Среди пластиковых материалов Polyetheretherketone (Peek) является очень специальным инженерным пластиком. Его высокая - температурная стойкость, коррозионная стойкость, устойчивость к износу и устойчивость к гидролизу делают его высоко востребованным в аэрокосмической, автомобильной, медицинской, энергии и мощности, а также на машине. Ниже мы подробно объясняем, что такое Peek Plastic.
Определение материала полиэфиретеркетона
Polyetheretherketone, или Peek, является термопластичным полимером, который является лишь частично кристаллическим. Он имеет ароматические кольца, эфирные связи и кетоновые группы. Это наиболее коммерчески успешный член семейства PolyaryLetherKetone (PAEK). Ether Bonds (- o -) и кетоновые группы (- c (o) -), которые соединяют его молекулярные цепи образуют очень организованную кристаллическую структуру, которая дает ему большую механическую и термическую стабильность. Victrex купил соответствующую компанию у ICI в 1981 году, что делает ее самым популярным High - Performance Engineering Plastic в мире. ICI впервые сделал это в Великобритании в 1978 году.
Преимущества молекулярной структуры
Эфирная связь делает молекулу более гибкой, в то время как бензоловое кольцо делает ее более жестким. Кетоновая группа укрепляет межмолекулярные силы. Эти три вещи работают вместе, чтобы сохранить конструкцию Peek стабильной в точке плавления 343 градуса и длиной - рабочей температуры до 260 градусов. Эта необычная структура позволяет ему сохранить более 90% своей первоначальной силы, даже в очень горячих местах, таких как гондоны авиационных двигателей.
Правила для названия химикатов
Полное название «Polyetheretherketone» описывает структуру молекулярной цепи: поли (полимер) + эфир (эфирная связь) × 2 + кетон (кетоновая группа).
Эта схема именования дает понять, что такое химический состав, и это обычный способ назвать вещи в материалостике.
Параметры производительности основной работы материала полиэфиретереккетана
Физические и механические свойства
| Свойство | Диапазон значений | Техническое значение |
|---|---|---|
| Плотность | 1,3-1,35 г/см= | Только половина плотности алюминия, значительно снижая вес оборудования |
| Предел прочности | 90-100 МПа (незаполненная смола) | Сравнимый с алюминиевым сплавом (6061-T6 имеет прочность на растяжение 290 МПа) |
| Модуль изгиба | 3,6 ГПа (незаполненная смола) | Может достичь 20 средних баллов с усилением углеродного волокна, опередив большинство инженерных пластмассы |
| Удлинение при перерыве | 30%-150% | Сочетает в себе жесткость и жесткость, способные противостоять сложным напряжениям |
Тепловые характеристики
Температура перехода стекла (TG): 143 градуса, выше, чем общие инженерные пластмассы (например, POM, который составляет -60 градусов).
Температура отклонения тепла (HDT): 157 градусов (под нагрузкой 1,8 МПа). Улучшенная кристалличность после инъекционного литья может подтолкнуть HDT выше 200 градусов.
Температурная сопротивление: выдерживает короткие - Термические температуры 300 градусов и могут работать непрерывно при 250 градусов в течение 10 000 часов без значительного ухудшения.
Химическая и экологическая стойкость
Коррозионная устойчивость: полностью инертная до 98% органических растворителей (например, ацетона, толуола) и кислотных и щелочных растворов (рН 1-14), за исключением концентрированной серной кислоты. Нет отек после погружения в раствор 30% KOH в течение трех лет.
Устойчивость к гидролизу: выдержание 3000 циклов стерилизации на 134 градуса с автоклавным пар, с потерей веса <0,1%, что намного превышает стандарт для медицинской нержавеющей стали.
Смешательные свойства пламени: он может достичь рейтинга UL 94 V-0 без добавления огнестойковых средств, а количество дыма, выпущенного при сжигании, составляет всего 1/5 от традиционного пластмасса.
Технология изготовления и обработки материала полиэфираэтерсета.
