性于一身的新型復合材料,它可顯著改善PEEK樹脂的抗沖擊和耐摩擦性能,同時提高PEEK的剛性和尺寸穩定性,進一步拓寬PEEK樹脂的應用范圍。

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