和瑞璐塑業(yè)一起了解特種工程塑料PEEK的改性和應(yīng)用
聚醚醚酮( PEEK) 作為典型的特種工程塑料，具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能。與其它耐高溫塑料相比，PEEK 是目前特種工程塑料中耐熱等級(jí)非常高、綜合性能非常好的品種，長(zhǎng)期耐熱溫度超過(guò) 250℃。此外，PEEK 還具有優(yōu)異的自潤(rùn)滑性、阻燃性和耐化學(xué)性。PEEK 綜合性能優(yōu)異，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、航空、電子信息、輸送管道等領(lǐng)域。
但PEEK 實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在以下問(wèn)題：
(1) 表面附著力差，與填料界面附著力弱，導(dǎo)熱性差，易引起熱膨脹、熱變形和熱疲勞；?
(2) 支架材料、密封圈、閥門(mén)等耐磨性仍不能滿足工程需要；
(3) 成型加工難度大，PEEK 熔融溫度為 334℃熔融粘度大，加工溫度高，加工工藝不穩(wěn)定。
隨著各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料性能的要求越來(lái)越高 PEEK 擴(kuò)大其應(yīng)用范圍已成為行業(yè)研究的熱點(diǎn)。
PEEK 主要的改性方法
目前，PEEK 聚合物共混改性、纖維增強(qiáng)改性、晶須改性、無(wú)機(jī)粒子填充改性及協(xié)同改性等主要改性方法。
聚合物共混改性
PEEK與其他工程塑料或一些特殊工程塑料混合，雖然混合復(fù)合材料可以降低成本，優(yōu)化耐磨性等一些性能，但會(huì)導(dǎo)致PEEK 其他性能大大降低。
纖維增強(qiáng)改性
常用于纖維增強(qiáng)改性 PEEK 纖維材料為碳纖維( CF) 和玻璃纖維(和玻璃纖維(和玻璃纖維( GF) 然而，隨著材料技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了大量其他纖維材料，如 PTFE 纖維、鋼纖維等。
在聚合物中添加纖維增強(qiáng)材料可以有效改進(jìn) PEEK 復(fù)合材料的耐磨性降低了生產(chǎn)成本。但纖維增強(qiáng) PEEK 在熱壓工藝中，纖維和復(fù)合材料對(duì)生產(chǎn)工藝有一定的限制 PEEK 纖維在混合過(guò)程中容易團(tuán)結(jié)，導(dǎo)致混合料均勻性差。
晶體必須增強(qiáng)改性
晶須是一種鹽或金屬氧化物，具有一定的長(zhǎng)徑比，價(jià)格低，宏觀為粉末，其微結(jié)構(gòu)為纖維，填充聚合物，不同于一般粉末填料，具有顯著的增強(qiáng)效果。
但晶須的表面處理技術(shù)還不成熟，需要不斷改進(jìn)，因此工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)性較低。此外，晶須增強(qiáng) PEEK 雖然材料可以提高復(fù)合材料的耐磨性，但它可以降低其他性能，如沖擊性能。
無(wú)機(jī)顆粒填充改性
顆粒尺寸減小到納米尺寸后，材料的各種性能和性能都會(huì)發(fā)生質(zhì)的變化，耐磨性也會(huì)顯著提高。目前，應(yīng)用廣泛 Al2O三顆粒填充增強(qiáng) PEEK材料。
另外，還有其他的例子 Si3N4、SiO2、MoS2、Cu 提高復(fù)合材料的加工性能和制造工藝性能。
PEEK的應(yīng)用
油田領(lǐng)域
增強(qiáng)改性后的PEEK進(jìn)一步提高了機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性、耐輻射性和耐高溫性，因此廣泛應(yīng)用于一些特殊領(lǐng)域。例如，30% 玻璃纖維增強(qiáng) 的PEEK 能耐 200℃ 溫度和140MPa 石油勘探中使用的鉆探材料具有優(yōu)異的耐化學(xué)性、電氣性和輻射性。
電子電器領(lǐng)域
PEEK 在高溫、高壓、高濕度等惡劣環(huán)境下，仍能保持良好的電絕緣，在較寬的溫度范圍內(nèi)不易變形，因此逐漸應(yīng)用于電子電器領(lǐng)域作為理想的電絕緣材料。
PEEK 鋁電解容器外殼采用材料制造，能滿足電子行業(yè)對(duì)無(wú)鉛焊接技術(shù)的要求；采用 PEEK 材料制成的晶圓卡箱可以控制靜電荷的消耗，保護(hù)晶圓免受損壞，減少和防止靜電積聚，保護(hù)晶圓免受靜電吸引造成的污染。
汽車(chē)領(lǐng)域
德國(guó) Karcoma-Armaturen UmbH 公司牌號(hào)450 GL 30 的 30% GF增強(qiáng) PEEK 復(fù)合材料生產(chǎn)卡車(chē)濾油網(wǎng)，成功用于梅賽德斯-奔馳卡車(chē)，由于其在較寬的溫度范圍內(nèi)可以保持突出的機(jī)械和疲勞性能，被選為一級(jí)方程式賽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)端蓋，其賽車(chē)分配器齒輪的質(zhì)量低于青銅合金齒輪 81% 。?
另外，Robert Bosch UmbH 公司用PEEK/CF替代金屬 ABS 對(duì)于功能部件，較輕的復(fù)合材料部件降低了旋轉(zhuǎn)慣性，從而小化了反應(yīng)時(shí)間，大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的反應(yīng)性能，降低了與以前使用的金屬部件相比的成本。
此外，還有一些經(jīng)過(guò)無(wú)機(jī)和有機(jī)的增強(qiáng)改性 PEEK 廣泛應(yīng)用于汽車(chē)齒輪、軸承、活塞環(huán)、離合器齒環(huán)等摩擦部件。
醫(yī)療領(lǐng)域
PEEK 樹(shù)脂具有無(wú)毒、重量輕、耐磨等優(yōu)點(diǎn)，是非常接近人體骨骼的材料，可與人體有機(jī)結(jié)合，因此PEEK近年來(lái)，樹(shù)脂及其復(fù)合材料被深入研究并應(yīng)用于脊柱和關(guān)節(jié)。
航空航天領(lǐng)域
由于 PEEK 材料的特殊優(yōu)異性能使其廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域 PEEK 熱塑性塑料不僅能提高燃油效率，滿足環(huán)保要求，還能使裝配更快、更可靠，降低運(yùn)營(yíng)商和制造成本，代表未來(lái)的性能發(fā)展趨勢(shì)。
目前，PEEK 材料已廣泛應(yīng)用于雷達(dá)天線罩、燃料箱、蓋板、管道和緊固系統(tǒng)。2017年，歐空局推出PEEK 材料的 3D 打印 CubeSat 三維小衛(wèi)星項(xiàng)目正在逐步推動(dòng)微衛(wèi)星投入商業(yè)應(yīng)用。