Механизм реакции полимеризации
Используется метод нуклеофильной замены поликонденсации с использованием 4,4 '- дифторубензофенона и бисфенола А натрия в качестве сырья. Высокая - температурная полимеризация проводится в растворителе дифенилсульфона при катализе безводного карбоната калия. Обратите внимание, что эта реакция требует строго контролируемой безводной среды (содержание влаги <50 ч / млн). Микроволновая печь - Полимеризация вспомогательной может сократить время реакции от 24 часов в традиционном методе рефлюкса до 3 часов.
Ключевые параметры процесса формования
Инъекционное формование:
Температура пресс-формы: 160-190 градусов (для стимулирования кристаллизации)
Температура расплава: 370-420 градусов (чтобы избежать термического разложения)
Давление впрыска: 70-140 МПа (для обеспечения заполнения сложных структур)
ПРИМЕЧАНИЕ. Усадка незаполненных сортов составляет 1,2 - 2,4%, в то время как у карбонового волоконного волокна можно уменьшить до 0,1-1,1%.
Технология 3D -печати:
При использовании FDM температура сопла следует контролировать между 360-400 градусов, а нагретый слой содержится на уровне 120 градусов, чтобы минимизировать деформацию.
Использование материала из полиэфиретеркетана
Аэрокосмическая
Система дренажа Airbus A350 Hold использует композитный материал Victrex Peek вместо алюминиевого сплава, снижая вес на 50%. Он также выдерживает экстремальные колебания температуры от - 50 градусов до 120 градусов и прошел 100 000 испытаний на усталость цикла. Его низкий дым и низкая токсичность (SDR меньше или равны 15) соответствуют дальнейшим 25.853 стандартам пожарной защиты, что делает его предпочтительным материалом для пассажирских самолетов следующего поколения.
Медицинский
Ортопедия:
Эластичный модуль углеродного волокна - Усиленные клетки слияния между телевизором (8-12 ГПа) близко соответствует моделиущению коры коры человека (10-30 ГПа), эффективно снижая экранирование напряжений. FDA США одобрило его для использования в более чем 20 типах имплантатов, в том числе в шейном и поясничном позвоночнике.
Электрохирургические инструменты:
Порошок Solvay Ketaspire® Peek распыляется на поверхность металлических канюлей, достигая толщины покрытия всего 0,0645 мм. Он выдерживает напряжения, превышающие 10 кВ и 1000 циклов стерилизации этиленоксида. Он уже используется в основных компонентах хирургического робота да Винчи.
Компоненты механизма пищевой промышленности
Polyetheretherketone (Peek) - это материал, который устойчив к очистке и дезинфекции (не высвобождает вредные вещества), демонстрирует низкую поверхностную миграцию и устойчивость к истиранию и соответствует стандартам контакта с пищевым контактом. Типичные применения включают в себя ядра клапанов в молочных производственных линиях, конвейерные каналы ленты в пекарне и рамы поддержки фильтров в прессах сока.
Втулки, подшипники, печати и опорные кольца
Polyetheretherketone (Peek) заменяет металл и традиционные пластмассы в движущихся частях благодаря совокупным преимуществам низкого трения, высокой грузоподъемности и коррозионной стойкости.
Втулки и подшипники: углеродное волокно - Усиленный Peek может похвастаться коэффициентом трения всего 0,15 (условия сухого трения), на 40% ниже, чем бронзовые подшипники. При нагрузке 10 МПа и среде 150 градусов его скорость износа составляет всего 0,001 ммтр/(N · м), что делает его подходящим для втулок химического насоса и подшипников автомобильной передачи.
Уплотнения и опорные кольца: в кислой среде экстракции сырой нефти (содержащий H₂S и Co₂), кольца Peek v - предлагает срок службы герметизации в 10 раз больше нитрилового резины. Производитель гидравлического оборудования использовал кольца поддержки Peek, чтобы преодолеть проблему сбоя ползучести традиционных колец PTFE под давлением 30 МПа, продлив срок службы с 3000 часов до 15 000 часов.
Сравнение материала полиэфиретеркетона и подобными материалами
| Индикатор производительности | Заглядывать | PTFE | Пей | Пик |
|---|---|---|---|---|
| Long - термин температура обслуживания | 260 градусов | 250 градусов | 210 градусов | 300 градусов |
| Предел прочности | 90-100 МПа | 25-35 МПа | 100-110 МПа | 80-100 МПа |
| Коэффициент трения | 0.35-0.45 | 0.03-0.05 | 0.25-0.35 | 0.2-0.3 |
| Диэлектрическая прочность | 50 кВ/мм | 50-150 кВ/мм | 30-40 кВ/мм | 20-30 кВ/мм |
| Стоимость обработки | Чрезвычайно высокий | Умеренный | Умеренный | Чрезвычайно высокий |
Рекомендуемый выбор:
Для high - температура и высокая - приложения давления: Peek (тепло и гидролизисная сопротивление) является предпочтительным.
Для Ultra - Требования к низким трениям: PTFE предпочтительнее, но сила скомпрометирована.
Для high - частотная изоляция: PEI предлагает более стоимость - эффективную опцию, но его температурная сопротивление ограничена.
Часто задаваемые вопросы
Q: Можно ли переработать?
A: В настоящее время скорость переработки составляет менее 10%, в первую очередь из -за высокого энергопотребления высокого - температурной обработки и 30% деградации в свойствах переработанного материала. Victrex разрабатывает замкнутую технологию переработки цикла, которая использует деполимеризацию сверхкритической жидкости для увеличения скорости утилизации до 85%.
В: Как Peek связан с металлом?
A: Химические якоря (такие как 3M DP460 Эпоксидный клей) или физические вставки (формованные металлические вставки). Автомобильный производитель использует поршневую поршню с вмешательством в помещение в цилиндре алюминиевого сплава, который работал на 200 градусов в течение 10 000 часов без ослабления.
В: Каковы ограничения взгляда в полупроводниковой промышленности?
A: Although it can achieve 99.999% purity, particle release (>0,1 мкм) следует контролировать<100 particles/g. Currently, it is only used in non-critical processes such as wafer carriers. Toray Industries' newly developed ultra-clean grade PEEK, with a particle content of less than 10 particles/g, has entered testing on 14nm chip production lines.
Q: Подходит ли Peek для Long - термин «наружный использование»?
A: Pure Peek обладает средней устойчивостью к ультрафиолету и может страдать от поверхностного разбивания (приблизительно 10% деградации в течение 5 лет) после длительного воздействия солнечного света. Тем не менее, добавление углеродного черного или ультрафиолета может улучшить сопротивление погоды на 3 - 5 раз, что делает его подходящим для высокого - температурных разъемов на фотоэлектрических электростанциях и наружного высоковольтного распределительного устройства.
Q: Можно ли сваривать? Какие общие методы сварки?
A: Да, это может быть сварено. Общие методы включают в себя: ① Сварка горячей пластины (подходящая для плоских компонентов, с прочностью сварного шва, достигающей 80% родительского материала); ② Лазерная сварка (с точностью до 0,1 мм, подходит для стерильных швов в медицинских устройствах); и ③ Ультразвуковая сварка (высокоэффективная, используемая для упаковки электронных компонентов). Температура сварки должна контролироваться между 343-380 градусами (выше температуры плавления, но ниже температуры разложения).
Q: В чем разница между Food - Peek и Standard Peek?
A: Food - Peek должен пройти строгие миграционные тесты (например, директива EU 10/2011, которая предусматривает полную предел миграции <10 мг/дм²). Катализаторы тяжелых металлов запрещены во время производства, а чистота выше (содержание золы <0,01%). Обычный образ может не подходить для приложений для контактов с пищевыми продуктами из -за остаточных добавок.
В: Разручивает ли выработку переработанного материала Peek?
A: Прочность на растяжение переработанного взгляда уменьшится на 15 - 20%, а его кристалличность на 5 - 8%, в первую очередь из -за разрушения молекулярной цепи, вызванной тяжелой обработкой при высоких температурах. В настоящее время переработанный материал используется только в некритических структурных частях (таких как защитные покрытия и скобки). Высококачественные приложения (такие как медицинская и авиация) по-прежнему требуют девственного материала.